Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ состояния, формирование целей и задач организации конструкторско-технологической подготовкимелкосерийного производства 10
1.1. Тенденции развития изделий ракетно-космической техники 10
1.2. Особенности изделий мелкосерийного производства изделий ракетно-космической техники с учётом автоматизации конструкторско-технологической подготовки производства 26
1.3. Цели и задачи диссертационного исследования 27
2. Модели и механизмы сбалансированной работы в конструкторско-технологической подготовке мелкосерийного производства изделий ракетно-космической техники 29
2.1 Формирование математической модели сбалансированного взаимодействия отделов в мелкосерийном производстве 29
2.2. Метод построения организационного конструкторско-технологического решения с определением области компромисса для уменьшения трудоёмкости изготовления изделий ракетно-космической техники 46
2.3 Методология для предотвращения получения несбалансированных решений 55
в момент неопределённости в конструкторско-технологической подготовке мелкосерийного производства 55
2.4 Информационно-технологические модели формирования организационных конструкторско-технологических решений для создания единого информационного пространства предприятия 57
3. Опытная апробация разработанных моделей и механизмов принятия сбалансированных организационных конструкторско-технологических решений в мелкосерийном производстве 76
3.1 Применение общих подходов к решению задачи согласования интересов в КТПП на предприятиях Самарской области, с учётом согласования интересов... 76
3.2 Использование разработанных моделей и методов в условиях неопределенности 94
3.3 Реализация виртуальной динамической организационной структуры работы подразделений предприятия с блоком «Согласование» 97
Заключение 101
Список литературы 103
- Особенности изделий мелкосерийного производства изделий ракетно-космической техники с учётом автоматизации конструкторско-технологической подготовки производства
- Метод построения организационного конструкторско-технологического решения с определением области компромисса для уменьшения трудоёмкости изготовления изделий ракетно-космической техники
- Информационно-технологические модели формирования организационных конструкторско-технологических решений для создания единого информационного пространства предприятия
- Использование разработанных моделей и методов в условиях неопределенности
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Современные тенденции развития промышленных предприятий тесно связаны с совершенствованием организационных механизмов, обеспечивающих повышение уровня надёжности продукции, сокращение сроков её изготовления при достижении экономии ресурсов.
Данные направления используются для совершенствования управления конструкторско-технологической подготовкой производства, которая во многом определяет эффективность всего производственного цикла изготовления изделия. Обеспечение сбалансированного решения между проектно-конструкторскими и производственно-технологическими подразделениями, основанного на поиске оптимальных значений технических и организационных параметров, является важной производственной задачей. Решение этой задачи обеспечивает экономию ресурсов и конкурентоспособность производства.
Степень разработанности темы. Различные аспекты исследований, связанных с совершенствованием организации производства рассматриваются в работах Багриновского К.А., Волковича В.Л., Засканова В.Г., Новикова Д.А. и Морозова В.В.
Вопросы, связанные с теорией управления организационно-техническими системами отражены в работах таких учёных, как Гришанов Г.М., Иващенко А.В., Хаймович И.Н., К. Arrow, T. Croves и другие.
Вопросы, связанные с надёжностью изделия и определения трудоёмкости изготовления, описаны в работах Козаченко Д.А. и Коршунова А.И.
Однако сегодня отсутствуют эффективные организационные механизмы в среде организации производства малых космических аппаратов (МКА), которые на основе математических моделей и методов, а также информационных технологий обеспечивают нахождение сбалансированных параметров на этапе конструкторско-технологической подготовки производства, что и определило актуальность исследований в данном направлении.
Целью диссертационного исследования является повышение эффективности процессов конструкторско-технологической подготовки производства на основе создания и применения метода получения организационного конструкторско-технологического решения для изготовления малых космических аппаратов.
Задачи исследования:
-
Провести анализ и выявить проблемы конструкторско-технологической подготовки мелкосерийного производства малых космических аппаратов.
-
Разработать новый метод получения организационного конструкторско-технологического решения (ОКТР) для мелкосерийного производства малых космических аппаратов, состоящий из базовой концептуальной модели данных и механизма сбалансированного взаимодействия между участниками производства по повышению надёжности изделия и уменьшения трудоёмкости его изготовления.
-
Определить области допустимых решений (области компромисса) для организационных конструкторско-технологических решений.
-
Создать комплекс информационно-технологических моделей формирования ОКТР по процессам производства малых космических аппаратов, обеспечивающих принятие сбалансированных по критерию надёжности и трудоёмкости его изготовления решений в ходе конструкторско-технологической подготовки мелкосерийного производства.
-
Разработать модель информационной системы по определению организационно-технического уровня машиностроительного предприятия.
-
Разработать модель виртуальной организационной структуры предприятия, обеспечивающую возможность реорганизации процессов подготовки производства с целью применения созданного метода.
-
Провести практическую апробацию методов нахождения сбалансированных параметров производственных потоков при проектировании малых космических аппаратов.
Область исследования соответствует п.3 «Разработка методов и средств информатизации и компьютеризации производственных процессов, их документального обеспечения на всех стадиях» и п. 6 «Разработка и реализация принципов производственного менеджмента, включая подготовку кадрового обеспечения и эффективность форм организации труда» по паспорту специальности 05.02.22 – Организация производства (по отраслям).
Объект исследования. Организация конструкторско-технологической подготовки мелкосерийного производства ракетно-космических изделий.
Предмет исследования. Механизмы автоматизации управления конструкторскими, технологическими отделами и производственными подразделениями предприятий, для принятия решений, сбалансированных по критериям надёжности и сложности.
Методы исследования. В диссертационной работе использован метод исследования, включающий теоретический системный анализ информационных технологий управления организационно-техническими системами и математического аппарата теории управления.
Научные результаты:
-
Разработан новый унифицированный метод принятия ОКТР, основанный на базовой концептуальной модели данных конструкторских, технологических и производственных элементов малых космических аппаратов, обеспечивающий повышение надёжности изделий и уменьшение трудоёмкости их изготовления.
-
Определена область допустимых решений (область компромисса) для уменьшения трудоёмкости изделий с учётом нового метода принятия ОКТР.
-
Разработан автоматизированный комплекс информационно-технологических моделей принятия ОКТР в производстве малых космических аппаратов, на основе получения сбалансированных показателей производственных потоков.
Практическая ценность исследования.
Разработанный комплекс моделей, методов и механизмов управления конструкторско-технологической подготовкой производства в соответствии с заданными критериями надёжности изделия позволяет:
– повысить эффективность решений, принимаемых на этапе конструкторско-технологической подготовки производства для уменьшения конструктивно-технологической сложности изделий и повышению их качества и надёжности;
– производить оперативную корректировку производственных процессов мелкосерийного производства;
– повысить эффективность использования производственных ресурсов на этапах производственного цикла;
– сократить длительность производственного цикла;
– определить стратегию концептуального проектирования изделия и выполнения заказа в условиях неопределённости по обеспечению параметров производственного цикла;
– данный комплекс был апробирован при КТПП изделий АО «РКЦ «Прогресс» (МКА «Сервал», МКА «Аист-2Д»).
Внедрение результатов исследования.
Предложенные организационные механизмы нашли применение в прикладных работах, а также на стадии концептуального проектирования и в период формировании производственных процессов, при получении сбалансированных ОКТР в мелкосерийном производстве на предприятиях Самарской области.
Результаты проведённых исследований внедрены в производстве двух изделий АО «РКЦ «Прогресс», где были созданы рабочие группы, задача которых заключалась в выпуске технической документации (ТД) новых малых космических аппаратов. Также результаты диссертационной работы нашли применение в учебном процессе по подготовке инженеров-технологов в Самарском государственном аэрокосмическом университете по специальностям «Металлургия» и «Машины и технологии обработки металлов давлением».
Положения, выносимые на защиту.
-
Предлагается алгоритм построения ОКТР в конструкторско-технологической подготовке производства малых космических аппаратов.
-
Разработан метод формирования области компромисса для нахождения сбалансированных показателей в ОКТР, таких как сложность, надёжность, трудоёмкость, квалификация и другие.
-
Разработана базовая концептуальная модель данных конструкторских, технологических и производственных элементов малых космических аппаратов.
-
Разработан комплекс информационно-технологических моделей формирования ОКТР по процессам производства малых космических аппаратов, обеспечивающих принятие сбалансированных решений в ходе конструкторско-технологической подготовки мелкосерийного производства.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на международных и российских научно-практических конференциях и симпозиумах, в том числе:
– Х Королёвские чтения. Всероссийская молодёжная научная конференция с международным участием, РФ, г. Самара, СГАУ, 2009г.;
– Региональная научно-практическая конференция, посвящённая 50-летию первого полёта человека в космос, РФ, г. Самара, СГАУ, 2011г.;
– II Международная конференция «SPEXP-2011», РФ, г. Самара, 2011г.;
– III молодёжная научно-техническая конференция «Инновационный арсенал молодёжи», РФ, г.Санкт-Петербург, ОАО «МЗ «Арсенал», 2012г. По итогам конференции часть исследований, вошедших в диссертационную работу, награждена дипломом за 1-е место в секции «Космическая техника: проектирование, целевое использование и эксплуатация»;
– Вторая Всероссийская научно-техническая конференция
«Суперкомпьютерные технологии» (СКТ-2012), РФ, с. Дивноморское Геленджикского района Краснодарского края, 2012г.;
– VI научно-практическая конференция молодых специалистов промышленных предприятий и организаций Приволжского федерального округа, РФ, г.о.Тольятти (п/о Копылово), учебно-тренировочная база «Раздолье», 2012г.;
– 9-й Международный симпозиум по малым космическим аппаратам для наблюдения за земной поверхностью «Symposium Digest», ФРГ, г. Берлин, Берлин-Бранденбурская Академия наук, 2013г.;
– Межрегиональный конкурс научно-технических работ и проектов «Молодёжь и будущее авиации и космонавтики – 2013» в рамках Международного межотраслевого молодёжного научно-технического форума, РФ, г.Москва, МАИ, 2013г. По итогам конкурса проект награждён грамотой от МАИ за участие и дипломом от Роскосмоса за победу в конкурсе.
– 4-й симпозиум по системам и обслуживанию малых комических аппаратов, г. Порто-Петро, Майорка, Испания, 2014г.
– в 2015 году опубликован патент на промышленный образец «Космический аппарат радиолокационного назначения»;
– в 2015 году работа по теме диссертационного исследования была оценена Правительством Самарской области и вошла в перечень победителей конкурса по предоставлению денежных выплат в 2015 году;
Результаты диссертационного исследования нашли применение в процессе подготовки технической документации в АО «РКЦ «Прогресс».
Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 12 печатных работах, в том числе 4 статьи опубликованы в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией Минобрнауки РФ для публикации результатов диссертаций, и один патент на промышленный образец.
Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трёх глав, заключения, списка использованной литературы (147 наименований) и 2-х приложений, изложена на 122 страницы машинописного текста, содержит 36 рисунков и 15 таблиц.
Особенности изделий мелкосерийного производства изделий ракетно-космической техники с учётом автоматизации конструкторско-технологической подготовки производства
Низкая стоимость позволяет разрабатывать спутники школам и университетам. Большинство МКА формата «CubeSat» имеют один или два научных прибора. Несколько компаний предоставляет услуги по выводу «CubeSat» на орбиту, в частности ISC Kosmotras и Eurokot.
В основном МКА формата «CubeSat» выводятся групповыми пусками в качестве попутной нагрузки. 13 февраля 2012 года ракета-носитель «Вега» вывела на полярную орбиту 8 спутников «CubeSat» и спутник LARES.
МКА формата «CubeSat» являются наиболее подходящими для реализации концепции распределения задач и информационному обмену между МКА при работе на орбите. Концепция формаций спутников позволяет снизить затраты за счёт распределения информационной нагрузки между несколькими аппаратами, сделав каждый из них проще и дешевле, а главное, введя возможность замены вышедших из строя элементов. Стандартизация и, как следствие, массовое производство неизбежно приводит к снижению стоимости продукта, но в космической отрасли такой подход в течение долгого времени был невозможен из-за специфики решаемых задач и необходимости в сложном оборудовании [21]. Главная особенность МКА формата «CubeSat», отличающая его от других наноспутников – проработанная спецификация, позволяющая добиться высокой степени стандартизации. Одним из важных требований является монолитность структуры. МКА формата «CubeSat» не может содержать отделяемых частей, это направлено на борьбу с космическим мусором. На борту аппарата нельзя устанавливать взрывные устройства или резервуары с взрывоопасными веществами, а также баки под давлением более 1.2 атмосфер. Хотя это ограничивает спектр возможной аппаратуры (в первую очередь, двигательных установок), но зато создает возможность запуска аппаратов с борта Международной космической станции (МКС). Такая схема запуска представляется перспективной в свете простоты изготовления аппаратов и развивающейся технологии создания формаций спутников. Используя МКС как базу для хранения и запуска МКА формата «CubeSat», можно значительно повысить оперативность формирования и пополнения формаций или группировок спутников на низких околоземных орбитах, моментально заменяя вышедший из строя аппарат.
Серьёзные ограничения, накладываемые размерами и массой МКА формата «CubeSat», заметно снижают их функциональность и диапазон потенциальных задач. Для увеличения их возможностей применяются стандартные структуры, объединяющие два или три МКА. Однако наибольшие перспективы идея малых стандартизированных аппаратов имеет при создании на их основе распределенных спутниковых систем. Это могут быть как формации, так и группировки спутников, разнесенные на большое расстояние. В этом случае ограничение на состав полезной нагрузки ослабляется, так как различные системы могут быть перераспределены между аппаратами (например, в формации для дистанционного зондирования Земли может использоваться специальный спутник, оборудованные телеметрической системой с большой пропускной способностью для передачи данных, собранных другими аппаратами).
Особое значение формации спутников на базе МКА формата «CubeSat» приобретают на низких околоземных орбитах. Во-первых, мощность передатчика, который может быть установлен на таком аппарате, невелика и его использование для исследования дальнего космоса представляется затруднительным. Для вывода на орбиту дальнего перелёта и дальнейшего маневрирования также потребуется дополнительная двигательная установка. Немаловажно, что использование МКА формата «CubeSat», на низких орбитах позволяет использовать атмосферное торможение для их утилизации, в результате при запуске большого количества малых аппаратов не создается угрожающего объёма космического мусора.
В настоящее время МКА формата «CubeSat» в нашей стране разрабатываются сразу в нескольких организациях. Особо стоит отметить НПП «ДАУРИЯ», которая в 2012 году выиграла конкурс с бюджетом 318 миллионов рублей на проведение опытно-конструкторской работы «Кубсат-Нано». В рамках этой ОКР заказчик, в лице Госкорпорации «Роскосмос», планирует решить две задачи: 1) Создать два космических аппарата МКА-Н (малый космический аппарат – нано класса) формата «CubeSat», с полезной нагрузкой в виде аппаратуры дистанционного зондирования Земли в трёх спектральных диапазонах с разрешением 10-50 метров и возможностью высокоскоростной передачи целевой информации. 2) Разработку пусковых контейнеров различной размерности и системы запуска малых космических аппаратов формата «CubeSat» в качестве попутной нагрузки на современных и перспективных российских ракетах-носителях и разгонных блоках.
Метод построения организационного конструкторско-технологического решения с определением области компромисса для уменьшения трудоёмкости изготовления изделий ракетно-космической техники
Рассматривая любое предприятие в период разработки и производства какой-либо продукции (мелкосерийного изделия) подразумевается деятельность большого количества сотрудников, каждый из которых занят своей специализированной работой. Увязывая и упорядочивая каждый элемент с учётом большой степени организации и управления со стороны руководителей отделов предприятия, возникает возможность получения конкурентоспособной (по таким параметрам, как сложность, качество, надёжность и т.п.) продукции.
Для обеспечения удержания предприятием доминирующих позиций среди конкурентов необходимо обладать таким свойством, как «гибкость». Данное свойство подразумевает быструю, иногда даже моментальную, реакцию системы к изменяющимся внешним факторам без ущерба основного производства.
«Гибкость» работы предприятия заключается в том, что каждый элемент организационно-технической системы предприятия (т.е. её сотрудник) может принимать своевременное решение на определённом этапе своей деятельности, которое повлечёт за собой определённые последствия. Для того, чтобы полученное решение удовлетворяло требованиям другого сотрудника, необходимо выполнение такой процедуры как согласование, в течение которой происходит установление сбалансированных показателей для выпускаемого изделия [33-35, 97-99, 107, 140]. В этот момент и необходимо определить область компромисса, в границах которой принятые решения согласующих сторон будут удовлетворять друг друга, и в то же время будут положительно влиять на деятельность всего предприятия в целом, т.е. выпуск конкурентоспособной продукции со свойствами, выполняющими требования заказчика [54, 64, 81-82]. Из вышесказанного ясно, что для достижения «гибкости» предприятия требуется сформировать область компромисса, в которой достижение целей (допустимых решений) одних участников будут удовлетворять достижению целей (допустимых решений) других участников, поэтому нужно найти граничные условия, в рамках которых будут выполняться решения для устранения противоречий между отделами и цехами предприятия [4, 119, 123, 130]. Таким образом, решение задач совершенствования организации производства, механизмов взаимодействия и структуры управления требует системных исследований с применением его основ – математического моделирования сбалансированного на основе трудоёмкости и надёжности взаимодействия отделов и цехов предприятия. Более подробно исследуем механизм взаимодействия, согласования и устранения противоречий в конструкторско-технологической подготовке производства (КТПП), а также возможность стимулирования сотрудников для достижения поставленных целей (т.е. устранения противоречий) [18, 40]. Объектом исследования будет предприятие с мелкосерийным способом производства, в котором ключевые роли занимают конструкторы, технологи и рабочие в цехах предприятия, а также руководители отделов [4, 5, 11-12, 72, 78, 90, 93, 101].
В данной системе проблема устранения противоречий при взаимодействии конструкторских и технологических подразделений остаётся актуальной, так как каждый специалист занят своей деятельностью, направленной на решение задач, поставленных руководителем своего подразделения, и не видит всей задачи в целом.
В современных условиях способность предприятия обеспечивать конкурентоспособность выпускаемой продукции определяется действующей на нём системой организации и управления качеством [42-43, 48, 53, 67-68, 71, 74, 77-78, 83, 87, 127-128]. Машиностроительная деталь, как и любое изделие, предназначенное для удовлетворения каких-либо потребностей, обладает свойствами, образующими её качество. Совокупность свойств машиностроительной детали, определяющих приспособленность её конструкции к достижению оптимальных затрат ресурсов при производстве для заданных показателей надёжности, как основного критерия с учётом увеличения качества детали. Управления надёжностью изготовления детали – одна из важнейших функций подготовки производства, предусматривающая взаимосвязь решения конструкторских и технологических задач, направленных на повышение производительности труда, достижения оптимальных трудовых и материальных затрат и сокращение времени на производство.
Управление надёжностью изготовления детали осуществляется непосредственным воздействием на её техническую сущность путём придания конструкции комплекса свойств, обеспечивающих её технологическую рациональность и преемственность. Следствием этого воздействия является изменение трудоёмкости, материалоёмкости, энергоёмкости и других возможных видов ресурсоёмкости изделия [42-43, 48, 53, 67-68, 71, 74, 77-78, 83, 87, 127-128]. Трудоёмкость изготовления детали является базовым показателем технологичности, характеризующим достижение оптимальных трудовых затрат на изготовление детали. В условиях возрастающего дефицита квалифицированных рабочих кадров, управление надёжностью изготовления детали по критерию трудоёмкости является актуальной задачей, так как создаёт доказательную базу для решений по планированию трудозатрат и трудовых ресурсов в производстве. Конструктор, проектируя деталь, вынужден постоянно выполнять квалиметрическую оценку её надёжности с учётом сложности трудоёмкости изготовления [3, 25].
Существует связь между надёжностью и сложностью технических систем при принятии конструкторских решений. Надёжность является одной из основных свойств современного машиностроительного изделия. Этому способствовали два обстоятельства в развитии техники: 1) усложнения изделия, 2) повышение ущерба от отказа его работы.
Усложнение изделия явилось следствием постоянного стремления увеличить его эффективность. Для авиационной техники усложнение конструкции демонстрируется примером: если на самолётах В-17 и В-29 применялось оборудование, состоящее из 1000-2000 элементов, то на самолёте В-58 количество элементов возросло до 95000, а на сверхзвуковом стратегическом бомбардировщике В-70 предполагалось использовать электронное оборудование, насчитывающее 150000 элементов.
В то же время, если для безотказной работы требуется, чтобы безотказно работало определённое количество элементов, то вероятность безотказной работы системы равна произведению вероятностей безотказной работы этих элементов.
Это правило, называемое законом «умножения вероятностей», позволяет сделать заключение о том, что чем сложнее система, тем ниже её надёжность при одинаковой безотказности элементов без резервирования.
Информационно-технологические модели формирования организационных конструкторско-технологических решений для создания единого информационного пространства предприятия
Согласование интересов – процесс, возникающий в момент принятия решений, когда требуется выбрать наилучший (оптимальный для всех участников согласования) способ действия из некоторого конечного множества допустимых альтернатив. В случае, когда неизвестны явные характеристики и свойства решаемой задачи, необходимо согласовывать интересы (т.е. принимать решения) для конструкторов, технологов и сотрудников производства в условиях неопределённости, т.к. они являются основными подразделениями предприятия с противоположными целями [35, 57].
Анализ согласования интересов внутри КП, ТП, и ПП может быть осуществлён по методам управления в условиях неопределённости [6, 7]. Требуется определить оптимальную стратегию в этой проблемной ситуации, т.е. провести анализ принятия решения, связанного с нахождением наиболее предпочтительной альтернативы из нескольких альтернативных вариантов в определённых рамках, в соответствии с которыми результат зависит от нескольких возможных состояний предметной области (инвестирования, либо состояния производства на настоящий момент) [18, 47, 55, 85-86, 91, 119, 123, 130].
Принятие решений в условиях неопределённости осуществляется с использованием 4 критериев [102]: 1) равновероятностный (критерий Лапласа); 2) пессимистический (максимин или консервативный), в основном для ТП и ПП; 3) оптимистический (максимакс или азартный), для КП; 4) минимакс, учитывающий возможные убытки (критерий Сэвиджа). Необходимые данные для принятия решения в условиях неопределённости обычно задаются в виде матрицы решений, строки которой соответствуют возможным действиям одних участников противоречия, а столбцы – возможным состояниям других участников. Каждому совместному действию всех участников конфликта соответствует результат (исход), определяющий выигрыш (решение, либо потери) при выборе данного действия и реализации данного состояния [59]. Ниже представлена матрица решений, с помощью которой руководитель ОТС может принять решение, какое изделие необходимо запустить в производство, с возможностью получения прибыли (выгоды) для предприятия, с учётом выполнения поставленных требований заказчика, в установленные сроки, обеспечивая необходимую сложность без освоения категорически кардинального нового технологического процесса [19, 23, 38, 89, 132, 134-135, 137-138, 144].
Если существует цена игры K, то соответствующая конструкция и технология V0 и Т0 являются оптимальными при согласовании интересов. Если точка K не определена, то оптимальную стратегию получают, применяя смешанные стратегии, т.е. чередуя случайным образом несколько чистых стратегий.
Полученные в этом разделе результаты исследования задач синтеза механизмов взаимодействия, согласованных с позиций целей элементов между собой и центром, имеют важное практическое значение. Все задачи, связанные с принятием решений по критерию сложности в КТПП, связаны с повышением информативности через систему информационного управления, которая будет разработана далее в последующих разделах.
Информационно-технологические модели формирования организационных конструкторско-технологических решений для создания единого информационного пространства предприятия Для автоматизации формирования ОКТР, сбалансированного по трудоемкости и надежности, требуется разработать комплекс информационно технологических моделей, в которые должны входить следующие элементы: новый метод формирования ОКТР КТПП, состоящий из базовой концептуальной модели данных (БКМД) и механизма сбалансированного взаимодействия между участниками конструкторских, технологических и производственных подразделений [53, 80, 84, 88, 117]. Формальное описание БКМД возможно с помощью информационной модели, содержащей сведения о геометрии проектируемого изделия, атрибуты 1 58 го рода с их привязкой к элементам геометрии, алгоритмы определения значений атрибутов 2-го рода и необходимую для такого определения дополнительную информацию (нормативно-справочные данные, статистические сведения по предприятию и прочее) [50, 79]. В общем случае сложность изготовления изделия представляет собой функционал, учитывающий геометрические, структурные и субстантные параметры изделия и его элементов, а также факторы, определяющие конструкторские и технологические требования в соответствии с существующим уровнем развития производства.
Модель информационной среды по определению организационно-технологического уровня существующего предприятия
Общий вид структуры модели данных следующий: БКМД= G, R, A1, A2 ,где G – множество элементов геометрии; R – множество взаимосвязей между геометрическими элементами (сложность конструкции); A1 – множество атрибутов 1-го рода (геом. допуск, шероховатость, квалитет и т.д.); A2 – множество атрибутов 2-го рода (уровень технологичности, уровень сложности производственно-технологического решения, уровень трудоемкости). Структурная оценка сложности из множества R заключается в иерархической структуре изделия, которая представлена на рисунке 2, где Wi.j – j-ая деталь i-той сборочной единицы. Множество атрибутов 2 рода связано с определением технологической сложности (см. п..2.1). Общий вид БКМД рабочих ОКТР представлен на рисунке 2.8. Полученное сбалансированное решение по структуре и процессу изготовления малого космического аппарата будет являться организационным конструкторско-технологическим решением (ОКТР) в случае принадлежности области допустимых решений (ОДР). Метод проектирования ОКТР описан на блок-схеме на рисунке 2.9 [57, 119, 123, 129, 130].
Использование разработанных моделей и методов в условиях неопределенности
Основная трудность при решении задач взаимодействия заключается в том, что модели принятия решений по выбору параметров организационной системы в ограничениях содержат модели оптимизационных задач нижних уровней. В связи с этим, в работе такие задачи согласованного взаимодействия нескольких двухуровневых систем иерархических систем – задач верхней и нижней иерархии.
Решением задачи взаимодействия является область параметров функции стимулирования, которая наиболее выгодна для РОС. В то же время, эта область позволяет ставить и решать задачи выбора параметров, оптимальных с точки зрения функциональных подразделений и их сотрудников [1, 9, 53, 80, 84, 88, 117].
Рассчитаем математическую модель задачи согласованного взаимодействия в рассматриваемой организационной системе, на примере машиностроительного предприятия с учётом надёжности.
Предположим, что каждый из сотрудников КП, ТП и ПП выбирает решение в соответствии с принципом рационального поведения [12, 54, 61-62, 64, 119, 123, 128, 130]. Это означает, что каждый сотрудник при известных функциях стимулирования со стороны функциональных и производственных подразделений стремится своим выбором максимизировать свою целевую функцию (гл. 2.1). В общем виде задача решается с участием представителей из каждого подразделения. Для разработки системы ограничения введём упрощения. Рассмотрим по 2 специалиста каждого отдела [12, 13, 17, 36, 37, 46, 76, 92, 95, 108- Коэффициенты ЬКГ;ЬГП показывают, какова степень взаимодействия сотрудников разных подразделений, для достижения оптимальной поставленной цели и нахождения компромисса в возникших противоречиях [59]. Первая составляющая является среднеарифметическим, т.к. в процессе согласования в основном участвуют 2 специалиста, при этом первый специалист категорией ниже, чем второй. Рассмотрим подробнее данную схему взаимодействия: конструктор является разработчиком какой-либо мысли (идеи), которая изменяет значение надёжности DK. В свою очередь - технолог должен донести эту идею до производственника, который уже в свою очередь воплотит её в материальной части с требуемым значением У. Следовательно, на этапе согласования не могут участвовать 2 специалиста из разных подразделений с одинаковой категорией, в противном случае последнему возможно не будет хватать опыта для реализации идеи, поэтому г(т-,п)+і играет роль проверяющего (утверждающего), основываясь на свой опыт, сможет усовершенствовать типовой технологический процесс, а производственник сможет понять: какой инструмент ему необходим. Вторая составляющая – b(К;Т ) , который соответствует уровню квалификации специалиста, являющимся первоочередным источником новой идеи.
Проведённый в работе В.В. Морозова общий подход анализа проблемы согласованного взаимодействия в системе ОТС показал, что существует замкнутая область компромисса для каждого элемента, в которой возможно обеспечить заинтересованность и элементов, и центра в реализации оптимального для всей ОТС планового задания. Отсутствие такой области означает неэффективность в сложившихся условиях осуществления взаимодействия [3, 25, 37, 54, 64].
Для правильного нахождения и формирования области компромисса по представленным формулам необходимо ввести ограничения (таблица 3.1), которые связанны с уровнем квалификации каждого участника ОТС [22, 96]. Нижеуказанные ограничения позволят нам найти область компромисса, в которой должны выполняться условия для выполнения требуемых задач.
В представленной таблице указаны ограничения, значение которых зависит от способности сотрудника решать количество задач [102]. У каждого уровня квалификации имеется диапазон, когда количество задач превышает этот диапазон – сотрудник соответствует более высокой квалификации [114]. Продемонстрированное использование данных методов в задаче заключается в наглядном представлении распределения бюджетных средств (или стимулирования). Анализируя схему (рисунок 3.1) можно сделать вывод по формированию или расформированию отдела, увеличения количества сотрудников, или их сокращения, в зависимости от выполнения требуемых задач [12, 13, 17, 19, 46, 76, 92, 95, 108-110, 133, 139, 141-143, 145-147]. При детализации задачи используется следующий алгоритм распределения бюджета на предприятии. Алгоритм распределения инвестиций на предприятии Источником финансирования является Заказчик. После утверждения договора между Заказчиком и Генеральным директором (представителем предприятия), выделяются финансовые средства на оплату труда сотрудников предприятия. Именно этот бюджет делаем эквивалентным одной единице (1). Далее исследуем распределение данной единице в ОТС. При этом схема взаимодействия будет обобщённой, в привлечением всех уровней квалификаций, представленных в таблице 3.1. Когда 1 оказывается в распоряжении Генерального директора, он выделяет 0,955 начальнику отделения, который является ответственным за все работы на предприятии. У Генерального директора после распределение инвестиций в производство остаётся 0,045 (вознаграждение за согласование и принятие решений, связанных с Заказчиком).
В подчинении у начальника отделения находятся 4 отдела (проектно-конструкторский, инженерно-технологический, производственный, планово-экономический), которые занимаются разработкой, производством продукции, расчётом стоимости и другое.
Начальник отделения должен распределить между всеми отделами бюджетные средства, из расчёта по 0,231 на отдел, в итоге остаток получается равен 0,031 (в качестве вознаграждения). Далее бюджетные средства поступают в отделы, где ответственным является начальник отдела, в подчинении которого начальник сектора и ведущий специалист. Начальник отдела должен выделить 0,182 начальнику сектора и 0,034 ведущему специалисту. При этом ведущий специалист является одной из ключевых фигур в разработке и производстве, именно он определяет основные решения, связанные с конструкцией, технологией производства и экономической составляющей (по отделам). Поэтому после ведущего специалиста бюджетные средства уже никуда не выделяются и остаются у него. После выделения начальнику сектора и ведущему специалисту у начальника отдела остаётся 0,015 – это его вознаграждение.
В подчинении начальника сектора 2 группы, которыми руководят начальники групп (им выделяется по 0,08). У начальника сектора остаётся 0,022. В группе рассматривается нахождение 4-х специалистов (1 категории, 2 категории, 3 категории, без категории). Именно они занимаются отработкой материалов, направление которых задал ведущий специалист. На группу выделяется 0,05 и 0,03 остаётся у начальника группы. Значение бюджета, которое необходимо им: 0,016 (сумма из 0,011; 0,004; 0,0008; 0,0002). В итоге остаётся резерв 0,034 с каждой группы, а во всей ОТС значение резерва приравнивается 0,272. Располагая таким резервом, Генеральный директор в основном направляет его на инновации и развитие предприятия. Также имея перед собой весь алгоритм и схему распределения инвестиций на предприятии, и беря во внимание качество работы сотрудников, Генеральный директор (или начальник отделения) может увеличиваться (при необходимости) количество сотрудников; менять структуру предприятия; объединять отделы; расформировывать группы. Основная цель – это стремление в уменьшению количества сотрудников, при их увеличении квалификации (идеальный случай, когда в отделе только ведущие специалисты). Пропадают связующие звенья в качестве начальников секторов и групп, увеличивается резерв, сокращается время на согласование и устранение противоречий, повышается надёжность продукции, что является требованием заказчика. Используя представленные математические модели и алгоритм распределения ресурсов, а также ограничения по квалификациям и уровням правильно принимаемых решений, можно определять работоспособность коллектива ОТС по критерию сложности изделия; если понадобиться делать корректировки в количестве сотрудников; создавать отделения, отделы, сектора и группы, или наоборот упразднять какие-либо структуры и понижать квалификации специалистам из-за их неспособности справиться с поставленной задачей [119, 123, 130].