Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современные проблемы исследований и разработок в области качества 11
1.1. Системный подход к управлению качеством продукции 11
1.2. Обеспечение качества машин 20
1.3. Системный подход к исследованиям в области качества 23
1.4. Проблемы применения информационных технологий в области качества 28
Постановка цели и задач исследований 33
Глава 2. Методология проведения исследований 37
2.1. Структурная схема исследований 37
2.2. Методологические основы моделирования менеджмента качества 39
2.3. Методологические основы оптимизации менеджмента качества 42
2.4. Методы системного анализа менеджмента качества 44
2.5. Методологические основы математического моделирования процессов менеджмента качества 63
Выводы к главе 2 70
Глава 3. Математическое моделирование процессов менеджмента качества 71
3.1. Фреймовая технология моделирования процессов 71
3.2. Мультиагентная технология моделирования процессов 86
3.3. Нечетко-множественная технология моделирования процессов 96
Выводы к главе 3 110
Глава 4. Математические методы оптимизации решений, принимаемых в менеджменте качества 111
4.1. Задача принятия решений в менеджменте качества 111
4.2. Математическая модель задачи оптимизации системы менеджмента качества 112
4.3. Математическая модель задачи оптимизации процесса системы менеджмента качества 122
4.4. Математическая модель задачи оптимизации продукции 127
4.5. Метод поиска оптимальных решений однокритериальных задач менеджмента качества 137
4.6. Ступенчатый метод решения многокритериальных задач оптимизации в менеджменте качества 146
4.7. Методы выбора оптимальных решений в условиях неопределенности задач менеджмента качества 154
Выводы к главе 4 164
Глава 5. Реализация математических методов моделирования и оптимизации продукции в менеджменте качества 165
5.1. Оптимизация параметров рабочего процесса дизеля 165
5.2. Выбор оптимальной кинематической схемы дизеля 180
5.3. Моделирование методом нечетких множеств потока воздуха при продувке цилиндра двухтактного дизеля 190
5.4. Мультиагентное моделирование работы коллектива конструкторов 198
5.5. Внедрение разработанных математических методов моделирования и оптимизации продукции 211
Выводы к главе 5 212
Глава 6. Разработка и внедрение интегрированных систем менеджмента качества 214
6.1. Теоретические основы интеграции СМК с общим менеджментом на предприятии 214
6.2. Оптимизация системы менеджмента качества 231
6.3. Методика определения и описания процессов на предприятии...246
6.4. Концепция бизнес-процесс ориентированной системы менеджмента качества 255
6.5. Менеджмент качества бизнес-процессов на предприятии 264
6.6. Интегрированная система менеджмента качества, безопасности труда и окружающей среды 276
6.7. Многомерный анализ данных по качеству 290
6.8. Внедрение разработанной методологии создания систем менеджмента качества 298
Выводы к главе 6 308
Глава 7. Компьютерная поддержка принятия оптимальных решений в менеджменте качества 310
7.1. Подсистема компьютерной поддержки процесса принятия оптимальных решений в менеджменте качества 310
7.2. Многомерное хранилище данных по качеству 314
7.3. Модуль анализа хранилища данных по качеству методами OLAP 320
7.4. Модуль поиска знаний по качеству типа Data Mining 326
7.5. Модуль мультиагентных технологий 329
7.6. Модуль имитационного моделирования 330
7.7. Модуль поиска и выбора оптимальных решений 339
7.8. Модуль аналитического стратегического планирования в области качества 344
7.9. Модуль функционально-стоимостного анализа 346
7.10. Работа подсистемы поддержки принятия решений в среде информационных технологий предприятия 348
Выводы к главе 7 361
Основные результаты и выводы 363
Список использованной литературы 366
Приложения 396
- Системный подход к исследованиям в области качества
- Методологические основы оптимизации менеджмента качества
- Мультиагентная технология моделирования процессов
- Математическая модель задачи оптимизации системы менеджмента качества
Введение к работе
Актуальность темы. Мировой передовой опыт развития промышленности показывает, что предприятие может добиться повышения своей реальной конкурентоспособности на мировом рынке в результате внедрения системы менеджмента качества (СМК), соответствующей требованиям международных стандартов ИСО 9000.
Однако анализ ситуации с внедрением и сертификацией СМК в России показывает, что большинство предприятий, сертифицировавших СМК на соответствие требованиям стандартов ИСО 9000:1994, не получили значительных преимуществ в повышении качества и конкурентоспособности своей продукции. Это во многом объясняется формальным подходом к внедрению СМК, вызванным стремлением получить сертификат без радикальной перестройки управления предприятием с ориентацией на качество. Такой формальный подход допускался самой структурой стандартов ИСО 9000 версии 1994 года. Поэтому большие надежды возлагались на внедрение нового семейства стандартов ИСО 9000 версии 2000 года, имеющих явно выраженный рыночный характер и ориентирующих предприятие на потребителя.
Анализ начавшегося (с 2001 года) в нашей стране процесса перехода предприятий на новые стандарты ИСО 9000:2000 свидетельствует о сохранении отмеченной выше тенденции к формальному внедрению СМК, когда наличие сертификата свидетельствует о том, что все требования стандарта ИСО 9001:2000 выполнены, а реального эффекта от этого нет.
Одной из главных причин такого формального подхода к созданию СМК является нарушение предприятиями принципов менеджмента качества, изложенных в стандарте ГОСТ Р ИСО 9000-2001, важнейшими из которых являются два: «Системный подход к менеджменту» и «Принятие решений, основанное на фактах». При этом следует отметить, что невыполнение этих двух принципов вызвано не только субъективными факторами, но и наличием сложных проблем, связанных с трудностями их реализации на предприятии.
Одной из основных проблем, препятствующих эффективной реализации принципа системного подхода к менеджменту при создании СМК, является отсутствие достаточной научно-методической разработки этого принципа с учетом специфики российских предприятий, выражающейся, в частности, в устаревшей технологической и информационной базе. Основной путь реализации принципа «Системный подход к менеджменту» через построение интегрированных систем менеджмента качества разработан еще не достаточно. На многих предприятиях отсутствует фундамент для его реализации, а именно - комплексное применение в менеджменте качества информационных технологий (CAD/CAM/CAE, MRP/ERP, OLAP и др.).
Возможности реализации в СМК принципа «Принятие решений, основанное на фактах», снижаются из-за отсутствия научно обоснованных методических разработок по применению математических методов принятия оптимальных решений, современных технологий моделирования процессов и оптимизации СМК на всех уровнях ее иерархии.
В настоящее время комитет ИСО/ТК 176 приступил к обсуждению новой 2008 г. версии стандартов ИСО 9000, в которой предлагается принципы «Системный подход к менеджменту» и «Постоянное улучшение» заменить одним принципом «Всеобщая оптимизация».
В этой связи, безусловно, актуальными являются исследования, направленные на разработку научно-методического инструментария моделирования и оптимизации менеджмента качества на основе применения новых информационных технологий, необходимого для создания на предприятиях интегрированных СМК, обеспечивающих повышение качества отечественной продукции.
Цель и задачи исследования.
Цель работы - разработка методологических основ системного моделирования и оптимизации менеджмента качества с использованием информационных технологий для повышения качества продукции машиностроения и дру 7 гих отраслей народного хозяйства.
Для достижения этой цели необходимо решить задачи по разработке методов:
1. Системного моделирования и оптимизации менеджмента качества на трех уровнях его иерархии (СМК - процесс - продукция).
2. Математического моделирования процессов менеджмента качества на основе применения технологий фреймового, мультиагентного и нечетко-множественного моделирования.
3. Оптимизации решений, обеспечивающих повышение качества продукции, процессов и СМК.
4. Создания интегрированных СМК с использованием предложенных методов моделирования и оптимизации менеджмента качества.
5. Менеджмента качества бизнес-процессов СМК.
6. Многомерного анализа данных по качеству, необходимого для принятия оптимальных решений.
7. Компьютерного обеспечения моделирования и оптимизации менеджмента качества на основе применения информационных технологий.
Объект и предмет исследования.
В данной работе объектами исследований являются продукция, процессы и системы менеджмента качества машиностроительного предприятия.
Предметом данных исследований является моделирование и оптимизация менеджмента качества на предприятии с позиций системного подхода.
Методы исследования.
Методологической базой диссертационных исследований являются сис-темология (принципы системного подхода и методы системного анализа), концепция Всеобщего управления качеством (TQM), теория сложных систем, методы искусственного интеллекта, теория принятия оптимальных решений, технология моделирования, теория нечетких множеств и методология объектно-ориентированного проектирования (программирования). Научная новизна работы:
1. Разработаны методологические основы системного моделирования и
оптимизации менеджмента качества, включающие:
- комплекс методов структурного, информационного, функционального, иерархического и математического анализа менеджмента качества на основе применения информационных технологий;
- методы математического моделирования процессов менеджмента качества, базирующиеся на использовании фреймовой, мультиагентной и нечетко-множественной технологий моделирования;
- математические модели трех взаимосвязанных задач оптимизации (СМК - процесс - продукция) и процедуру поиска на ЭВМ их решений.
2. Разработан методологический подход к созданию на предприятии интегрированной системы менеджмента качества, включающий:
- теоретические основы интеграции СМК с общим менеджментом на предприятии;
- модель организации разработки и внедрения интегрированной СМК;
- определение оптимальной стратегии предприятия в области качества;
- методику описания процессов менеджмента качества;
- концепцию бизнес-процесс ориентированной СМК;
- методику менеджмента качества бизнес-процессов;
- методику построения типовой интегрированной системы менеджмента качества, безопасности труда и окружающей среды;
- метод многомерного анализа данных по качеству.
Автор защищает следующие основные положения:
1. Предложенные технические решения по повышению эффективности менеджмента качества в машиностроении на основе применения методов системного моделирования, оптимизации и информационных технологий.
2. Методологический подход к улучшению качества на трех уровнях иерархии менеджмента качества (СМК - процесс - продукция). 3. Концепцию гармонической целостности композиции показателей качества оптимизируемого объекта (СМК - процесс - продукция) и построенные на ее основе математические модели задач оптимизации менеджмента качества.
4. Методы поиска оптимальных решений одно- и многокритериальных задач менеджмента качества с применением ЭВМ.
5. Методологический подход к разработке и внедрению интегрированных систем менеджмента качества на основе применения предложенных методов моделирования и оптимизации.
6. Методы многомерного анализа данных по качеству.
7. Структурную схему и принципы построения подсистемы компьютерной поддержки процесса принятия оптимальных решений в менеджменте качества.
Практическая ценность работы:
1. Создано методическое обеспечение построения интегрированных систем менеджмента качества, практическое использование которого на предприятиях Брянской области позволило разработать, внедрить и сертифицировать системы менеджмента качества, соответствующие одновременно требованиям международного стандарта ИСО 9001:2000 и требованиям соответствующих отраслевых государственных стандартов, повысить качество выпускаемой продукции, а также создать типовой проект интегрированной системы менеджмента качества, безопасности труда и охраны окружающей среды.
2. Разработана унифицированная процедура поиска на ЭВМ решения задач оптимизации менеджмента качества, включающая:
- метод поиска оптимальных решений однокритериальных задач;
- ступенчатый метод решения многокритериальных задач;
- метод выбора оптимальных решений в условиях неопределенности задачи менеджмента качества;
- оценку устойчивости оптимального решения при учете погрешностей моделей и исходных данных.
3. Разработано программное обеспечение моделирования и оптимизации менеджмента качества, включающее подсистему компьютерной поддержки процесса принятия оптимальных решений в менеджменте качества, состоящую из многомерного хранилища данных по качеству и семи программных модулей, обеспечивающих выполнение на ЭВМ многомерного анализа данных по качеству, имитационное моделирование процессов и поиск на ЭВМ оптимальных решений одно- и многокритериальных задач менеджмента качества.
4. Разработанные в диссертации методики и модели были применены на Брянском машиностроительном заводе, на предприятии, выпускающем продовольственную технику, ФГУП «Карачевский завод «Электродеталь», ОАО «Снежеть», ОАО «Пластик», ЗАО «Сантехлит», ООО «Брянсклифт», ОАО «Клинцовский завод поршневых колец».
Результаты диссертационного исследования были использованы в научном проекте «Разработка типовой системы менеджмента качества образовательного учреждения высшего и среднего профессионального образования» (код проекта 74058), выполненном в рамках научной программы Министерства образования и науки РФ «Развитие научного потенциала высшей школы».
Применение в практике результатов диссертационного исследования позволяет повысить результативность и эффективность систем менеджмента качества организации, а также качество отечественной продукции и услуг.
Системный подход к исследованиям в области качества
Современные научные исследования в области качества стремятся к целостному и многостороннему осмыслению, охвату изучаемых объектов. Ученые и специалисты стараются выявить, описать и использовать всю совокупность факторов, влияющих на качество работы, качество организации, качество производимого продукта, наконец, качество жизни. В таком целостном и многоаспектном изучении объектов и явлений проявляется системный подход к исследованиям проблем, связанных с качеством. Системный подход здесь только формируется и научных публикаций по этой теме пока немного. Проведем их анализ по двум направлениям: систематизация знаний в области качества и системный анализ менеджмента качества.
Систематизация знаний в области качества (наука о качестве). Начало систематизации знаний в области качества положено А.В. Гличевым [42], сделавшим попытку определить науку о качестве, выделить ее предмет и очертить ее структуру как системы: «предметом науки о качестве продукции являются свойства продукта труда, их соотношения и взаимосвязи с общественными потребностями, платежеспособным спросом, а также организационно-технические и экономические способы эффективного создания и использования продукта».
В настоящее время в науке о качестве начинают утверждаться синтезирующие, интеграционные идеи системности и целостности, например, такие как учение о системной целостности качества жизни, разработанное в трудах Б.В. Бойцова, Ю.В. Крянева, М.А. Кузнецова и других ученых [12,23, 24].
Становление системного анализа менеджмента качества. К числу первых работ, с которых начиналось становление системного анализа в области качества, относится статья М.И. Круглова [96], в которой предлагалось распространить системный подход на стандартизацию. Книгу Ф.И. Палицына и В.М. Пролейко [182] можно считать работой, в которой впервые была сделана попытка провести структурный анализ системы управления качеством продукции (СУКП) и определить основные признаки формирования подсистем (целевой и функциональный). Такой структурный анализ соответствовал системным концепциям, которые использовались при построении КС УКП [192]. Однако в связи с переходом предприятий страны на международные стандарты ИСО 9000 такой анализ не получил развития.
В книге М.З. Свиткина, В.Д. Мацута, К.М. Рахлина [222] сделана попытка предложить структуру системы качества с учетом трактовки понятия «система качества», которая дается в семействе стандартов ИСО 9000 версии 1994 года. Однако результаты такого структурного анализа системы качества широкого распространения не получили.
Начало функциональному анализу систем качества было положено в той же работе М.З. Свиткина, В.Д. Мацута, К.М. Рахлина [222]. Они предложили дополнить системную концепцию стандартов ИСО 9000 положением о том, что в системе качества реализуются специальные функции, под которыми понимаются обособленные и регулярные по своему характеру виды деятельности, осуществляемые в рамках системы качества.
Однако переход предприятий на международные стандарты ИСО 9000 новой версии 2000 года превращает описанную выше методику [222] функционального анализа в непригодную, т.к. процессный подход, требуемый новыми стандартами, исключает функциональный, базирующийся на 20-ти базовых элементах системы качества по старым стандартам.
Дальнейшее развитие функционального анализа (в соответствии с процессным подходом) пошло по пути применения для этого SADT-методологии структурно-функционального анализа сложных систем (международный стандарт IDEF0). Первой публикацией по этому направлению была работа В.И. Свирина, Е.В. Судова [219]. В книге Ю.Г. Никулина и Л.Г. Дубицкого [171] предлагается метод структурно-функционального анализа систем, предназначенный для выбора оптимальных решений в сфере бизнеса и управления. Его основой является структурный анализ систем В.К. Нечипоренко [168].
В статье Е.А. Кузьминой, A.M. Кузьмина [97] поднимается вопрос о применении функционально-стоимостного анализа (ФСА) в менеджменте качества. В работе О.А. Горленко, Г.В. Ефимовой [49] была предложена методология ФСА применительно к системам качества.
Следует отметить, что методология функционально-стоимостного анализа в книге [37] В.Г. Версана, В.И. Сиськова, Л.Г. Дубицкого и др. была подвергнута критике с экономической точки зрения и был предложен другой метод, названный авторами «экономико-функциональный метод». Его рекомендуется применять на всех основных этапах опытно-конструкторских работ и при выполнении НИР прикладного характера. Вопрос о возможности применения такого метода для анализа менеджмента качества не исследовался.
В книге СВ. Пономарева и др. [187] приведено описание различных инструментов системного анализа, применяемых в менеджменте качества. Важнейшим инструментом системного анализа является моделирование исследуемых объектов. Вопросу построения моделей системы качества уделялось всегда большое внимание как у нас в стане, так и за рубежом. Подробный анализ и классификация моделей систем качества приведены в монографии А.В. Гличева [42]. Помимо моделей, рассмотренных в этой книге, имеются и другие модели, например, модели систем управления качеством, предложенные в работах В.Ю. Огвоздина [175], Ф.И. Палицына, В.М. Пролейко [182] и др. В рекомендациях ВНИИС «Методика менеджмента процессов в системе качества (Р 50-601-46-2004)» приведен обзор существующих моделей, применяемых для описания процессов менеджмента качества. Все эти модели объединяет между собой одно - они концептуальные, принципиальные. Провести с помощью таких моделей анализ функционирования системы качества, осуществить моделирование процессов, происходящих в них, и подготовить принятие оптимального решения невозможно. Для этого необходимы математические, имитационные, компьютерные модели, нужны методы математического анализа систем качества. Назрела острая необходимость в освоении технологии системного моделирования [237].
Проблемы математического анализа и оптимизации систем управления, в том числе и систем управления качеством, изучались Ю.И. Койфманом, И.С. Дубровской [67, 86]. Эти работы проводились в связи с разработками математического обеспечения АСУ качеством, проводимыми в 1980-1984 годах в ВНИИМИУС. Однако в связи с прекращением работ по КС УКП и переходом на международные стандарты ИСО 9000, начавшимся в эти годы, исследования по математическому моделированию систем качества не получили развития и практически не реализованы.
Методологические основы оптимизации менеджмента качества
Ориентируясь на процессный подход и толкование в ИСО 9000:2000 продукции как результата процесса, под улучшением качества будем понимать деятельность, направленную на постоянное улучшение процессов, основанное на наблюдении, измерении, анализе и оптимизации характеристик процесса с учетом результатов его аудита. На этом рисунке модель изображена в виде универсальной процедуры (пригодной для всех классов процессов) постоянного улучшения, которая включает следующие четыре последовательных этапа: 1. Мониторинг и измерение процесса. Наблюдение и измерение характеристик процесса, оценка качества процесса. 2. Определение оптимальной нормы процесса. Моделирование процесса, определение оптимальных значений параметров процесса в рамках заданных ограничений на характеристики процесса. 3. Документирование и утверждение нормы процесса. Разработка и утверждение нормативного документа (руководства, процедуры, стандарта организации). 4. Аудит процесса. Проверка соответствия характеристик процесса утвержденной норме. Модель, представленная на рис. 2.2, в дальнейшем служит концептуальной основой для разработки методов математического моделирования и оптимизации процессов системы менеджмента качества.
Системная оптимизация менеджмента качества - это скоординированная на основе системного подхода деятельность по улучшению качества на всех уровнях системы менеджмента качества (система качества в целом — процессы — продукция). Это определение вместе со схемой на рис. 2.3 в дальнейшем служит концептуальной основой для разработки математических методов оптимизации объектов менеджмента качества.
Теперь уточним и адаптируем к специфике менеджмента качества основные понятия системного анализа. При этом мы рассмотрим здесь только пять первых элементов из формулы (2.3).
Структурный анализ СМК. Структурный анализ является методом исследования системы менеджмента качества (СМК) на ранних этапах ее проектирования. Малое количество исходной информации на ранних этапах проектирования вынуждает искать такие модели, которые были бы обеспечены исходными данными и «работали» бы при минимуме входной информации. Такой моделью является структура системы совместно с совокупностью отношений на ней [168].
Под структурным анализом системы менеджмента качества будем понимать метод исследования СМК, который позволяет получить информацию о составных частях системы и их отношениях, сравнить различные варианты построения системы, оценить связность, сложность и границы системы.
Структура СМК - это то, что отражает взаимосвязи, взаиморасположение частей СМК, ее устройство (строение, конфигурацию). Понятие «структура СМК» базируется на двух исходных понятиях: «элемент» и «отно шение (связь)».
Элемент СМК - это предел членения СМК с точки зрения аспекта рассмотрения системы, решения конкретной задачи, поставленной цели.
Отношение (связь) в СМК-это ограничение степени свободы элементов в СМК. Особенно важной характеристикой связей в СМК является их сила (мощность). Знание мощности связей открывает возможность определить границы СМК, что важно с методологической точки зрения. Мощность вещественных и энергетических связей можно оценить по интенсивности потока вещества и энергии. Для информационных связей это сделать сложнее, но можно - по величине потока информации с учетом качественных характеристик передаваемой информации (ценность, полезность, достоверность и др.). Если определены мощности связей, то границы СМК можно определить по методике [170].
Если изобразить систему как совокупность блоков, осуществляющих некоторые функциональные преобразования, и связей между ними, то получим структурную блок-схему, в обобщенном виде описывающую структуру системы.
С помощью структурных блок-схем была проведена [121, 203] классификация процессов СМК, вытекающая из требований ГОСТ Р ИСО 9001-2001. На основе применения структурного анализа был разработан проект производственной структуры и системы управления ЗАО УК «Брянский машиностроительный завод» в условиях рыночной экономики с учетом перехода на международные стандарты ИСО 9000.
Структурная блок-схема с трудом поддается формализации и анализу. Поэтому для формализованного описания структуры СМК и осуществления ее математического анализа применяется теория графов [252]. По структурным блок-схемам процессов был построен граф процессов СМК, ориентированных на выполнение требований, изложенных в ГОСТ Р ИСО 9001-2001 [203].
Информационный анализ СМК. Информационный анализ в системоло-гии обычно сводится к исследованию понятия информации, определению разнообразных характеристик и количества информации в системах [170], установ 46 лению символических представлений законов диалектики и диалектической логики в системах [227]. Такой информационный подход к анализу систем трудно применить в практике менеджмента качества. Поэтому предлагается упрощенный подход к информационному анализу СМК, основанный на концепции информационной модели процесса из Британского стандарта BS 6143 [27, 28].
Под информационным анализом системы менеджмента качества будем понимать метод расчленения системы менеджмента качества на составляющие элементы с определением входов, выходов, управляющих воздействий и ресурсов, через которые осуществляется взаимосвязь и взаимодействие этих элементов друг с другом и окружающей средой. Результатом такого анализа должна быть информационная модель, дающая возможность организовать измерение характеристик и оценку качества процессов.
В стандарте ИСО 9000:2000 процесс определяется как «совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих видов деятельности, преобразующая входы в выходы». Опираясь на это определение, любой процесс (функцию) СМК при использовании британского стандарта BS 6143:1992 [28] можно изобразить графически в виде схемы (рис. 2.4). Элементы процесса на этой схеме означают следующее [56]: ВХОД (I): Материалы и / или информация, преобразуемые процессом для создания выхода. ВЫХОД (О): Результат преобразования входа, который включает: то, что соответствует требованиям (продукция); то, что не соответствует требованиям (брак); отход; информацию о процессе. УПРАВЛЕНИЕ (С): методы, планы, стандарты, стратегия, законодательство и др. управляющие воздействия. РЕСУРСЫ (М): люди, оборудование, программы ЭВМ, помещения, окружающая среда и др. обеспечивающие факторы процесса.
Мультиагентная технология моделирования процессов
Предлагаемая мультиагентная технология [116, 134, 135] предназначена для проведения на ЭВМ моделирования и анализа коллективного поведения объектов, связанных с обеспечением качества продукции. Например, моделирование поведения: сторон, заинтересованных в деятельности организации, взаимодействия подсистем и процессов в организации, мотивации в системе качества и т.п. Предлагаемая технология базируется на использовании методов нового направления в исследованиях искусственного интеллекта, получившего название «мультиагентные (многоагентные) системы» [60,240].
Предметно-ориентируемая модель многоагентной системы. В основу этой технологии положена разработанная автором предметно-ориентируемая модель многоагентной системы, базирующаяся на нижеследующих положениях, иллюстрируемых на рис. 3.4. 1. Многоагентная система состоит из нескольких интеллектуальных агентов Ак,к = 1,...,К; К - число агентов. Каждый агент специализируется на решении одной локальной задачи из множества К задач, на которое разбивается общая проблема (глобальная задача) принятия решений в данной предметной области. 2. Среда (Мир) описывается в виде имитационной модели Y = F(X) проблемной области. Этот Мир для агентов представляется в виде «черного ящика». Вход этого «ящика» определяется вектором параметров среды X = (х,,...,хп), на значения соответствующих компонентов которого воздействуют агенты. Выход «ящика» определяется вектором характеристик состояния среды Y = (у1,...,ут), значения соответствующих компонентов которого наблюдаются (измеряются) агентами. 3. Внутренний оператор F имитационной модели агентам неизвестен. Общая модель Мира задается пользователем изначально при настройке систе мы на заданную предметную область. 4.1. Желания. Желания агента определяются целью деятельности агента в пространстве Мира. Цель деятельности агента yj0 є Y задается в виде стремле ния к максимуму (минимуму) заданной характеристики среды или к заданному диапазону [yjH] yJ0 [yje], где [yjH],[yJe] - соответственно нижняя и верхняя границы ограничения на характеристики среды. При этом задается список xt е X из z. п наименований параметров среды, на которые агент может воздействовать при стремлении к цели, а также ограничения его действий согласно схеме взаимодействия агентов. 4.2. Убеждения. Убеждения агента определяются его видением Мира (приближенная модель Мира, которую он строит для себя, а также его положение в пространстве Мира). Агент по мере необходимости строит и перестраивает свою приближенную модель Мира (например, статистическую модель из уравнений регрессии у. = /(х,)) путем проведения небольшой серии машинных экспериментов с имитационной моделью среды F. При этом он постоянно должен знать (определять) свое положение в пространстве Мира (в т.ч. исходную точку хп движения к своей цели). 4.3. Сценарий действия. Используется следующий алгоритм поведения агента. Построив для себя упрощенную модель Мира, агент осуществляет ре шение своей локальной задачи, изменяя параметры среды х., и движется в на правлении своей цели у 0. Этим направлением может быть градиент целевой функции. 4.4. Обязательства. Обязательства определяются ограничениями взаи модействия агентов, которые вытекают из следующих соображений. Списки изменяемых входных параметров Мира, на которые воздействуют агенты, обычно пересекаются между собой. Имеется некоторое множество параметров, которые одновременно могут изменяться несколькими агентами. Кроме того, могут противоречить цели и ограничения на характеристики среды для различ ных агентов. Эта ситуация порождает неизбежные противоречия между аген тами, и, как следствие, необходимость согласования совместных действий. 5. Механизм взаимодействия агентов Ак основывается на реализации данной модели мультиагентной системы в виде распределенной вычислительной системы с архитектурой «клиент-сервер». Клиентская часть реализует функции агента, определенные выше в п.п. 4.1 - 4.4. Серверная часть выполняет функции среды (Мира) и коммуникационного центра системы. 6. Совместная деятельность агентов в распределенной системе осуществ ляется следующим образом: 6.1. В течение работы системы все агенты наблюдают за изменениями ха рактеристик среды ур получая их численные значения от сервера. По величине и направленности изменений этих характеристик, каждый из агентов может оценить как степень приближения к своей цели, так и наличие противодействия этому со стороны других агентов. Имея приближенную общую модель Мира, агент может определить (например, по величине коэффициентов уравнений регрессии) степень влияния других агентов на интересующую его характеристику среды у 0. 6.2. Если агент решает, что ухудшение его характеристики у.0 связано с влиянием других агентов, он отправляет по очереди запросы (предложения) другим агентам на изменение степени влияния их на среду (ведет «переговоры»). 6.3. В случае положительного ответа агент пытается сделать очередной шаг к своей цели, например, по градиенту целевой функции. Если шаг оказыва ется удачным, агент перестает посылать запросы и продолжает движение к це ли в данном направлении. В противном случае он посылает запросы до тех пор, пока не опросит всех агентов, влияющих на наблюдаемые им характеристики среды. Если после этого его движение к цели не приносит ожидаемого резуль тата, он обращается к серверу (т.е. к «лицу», принимающему решения) с прось бой о разрешении конфликта.
Математическая модель задачи оптимизации системы менеджмента качества
Альтернативы. Искомыми в данной задаче альтернативами будем считать нормативные требования, предъявляемые к ключевым процессам СМК. К ключевым будем относить процессы из модели СМК, определенной ГОСТ Р ИСО 9001-2001: ответственность руководства, менеджмент ресурсов, процессы жизненного цикла продукции, измерение, анализ, улучшение. Для формального описания конкретных требований к процессам воспользуемся принципами описания требований к СМК, применяемыми при аудите (проверке) СМК [245] для принятия решений о соответствии СМК установленным в стандартах нормативным требованиям. Каждое единичное конкретное нормативное требование к процессам СМК, определяемое в результате решения задачи оптимизации СМК, будем описывать в виде следующего вектора, х = (Р,С,0,х), ХЕХ; (4.2) где Р - наименование (идентификатор) требования; С - содержание требования; О - объект применения требования; х - значение уровня выполнения (степени реализации) требования к соответствующим процессам СМК, которое определяется по специальным квалиметрическим шкалам, приведенным ниже в главе 6. Эти значения х используются в качестве варьируемых параметров при решении данной задачи оптимизации СМК. Критерии качества. Критерии в этой задаче оптимизации следует выбирать, опираясь на показатели, которые используются в современных методиках оценки совершенства деятельности организаций.
Анализ литературных данных [238, 244, 259, 269, 270-272, 275] показывает, что главным стратегическим показателем всей деятельности организации, глобальным критерием качества системы менеджмента качества следует считать показатель удовлетворенности всех заинтересованных сторон: потребителей, работников организации, владельцев (акционеров), поставщиков, партнеров и общества.
Условия оптимальности. Нетрудно заметить, что данная задача оптимизации СМК является многокритериальной. Эту многокритериальную задачу в обобщенном виде можно математически сформулировать следующим образом [124, 127]: «Требуется определить такие нормативные требования к процессам СМК X = (Х0П, Х0Р, ХМР, ХЖцП, ХИАу ), при которых: Qi(X0)= extr, І = ПТ,РБ,ВЛ,ПС,ПА,ОБ; Х е[Х0]; (4.9) где Q - целевой функционал; opt - условия оптимальности решения, [X0]- область допустимых требований к процессам СМК». Рассмотрим возможные подходы к математическому выражению условия opt. Вполне естественно первым появляется желание под opt понимать «максимальное удовлетворение требований всех заинтересованных сторон». При таком условии оптимальности задачу оптимизации СМК можно математически сформулировать следующим образом: «Требуется определить такие нормативные требования к процессам СМК X = (Хоп,Х0Ор,Х0МР,ХЖщ,Х01Ш), при которых достигается максимум всех локальных критериев QnT(X) = тах, QPE(X) = тах, QBJ1(X0) = тах, Qnc(X) = QnA(X) = max, Q0E(X) = тах, (4.10) при ограничениях на допустимость требований к процессам X е[Х ]».
Однако непосредственное решение такой «экстремальной» задачи оптимизации СМК практически невозможно. Поэтому исследователи проблемы удовлетворения заинтересованных сторон предлагают другие, более «мягкие» условия оптимальности. О поддержании способности организации сбалансировано отвечать на потребности всех заинтересованных сторон говорится и в ИСО 9004:2000 (п. 5.2.2). Таким образом, при построении СМК возникает проблема баланса и гармонизации степени удовлетворенности заинтересованных сторон [259].
Для решения подобных задач гармонизации сложных систем, автором была предложена концепция «гармонической целостности» [136]. Используя эту концепцию, условие оптимальности СМК сформулируем следующим образом [124]. «СМК будет оптимальной, если найдена такая совокупность нормативных требований к процессам Х = (Хоп,ХОр,ХМР,Х0ЖцП,ХИАу), при которой достигается гармоническая целостность композиции степеней (индексов) удовлетворенности заинтересованных сторон, выраженная в сбалансированности величин критериев QnT(X), Qp5(X), QBJ1(X), Qnc(X), Q (X), Q (X) между собой с учетом их соподчиненное и соответствующих пропорций, когда ни одно из требований Х0П,Х0Р,ХМР, ХЖцП ,ХИАУ нельзя изменить (уменьшить или увеличить), не нарушив целостности оптимальной композиции». Тогда за основу математического выражения целевого функционала (4.9) можно взять множество эффективных решений [164], иногда называемое областью Парето. Используя системный подход [136], областью эффективных решений задачи оптимизации СМК будем называть множество решений Хэф, состоящее из таких нормативных требований к процессам СМК, что в множестве допустимых требований [X?] не существует ни одного решения Х =(ХоП,Xор,Х0МР,Х0ЖцП,ХИАУ), для которого выполнялась бы следующая система неравенств: QUT(X ) QnT(xD(i ); QPs(X) QP5(X3(P); QM(X1" ) Qim(X% )\ (4-11) Qnc(X ) Qnc(X%); ООБ(Х ) ООБ(ХЭФ); , и хотя бы одно неравенство из этой системы являлось строгим.
Таким образом, область эффективных решений задачи оптимизации СМК характеризуется тем, что любое решение, принадлежащее ей, не может быть улучшено хотя бы по одному критерию без ухудшения одного или нескольких других. Решения, не принадлежащие эффективной области, могут быть улучшены по одному или нескольким критериям без снижения уровня остальных.
Область решений задачи оптимизации СМК, в которой нет противоречий и качество решений может быть улучшено одновременно по всем локальным критериям QnT, QPE,--,QOS, будем называть областью согласия.
Область эффективных решений (область Парето) будем называть обла 117 стью компромиссов. Дело в том, что в области Парето улучшение качества решения по одним критериям вызывает ухудшение качества других, и выбор любого решения из этой области возможен только на основе компромисса. Таким образом, оптимальное решение не должно принадлежать к области согласия, так как любое решение из этой области может быть улучшено по всем критериям. Значит, оптимум обязательно будет в области компромиссов и только этой областью надо ограничить поиск оптимального решения, исключив область согласия из дальнейшего рассмотрения. При наличии имитационной модели СМК в качестве метода поиска области эффективных решений (области компромиссов) предлагается использовать известный алгоритм минимакса (максимина) (описан ниже в п. 4.6). В общем случае (при использовании упрощенных имитационных моделей СМК) для реализации гармонической целостности СМК предлагается создание на предприятии интегрированной СМК с помощью комплекса специально разработанных документированных процедур (см. главу 6). Рассмотрим более подробно проблему выбора решения, когда мы уже находимся в области компромиссов (Парето) [79].
Сужение области поиска оптимальных решений до области компромиссов существенно облегчает дальнейший поиск. В ряде случаев этим ограничивается поиск, и область компромиссов выдается как оптимальное решение. Принцип выделения области компромиссов строго научен и объективен. Однако для практических целей часто этого бывает недостаточно. Менеджеру в области качества обычно требуется определить не область решений, а одно единственное наилучшее решение. Для этого необходимо вторгнутся в область компромиссов и выбрать одну из приемлемых схем компромисса. На основе этой схемы сформировать целевой функционал (4.9), с помощью которого можно сравнить и выбрать из области Парето одно оптимальное решение.
Для решения многокритериальной задачи оптимизации СМК автором предлагаются [124] следующие три метода формирования целевого функционала, отличающиеся наибольшей концептуальной прозрачностью и простотой применения.
