Содержание к диссертации
Введение
1. Актуальные проблемы при построении современного машиностроительного производства 13
1.1. Менеджмент изделии машиностроения в современных условиях 13
1.2 Традиционные подходы к обеспечению необходимых услоиий выпуска изделий машиностроения ... 17
1.3 Методологические основы традиционных концепций для разработки моделей мапвтностроителвных производств 37
1.4 Цели исследований 52
2. Концепция существования изделия 57
2.1 Основные положения концепции существования изделия 58
2.2 Принципи, реализующие концепцию изделия 66
2.2.1. Общие принципы существования изделия 66
2.2.2 Возможные состояния изделия и процессы им реализуемые 70
2.2.3 Инструмент отображения существования изделия -модель жизненного цикла 75
2.2.4 Условия целостности изделия 81
2.3 Фаза создания изделия 85
2.3.1. Общие положения о создании изделия 85
2.3.2 Модель процесса создания объекта 88
2.4 Модель существования изделия 99
2.5 Выводы 108
3. Методология создания изделия 112
3.1 Формирование этапов создания изделия на основе концепции существования изделия 113
3.1.1. Традиционное построение этапов создания изделия 113
3.1.2 Положения о формировании этапов создания изделия 118
3.2 Формирование этапов в границах формы представления 121
3.2.1 Значения характеристик изделия. Условия раскрытия содержания этапов в границах формы представления 121
3.2.2 Природа образования этапов в границах одной формы представления 124
3.2.3 Взаимообусловленность формирования этапов в границах одной формы представления 129
3.2.4 Практическая реализация теоретически выявленных этапов 133
3.3 Формирование этапов при изменении формы представления 139
3.3.1. Условия раскрытия содержания этапов при изменении форм представления 139
3.3.2 Взаимное расположение форм представления и выявление действий по их совмещению 151
3.3.3 Методы достижения требуемой формы представления 154
3.3.4 Проявления изделия в одной форме представления 156
3.4 Формирование этапов при одновременном изменении форм
представления и характеристик изделия 161
3.4.1. Система представления изделия 161
3.4.2. Модель создания изделия 172
3.5 Интерпретация жизненного цикла на основании модели создания изделия 182
3.6 Выводы 187
4. Применение методологии создания изделия к условиям машиностроительного производства 190
4.1. Обоснование области применения методологии создания изделия 191
4.2. Анализ CALS-технологий с позиции модели создания изделия 194
4.2.1 Традиционные положения CALS-технологий. Анализ целей и задач CALS-технологий 194
4.2.2 Формулирование требований к методическому и программному обеспечению SHIP-технологий 203
4.2.3 Инструментальные средства для практической реализации методики, их идентификация и настройка 223
4.2.4 Практические решения на основе методического обеспечения SHIP-технологий 226
4.3 Проектирование как элемент модели создания изделия 229
4.3.1. Анализ традиционного проектирования с позиции модели создания изделия 229
4.3.2 Сущность положений этапа проектирования модели создания изделия 234
4.3.3 Реализация разработанного подхода к проектированию изделий машиностроения в условиях действующего производства 256
4.3.4 Обобщенная методика проектирования с позиции модели создания изделия 269
4.4 Модель фазы создания жизненного цикла машиностроительного изделия 275
4.5 Построение машиностроительного производства с позиции модели создания изделия 279
4.5.1. Анализ традиционного производства короткозамкнутого асинхронного двигателя в условиях ОАО «Сафоновский электромашиностроительный завод» 280
4.5.2 Основные результаты построения производств изделий машиностроения 283
4.6 Выводы 291
Заключение 294
Литература 298
Приложения 310
- Традиционные подходы к обеспечению необходимых услоиий выпуска изделий машиностроения
- Возможные состояния изделия и процессы им реализуемые
- Положения о формировании этапов создания изделия
- Обоснование области применения методологии создания изделия
Введение к работе
Поддержание наметившейся тенденции к оздоровлению экономики России, смещение финансовых интересов из добывающих в производящие отрасли, решение проблем удвоения ВВП и превращение машиностроительных предприятий в категорию инвестиционно привлекательных в определяющей степени зависит от выверенности задач машиностроительного производства, а также соразмерности и эффективности технологической базы, используемой предприятиями для решения этих задач.
Осознавая необходимость кардинальных перемен, диктуемых сложившейся ситуацией, современные российские машиностроительные предприятия далеки от совершенства и пока не обладают ни достаточными способностями для выявления, оценки и "захвата" профильных задач, возникающих на быстро изменяющемся рынке, ни способностью целенаправленно создавать или трансформировать свою технологическую базу для их адекватного решения.
Специфика ситуации в экономике России привела к значительному сужению областей рынка, где еще возможно конкурировать предприятиям отечественного машиностроения. Предприятия, не учитывающие эти факторы, даже успешно функционирующие в настоящее время, обречены.
Конкурентоспособность обеспечивается, в значительной степени, наличием достаточного потенциала (ресурса). В условиях внушительных утрат машиностроительными предприятиями прежних ресурсов, наиболее весомым и сохранившимся остается сложившийся научно-практический потенциал, используемый при создании сложных (уникальных) изделий. В узком секторе конкурентоспособной продукции, производимой в России, именно сложные наукоемкие изделия могут быть предметом конкуренции отечественных машиностроительных предприятий как на внутреннем, так и на мировом рынках.
Конкурентные преимущества при производстве сложных наукоемких изделий достигаются способностью предприятия наиболее точно обеспечить потребности рынка. Эта способность предприятия, прежде всего, определяется его технологическими возможностями, которые образуют информационно-технологическую среду предприятия.
Возможность выживания отечественных машиностроительных предприятий находится в прямой зависимости от их способности решить для себя актуальную проблему - создание конкурентоспособного импортозамещающего наукоемкого изделия на основе формирования адекватной потребности рынка информационно-технологической среды.
Традиционное решение проблемы обеспечения необходимой информационно-технологической средой сводится к выявлению и замене отдельных ее элементов (технологических процессов) на новые, более совершенные. Причем это касается как основного (станочного) оборудования, так и в равной степени относится к элементам интеллектуального труда, реализуемых с помощью информационных технологий.
Значительным, а для ряда случаев принципиальным недостатком такого подхода является то, что достижение целей происходит за счет "подтягивания" отдельных элементов, в то время как уместность, целесообразность и адекватность информационно-технологической среды в целом не ставится под сомнение и не оценивается. Вследствие такой многолетней практики предприятия машиностроения утратили первоначальное предназначение и стали «целенеопределеными» и зависимыми от хаотически сформированной информационно технологической среды.
Технологически зависимые предприятия не обладают достаточной способностью "настраиваться" на производство изделий, требуемых рынком. Они вынуждены производить однотипные, традиционно изготавливаемые изделия с последующим "пристраиванием" их на рынке. Такой подход не заставляет предприятие развиваться вместе с рынком, а, следовательно, снижает его конкурентоспособность и обрекает на стагнацию и гибель.
Одним из ярких аргументов, подтверждающих несовершенство традиционного подхода, является многолетний безуспешный опыт внедрения автоматизации на предприятиях машиностроения, которая проводилась на тех же принципах, через локализацию элементов технологического процесса и принципиальное изменение их с применением информационных технологий. Такая позиция выгодна и активно насаждается разработчиками локальных средств автоматизации, несмотря на очевидность аргумента -совокупность качественных локальных решений не гарантирует качественного решения в целом.
Утратив в результате собственного "дорогого" опыта иллюзии по поводу получения готовых "целебных" решений, которые продолжают агрессивно предлагать разработчики нового технологического оборудования и информационных технологий, предприятия подвергаются опасности попасть на новый виток экспериментов в связи с появлением стратегии CALS-технологий, которая в итоге не устраняет приведенные недостатки, а только видоизменяет и усугубляет их вследствие общесистемного объединения на основе жизненного цикла изделий.
Жесткие условия конкуренции, необходимость больших объемов инвестиций, сокращение рисков с одновременным повышением "предугаданности" результата не оставляют у разумных руководителей возможностей для таких экспериментов и аргументируют сомнения в приемлемости традиционного подхода для необходимого в сложившихся условиях развития предприятия.
Из изложенного следует, что проблема построения адекватного требованиям рынка целесообразного машиностроительного производства на основании формирования уместной и обоснованной информационно технологической среды в сложившихся условиях не только не потеряла свою актуальность, но, напротив, изменившись качественно, приобрела новое содержание и еще большую остроту.
Из всей рассматриваемой проблемной области, связанной с формированием информационно-технологической среды, выделим:
• объект исследования - процесс создания наукоемких изделий машиностроения;
• предмет исследования - сложные наукоемкие изделия машиностроительного комплекса.
Анализ существующих подходов к решению проблемы построения информационно-технологической среды машиностроительного предприятия свидетельствуют о многочисленных глубоких исследованиях, выполненных в этом направлении- Однако традиционно при настройке машиностроительных предприятий на требования рынка применяется принципиально иной подход - "обеспечение требований рынка на основе повышения эффективности отдельных элементов информационно-технологической среды". При этом происходит выявление "узких", наиболее значимых по потерям частей технологического процесса с последующим их глубоким изучением, выявлением закономерностей проистекания, и изменением (улучшением) на основании более достоверных расчетов и более эффективного управления. При этом "первородная" системообразующая модель функционирования информационно-технологической среды как единого целого не создается, При необходимости она подменяется объединением моделей отдельных независимо созданных этапов технологического процесса в виде интегрированной среды. Ярким примером такой ситуации является традиционное формирование жизненного цикла изделия.
Выход из создавшегося положения видится, прежде всего, в принципиальном изменении подхода к решению проблемы совершенствования информационно-технологической среды предприятия. Он состоит в отказе от инструментальных "атак" с применением современных информационных технологий на устаревшие, разрозненные элементы технологических процессов, и в совершенствовании самих процессов в целом на основании более глубокого, полного и системного понимания закономерностей их формирования и четкого определения целесообразных условий использования. Принципиальным отличием нового подхода должно явиться то, что создание изделия есть выявленная закономерная череда необходимых состояний, которые оно должно пройти. В этом случае технологический процесс является инструментом для обеспечения необходимых изменений состояний изделия, а не наоборот как это реализовано в традиционном подходе, когда изменения состояний изделия происходят только потому, что существует определенный процесс. Такой подход является иной, отличающейся от традиционной, точкой зрения на природу происходящих с изделием изменений.
Для реализации новой точки зрения необходимо отрешиться от прежних, традиционно используемых и обремененных различными смыслами, терминов и понятий. Отрезок времени, на котором будут определяться возможные состояния изделия, целесообразно определять как существование изделия, что является аналогом понятия "жизнь" изделия. В процессе существования изделие может принимать различный вид: это идея изделия, чертеж, реализация в металле и др. Различные виды, принимаемые изделием, целесообразно определять как формы представления изделия. Предопределяющей частью существования изделия является фаза создания которая замещает все ранее используемые этапы изготовления изделия: проектирование, конструирование, технологическую подготовку, непосредственное воздействие на материал и др.
Закономерность формирования и последовательность прохождения всех возможных состояний составляют основу модели создания изделия (МСИ), являющейся базой для нового подхода.
Реализация заявленного подхода является сложной задачей, требующей, в первую очередь, научных исследований, цель которых состоит в выявлении закономерностей обеспечения в автоматизированном производстве конкурентных преимуществ продукции машиностроения на основе структурно-функциональных моделей процесса создания изделия.
Для достижения поставленной цели в работе дается целостное представление об изделии на основании разработанной концепции существования изделия. Устанавливаются факторы и выявляются связи, влияющие на формирование различных состояний изделия, и на их основе создается система представления изделия. Раскрывается механизм образования и закономерности изменения состояний изделия в процессе его существования. Выработаны принципы формирования процессов, обеспечивающих смену состояний. Построена модель создания изделия и даны методы ее применения. Разработаны практические примеры, раскрывающие предложенные подходы. Научная новизна диссертационной работы включает:
• Определение новых принципов, заключающихся в представлении изделия как совокупности упорядоченных состояний. Выявление закономерностей возникновения различных состояний изделия. Выявление факторов (форма представления, вид представления и др.) лежащих в основе изменения состояний,
• Выявление связей различных состояний изделия. Выявление и описание закономерностей объединения в группы различных состояний изделия. Раскрытие на основании новых принципов существования изделия положения о жизненном цикле как возможном объединении состояний изделия- Определение процесса создания как объединения соответствующих состояний изделия,
• Раскрытие и объяснение сущности форм представления изделия. Выявление признаков, обусловливающих различные формы представления изделия, определение связей между формами и обобщение этих признаков в единую систему, реализующую предлагаемую точку зрения.
• Выявление закономерностей смены форм представления изделия. Выявление природы процессов и формирование моделей преобразования (трансформации) характеристик изделия в пределах одной формы представления.
• Выявление и описание качественных зависимостей, лежащих в основе процесса создания изделий.
• Разработку совокупности методов моделирования процессов принятия решений, направленных на обеспечение конкурентных преимуществ изделию в процессе создания.
Полученные в работе результаты теоретических исследований и экспериментальных проверок нашли применение при решении задач создания машиностроительных изделий и включают:
• Формализованную структуру параметров изделия,
• Совокупность методов синтеза состояний машиностроительного изделия,
• Совокупность методов синтеза процесса смены состояний изделия -моделей создания машиностроительного изделия.
• Методику, реализующую жизненный цикл как инструмент для фиксирования последовательности состояний изделия.
• Методику формирования требований к информационно-технологической среде машиностроительного предприятия.
• Методику выбора процессов, обеспечивающих конкурентные преимущества при создании изделий, а также методическое обеспечение.
Результаты диссертационной работы нашли практическое применение при выполнении государственных научно-технических программ, международных проектов и контрактов. Предложенные методы послужили основой для разработки нового инструментального средства анализа создания изделия; системы выбора основного оборудования; системы автоматизированного создания короткозамкнутого асинхронного двигателя; системы оценки технологического уровня машиностроительного предприятия.
Материалы представлены в виде методического, информационно-программного обеспечения, практических рекомендаций по построению процесса создания конкурентоспособных токарных станков с ЧПУ моделей SL-320, SL-400, СР-503, машинных центров МС-032, IS-500, короткозамкнутых асинхронных двигателей и внедрены на Владимирском станкостроительном заводе «Техника» (Россия, Владимир), в Научно-исследовательском и проектно-технологическом институте «Микрон» (Россия, Владимир), на станкостроительной фирме Excel Csepel (Венгрия, Будапешт), на Сафоновском электромашиностроительном заводе и в учебном процессе МГТУ «СТАНКИН».
Апробация и публикация работы. Основные научные и практические положения работы докладывались и обсуждались на: научно-технической конференции «Научно-техническое творчество молодых ученых и специалистов Мосстанкина» (Москва, 1981); Всесоюзной научно-технической конференции «Проблемы создания и эксплуатации гибких автоматизированных систем в машиностроении», (Вильнюс, 1984); республиканской научно-технической конференции «Роботизированные системы для промышленных технологических процессов», (Ворошиловград, 1985); республиканских научно-технических конференциях, (Нальчик, 1986, 1987, 1988); научно-технической конференции «Науният продукт - проблеми и перспективи», (Болгария, Варна, 1990); 3-м международном конгрессе «Конструкторско-технологическая информатика КТИ-96» (Москва, 1996); международной научно-технической конференции «Проблемы управления точностью автоматизированных производственньк систем» (Пенза, 1996); Всероссийской научно-технической конференции «Наука, техника и технология нового века», (Нальчик, 2003); Всероссийской научно-технической конференции «Применение ИПИ-технологий в производстве», (Москва, 2003); Международной научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения», (Орел» 2003).
По результатам выполненных исследований опубликовано 46 работ.
В соответствии с изложенным на защиту выносятся следующие основные положения работы, определяющие решение проблемы построения адекватного требованиям рынка целесообразного машиностроительного производства:
• Система положений (концепция существования изделия), позволяющая рассматривать изделия на протяжении всего существования неразрывным единым целым как совокупность упорядоченных состояний,
• Качественные зависимости, определяющие разнообразие состояний изделия в процессе существования.
• Модель, формирующая многообразие состояний изделия (система представления изделия).
• Совокупность методов, определяющих и обеспечивающих процессы изменения состояний изделия.
• Модель целенаправленного формирования рациональной последовательности ("траектории") смены состояний изделия при создании (модель создания изделия),
• Методика, реализующая жизненный цикл как инструмент для фиксирования последовательности состояний изделия.
• Положения методического и информационного обеспечения системы управления процессом достижения конкурентных преимуществ изделия.
• Положения методики выработки требований рациональной информационно-технологической среды машиностроительного предприятия.
• Результаты экспериментальных исследований, производственных испытаний и внедрения разработанного методического и информационного обеспечения.
Традиционные подходы к обеспечению необходимых услоиий выпуска изделий машиностроения
Наиболее действенно оценку (апробацию) актуальности сформулированной проблемы возможно осуществить, приложив ее к условиям производства - к реально функционирующим технологическим средам. Такое рассмотрение позволяет определить величину значимости (важности) поставленной проблемы, востребованность ее решения, границы целесообразного приложения, выявить подходы и положения для решения и степень решенности проблемы. Реальное производство реализует и позволяет учесть другую точку зрения при постановке проблемы.
Ограничив диапазон обследуемых технологических сред до рассмотрения только заводов машиностроительного профиля, проведя их обследование и анализ и изучив литературные источники, можно констатировать следующее.
В подавляющем большинстве топ-менеждеры позиционируют миссию своего предприятия как способность выпускать определенную номенклатуру изделий. Пассивно управляемые предприятия обладают фиксированным (базовым) перечнем продукции с различной востребованностью на рынке. Активно управляемые предприятия, выпуская базовый перечень, находятся в поисках новых рынков и новых заказов (новых изделий для изготовления) для своего предприятия. В подавляющем большинстве случаев новые заказы являются однотипными с базовыми изделия.
Базовый перечь продукции, как правило, сформирован продолжительное время назад, при другом типе распределения (другой тип экономики). В то же время было сформировано основное оборудование предприятий, все остальные ресурсы и выстроены отношения между ресурсами — сформирована организационная основа предприятий. При такой ситуации доминирующим для подбора новой продукции является фактор преемственности изделия. Тип таких предприятий можно определить как «технологическизависимые». Основные признаки «технологическизависимых» предприятий: 1. Основной метод продвижения продукции - минимизация цены. 2. Основной метод подбора продукции - преемственность (однотипность). 3. Основной метод трансформации технологической среды - улучшение отдельных технологических переходов через приобретение отдельных станков, в лучшем случае, участка станков- Все остальные ресурсы развиваются по этому же принципу. Этот принцип для дальнейших упоминаний будет определен как ресурсный, 4. Основной метод достижения эффективности предприятия произвести как можно больше продукции и продвинуть ее на рынок. Выжили и эффективны в настоящий момент отехнологическизависимые» предприятия - не за счет действенного управления ресурсами, а, прежде всего, из-за того, что имеют продукцию из жизнеобеспечивающей группы (электродвигатели, колеса, редукторы и др.) и не имеют, в силу специфики продукции, активных зарубежных ценовых конкурентов. Тем не менее, попытки изменить целевые функции предприятиями предпринимаются. Это связано с двумя основными причинами: появление собственников, которые ищут (требуют) возможности повышения эффективности вложенных в предприятие активов; появление института консалтинговых услуг, в основном в области организации производства, выводы которых нацеливают руководство на новые миссии. Реализация новых миссий и приближение к адекватности рынку осуществляется каждым предприятием индивидуально, но применяемые при этом подходы схожи. Основными из них являются: 1. Сокращение времени производственных циклов при выпуске изделия. 2. Сокращение расходов на выпуск изделия. 3. Повышение качества выпускаемой продукции. Исходным положением осуществления представленных подходов является повышение предсказуемости в границах производственной среды значений основных параметров (точность, продолжительность и др.) процессов при изготовлении изделий и последующее их обеспечение через более достоверный расчет и управление. Повышение предсказуемости при традиционном подходе достигается, прежде всего, за счет вскрытия сути и последующего построения моделей всех важнейших аспектов существующих (сложившихся) на производстве процессов. На практике, это» например, исследование и выявление новых режимов резания для используемого оборудования с целью сокращения времени обработки или повышения его качества, или введение новых методик проектирования, что позволяет значительно сократить сроки подготовки проектной документации. Подтверждением приведенных выводов являются многочисленные литературные источники и диссертации, описывающие "...повышение эффективности производства на основе ", а далее указывается часть процесса производства, которая подвергается анализу с последующим выявлением закономерностей, обобщением, моделированием и рекомендациями по совершенствованию. Вскрытие сути и моделирование элементов процесса изготовления -очень эффективный, действенный и до последнего времени единственно возможный подход. Его значимость подтверждается вниманием крупнейших ученых в области машиностроения [85,5,6,8,18,20,21,31,36,41,43,51, 58,59,63,69/79,80,118,132,135,137,144], и прежде всего Б.С.Балакшина [20]. Преобладающее количество топ-менеджеров определяют такой подход в условиях управляемых ими производств как очевидный, первостепенный и прорывной. Ни на одном из обследуемых предприятий не удалось выявить сформулированную четкую связь между требованиями рынка и осознанным пониманием и формированием той технологической среды, которая необходима для адекватного заполнения этого рынка. Технологическая среда определяется как перечень основного оборудования предприятия, за каждым из которых исторически закреплены определенные технологические операции. Закономерности возникновения и развития основного технологического оборудования не анализируются. Продолжительность эксплуатации оборудования - до полного физического износа.
Приведенные аргументы позволяют констатировать, что первоначально сформулированная проблема - обеспечение адекватной технологической среды на обследованных функционирующих предприятиях в явном или опосредованном виде не формулируется и в полном объеме не решаются.
Возможные состояния изделия и процессы им реализуемые
Достижение сформулированных целей (см. глава 1) работы будет эффективным, если решение предложенных для этого задач будут осуществлено с применением адекватных положений (концепции). Решение задач локально, вне концепции достижение целей не гарантирует.
Наиболее доступным подходом к выявлению адекватных концепций является обобщение существующих знаний» В результате анализа было выявлено, что имеющиеся в настоящее время знания о создании изделия, в основном, сконцентрированы в методиках (методологиях), отображающих отдельные аспекты "жизни" изделия- Наиболее изученными в машиностроении являются процессы проектирования, конструирования, технологической подготовки. Однако выявить общие положения, являющиеся основой реализации различных методик и позволяющие строить новые методики, не удалось. Предварительные обобщения традиционных методик позволили вскрыть не явно сформированные, косвенно используемые общие подходы. Они состоят в том, что каждая задача (методика) обосабливается в своем решении. Локализация задач происходила через определение характеристик входа и выхода. Цель методики состояла в нахождении и реализации эффективных принципов ликвидации расхождения между характеристиками входа и выхода. Выявленные подходы имели в основе выявленные и сформулированные на протяжении десятков лет закономерности. Их применение в современных условиях с быстро изменяющимися требованиями к изделиям, оказалось недостаточно эффективным. Скрыто произошедшая трансформация подходов, в этой связи, привела к появлению наиболее популярной в настоящее время концепции жизненного цикла изделия. Основой этой концепции явились положения о наличии различных этапов существования изделия и рассмотрении всех этапов как единого целого. Выявление и связь всех возможных этапов достигалось использованием аналогии с жизнью биологического объекта и нахождением для каждой известной методики (проектирование, конструирование и др,) описания изделия места в "жизни изделия". В результате, ранее разрозненно рассматриваемые этапы (методики) стали объединяться в фазы "жизни изделия". Основное усилие было направлено на поиск связей между ними. Наиболее значимым результатом работы в этом направлении явилась разработка и применение "CALS- технологий". Однако всесторонний анализ показал, что используя это положение в качестве базового, получить принципиальное (прорывное) улучшение в понимании процессов, происходящих с изделием, и, как следствие, повысить эффективность процессов изготовления изделия, не представляется возможным. Это, прежде всего, связано с тем, что при объединении в единый жизненный цикл сущность (внутреннее содержание и принципы формирования) отдельных этапов не претерпела изменения, Основным предметом исследований в рамках концепции жизненного цикла стало перераспределение отдельных характеристик изделия по этапам жизни (например, обеспечения характеристик качества и др,) [139], суть содержания самих этапов осталась прежней, как при рассмотрении каждого независимо. Основным результатом исследований явилось обоснованное понимание: невозможности создание адекватной требованиям рынка информационно-технологической среды предприятия на основе традиционных подходов и методик; необходимости формулирования адекватной современным условиям концепции существования изделия. Многообразие концепций жизненного цикла привело к многочисленным, взаимоисключающим определениям термина "жизнь изделия4. Для исключения этого недостатка, в дальнейшем изложении, вместо термина "жизнь изделия11 будет использоваться термин существования изделия, которому будет дано строгое определение. Новизна концепции определяется первым случаем ее явного формулирования и представлением базовых обобщающих положений ее обусловливающих. Положение 1, Анализ литературных источников позволил заключить, что отображение существа изделия может быть выполнено различными способами, это чертеж, модель, непосредственно воплощение в материале и многие другие. Однако объяснить и обобщить причины возникновения этих различных способов, их необходимое и достаточное количество, и, самое главное, четко и сбалансировано сформулировать требования к содержанию этих способов на основании существующих методик, методологий и концепций не удалось. Более того, каждой группе изделий присуща своя совокупность способов, ее описывающая, сложившаяся, в основном, из опыта полученных знаний при исследовании отдельных изделий или случайно. Возникает очевидная необходимость формирования нового подхода к определению "нужных" способов отображения изделий- Попытка реализовать новый подход через обобщение закономерностей в реально существующих методиках не дала результата, но подтвердила необходимость положения регламентирующего количество и содержание способов, необходимых для представления изделия, и связей между ними. Положение 2. Основное выдвигаемое положение состоит в том, что во всех используемых способах отображения изделие есть непрерывное единое целое. Суть содержания различных этапов и фаз "жизни изделия" должна быть определена и сформулирована с учетом этого условия. Положение 3. Основным показателем изделия является его адекватность условиям, в которых оно используется. Поэтому новая концепция должна иметь в основе полное понимание причин, побуждающих изделие существовать» что принципиально отличает предлагаемый подход от традиционных, анализирующих только требования к изделию. Положение 4. Проведенные исследования позволили предложить следующие положения: появление любого изделия мотивированно (имеет причину); из всего кажущегося многообразия возможных мотивов (причин), приводящих к возникновению изделия, принципиально возможна только одна - потребность человека.
Существуя в физической, духовной, социальной и прочих сферах, человек, в силу присущей ему способности к развитию и переоценке достигнутого, постепенно формирует новые условия своего бытия. Конфликт между фактической и имеющей место только в сознании формами бытия образует неудовлетворенность. Осознанная и сформулированная неудовлетворенность позволяет определить потребность. Потребность может отражать неудовлетворенность как одного человека, так и целой группы, размер которой не ограничен- Изучению потребности человека уделяется большое внимание. Это стимулируется всеми производителями, независимо от вида собственности, т.к. цель их деятельности во многом зависит от понимания потребностей групп людей (рынка) и на базе этого планирования изменения спроса на продукцию и услуги. Наиболее подробно это рассмотрено и описано в [93,105].
Положения о формировании этапов создания изделия
На основании результатов исследования по проблеме "выявление закономерностей образования отдельных этапов в процессе жизни объекта и нахождения связей между ними11 можно сделать следующие выводы: 1. Течение жизнь изделия (объекта) проявляется (обнаруживается) не только через изменение его характеристик, но, прежде всего, через изменение форм, в которых изделие существует и отображается. 2. В основе фазы создания жизненного цикла лежат два вида преобразований - это изменение характеристик изделия (объекта) в рамках одной формы представления и это изменение характеристик изделия (объекта) при переходе из одной формы представления в другую. Изменение характеристик изделия (объекта) в рамках одной формы представления - есть этап фазы создания изделия. Форма и представленные в ней характеристики изделия (объекта) обусловливают состояние изделия (объекта). Состояния изделия (объекта) в начале и конце фазы создания отличаются. Процесс создания есть выстроенная последовательность состояний, позволяющая преобразовать (изменить форму представления и характеристики в ней) начальное состояние изделия (объекта) в конечное. З- В границах этапа изменение характеристик изделия (объекта) происходит дискретно на величину, определенную дискретои качества Минимальная дискрета качества обусловливает наименьше возможную величину изменения характеристики изделия (объекта). Дискрета качества формируется как совокупность любого количества минимальных дискрет качества. Изменения характеристики на величину дискреты качества соответствует одному шагу в пределах формы и требует процесса (устройства), реализующего эту функцию. За один шаг может происходить как снятие, так и добавление (наращивание) дискреты качества Количество шагов на одном этапе зависит от выбранного из возможного набора дискрет качества и методов достижения конечного результата. 4. Основой выделения форм представления является возможность различной степени обобщения при представлении функции, реализуемой изделием (объектом). Каждый уровень обобщения, а следовательно, и форма представления характеризуется собственным (базовым) набором функций. Базовая функция реализуется элементом. Элемент существует материально или реализован моделью. Элемент, не имеющий компонентов его состаштяющих, определяется элементарным. Набор элементарных элементов обусловливает минимально возможную форму представления. Отличие форм на величину элементарного элемента соответствует минимальной дискрете формы. Обобщение (синтез) или разобщение (декомпозиция) элементов формы создает основу образования других базовых элементов и смену формы представления. Происходящие при этом изменения соответствуют одному шагу по изменению формы представления- Величина шага соответствует дискрете формы. Дискрета формы определяется как совокупность определенного количества минимальных дискрет формы. Необходимое и достаточное для реализации фазы создания жизненного цикла количество форм зависит от форм представления изделия (объекта) в начале и в конце фазы создания, от выбранного набора дискрет формы и от выбранного метода достижения формы реализации. Основной принцип целенаправленного изменения формы состоит в отображении функции определенной формы элементами других форм. 5, Форма представления, в которой функции совпадают с требуемыми, определяется как форма реализации. Элементы формы реализации могут быть представлены через базовые элементы других форм. Каждое новое представление определяется как форма детализации. Форма детализации могут быть отображена (описана) в различных системах ограничений (с различных точек зрения). Основы формирования системы ограничения определяются набором понятий, языком, в котором они отображаются, и видами отношений между понятиями. Каждая новая система ограничений определяется как вид представления. Виды представления делятся на отображающие материально реализованные элементы и отображающие модели элементов, 6. Форма представления, форма детализации и вид представления связаны и зависимыми между собой и являются доминирующими атрибутами изделия (объекта) в фазе создания жизненного цикла. Реализованная связь перечисленных атрибутов образует систему представления изделия. Сформированная система является новой точкой зрения на процесс создания и реализует новый инструмент для анализа фазы создания жизненного цикла изделия. Предложенная точка зрения (система представления изделия) отображает фазу создания как единое целое и позволяет связывать все ее этапы. Процесс создания в предложенной системе представления изделия заключается в выявлении и реализации этапов и в выявлении и реализации последовательности (траектории) их выполнения (прохождения), что является новой моделью создания изделия. 7. Закономерности существования различных изделий в фазе создания идентичны. Порядок действий при реализации различных этапов фазы создания изделия един. Порядок действий при выполнении этапов для различных изделий тождественен. 8- Фаза создания жизненного цикла представляет собой набор этапов. Количество этапов зависит от начального состояния изделия, конечного состояния изделия, принятого метода достижения формы реализации» наличия базовых элементов. Преобладающее влияние на осуществление перехода от этапа к этапу при создании изделия оказывают связи с этапами других изделии-Связи между этапами изделия в фазе создания незначительны.
Обоснование области применения методологии создания изделия
Представленная методика является единственно реализованным средством, обладающим полным набором сбалансированных, равных по уровню детализации перечнем задач, решаемых на протяжении жизненного цикла изделия. Предложенная методика, прежде всего, является основой для раскрытия SHlP-тєхнологий, но может быть применена, и за счет целостности значительно повысить эффективность ранее созданных разработок, использующих понятие жизненный цикл.
Представленная методика является укрупненным перечнем задач, решаемых при удовлетворении любой потребности. Достоверность и действенность полученных результатов проверялась посредством анализа удовлетворения потребностей, возникающих в машиностроении, а также при удовлетворении потребности в других областях, сочетающих творческий и прикладной элементы (театр, военное дело, архитектура). Первыми итогами апробации методики явилось изменение последовательности выполнения ранее существующих действий, понимание несогласованности и различной детализации этих действий и четкое определение их границ. Наиболее значимо это проявилось при рассмотрении этапов жизненного цикла машиностроительных изделий, традиционно определяемых как концептуальные.
Предложенная методика является значимым (эффективным) средством для осмысления и объяснения существования изделия, но недостаточным для решения проблемы, явившейся основой проводимых исследований -создание сбалансированного комплекса средств (ЗНГР-технологии) адекватного информационного отображения (представления) этапов существования изделия и связей между ними.
Полученные результаты позволяют предопределить и зафиксировать последовательность решения проблемы и представить и оценить необходимое методическое обеспечение жизненного цикла изделия (Приложение 1), Полное решение проблемы может осуществиться при раскрытии каждого элемента методики с требуемой степенью детализации (формализации) и подбора или создания адекватных программных реализаций. Основным источником решений выделенных обобщенных задач методики с требуемой степенью детализации (формализации) являются литературные источники. В созданной модели существования изделия выдвинуто, подтверждено и реализовано положение об идентичности содержания этапов жизненного цикла различных изделий (Рис.2.25). Это позволило в качестве источников для анализа и обобщения использовать не только машиностроение, но и другие области знаний. Однако проведенный обширный анализ» результаты которого приведены в таблице (Приложение 1), позволил заключить о значительных пробелах в реализации элементов методического обеспечения. Бурно развивающиеся информационные технологии (прежде всего программные средства) имеют в основе обеспечение, методически значительно превосходящее методическое обеспечение прикладных задач. Это позволило обобщенные сведения о методическом обеспечении предметно нацеленных программных средств (информационных технологий) трансформировать в область машиностроения и тем самым расширить анализируемую информацию. Проведенный поиск и последующий анализ позволил найти соответствие между задачами компонентов методик и возможностями программных средств. Такой подход позволил получить расширенную информацию, однако в целом проблему методического обеспечения жизненного цикла изделия не решил. Поставленная цель - создание SHIP-технологии - влечет необходимость адекватной информационной (программной) поддержки выделенных методических компонентов, поэтому в соответствие каждой методической была поставлена информационная компонента (Приложение 1).
Основным источником сведений о существующих информационных компонентах являются многочисленные программные реализации (пакеты), нацеленные на автоматизацию бизнес процессов. Проведенный глубокий анализ позволил заключить об отсутствии полноценных программных средств для настройки на реализацию выделенных информационных компонентов. Основные причины состоят в следующем: Задачи, для решения которых создавались программные средства, формулировались на базе устаревшего (неадекватного) методического обеспечения предметной области (см, проблема CALS-технологий). Информационные технологии обильно "наворачивались" на малозначимые (второстепенные) прикладные задачи. Отсутствие целостной методической модели жизненного цикла изделия не позволило корректно сформулировать требования к программным средствам. Информационные технологии, обобщающие все элементы жизненного цикла, вообще отсутствуют. Результаты проведенных исследований, отражающих состояние программного обеспечения SHIP-тсхнологии, приведено в таблице (Приложение 1), Таким образом, используя только разработанные, прежде всего, для решения проблемы CALS-технологий методические и программные средства, создать полноценные адекватные SHIP-технологии невозможно. В то же время база для решения этой проблемы - методика адекватного информационного отображения (представления) этапов существования изделия и связей между ними, создана. Необходимо ее развитие в следующих основных направлениях:
