Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор существующих моделей принятия решений и анализ возможностей их применения для выбора средств проектирования технологии выпуска единичной и мелкосерийной продукции
1.1. Особенности задачи проектирования технологии выпуска единичной и мелкосерийной продукции 7
1.2. Обзор подходов к принятию решений при управлении проектами 13
1.3. Обзор существующих систем управления проектами 43
Глава 2. Разработка метода принятия решений при выборе средств проектирования технологических процессов выпуска единичной и мелкосерийной продукции
2.1. Модель управления ходом проектирования 59
2.2. Разработка метода выбора средств автоматизации проектирования на основе иерархических представлений и информационных оценок 72
2.3. Подход к определению требований к средствам проектирования 80
2.4 Подход к выбору технологических этапов производства и определению требований к средствам проектирования со стороны производства 85
2.5. Метод сравнительной оценки средств автоматизации проектирования на основе информационных подхода 88
Глава 3. Разработка автоматизированных процедур для реализации модели определения требований к системе автоматизации проектирования технологических процессов
3.1. Выбор средства разработки автоматизированных процедур для реализации модели определения требований и выбора системы автоматизации проектирования технологических процессов 94
3.2. Разработка автоматизированной процедуры для реализации модели определения требований к средствам автоматизации проектирования технологических процессов 101
3.3. Разработка автоматизированной процедуры для реализации сравнительной оценки средств автоматизации проектирования технологических процессов на основе информационных подхода 123
Глава 4. Экспериментальное исследование предложенного метода принятия решений при выборе и разработке средств автоматизации проектирования для ООО «ПО «ЛЭЗ»
4.1. Сравнительный анализ существующих систем автоматизации проектирования технологических процессов 148
4.2. Разработка нового средства СКАПТП 173
Основные результаты работы 181
Список литературы 182
Приложение 190
- Особенности задачи проектирования технологии выпуска единичной и мелкосерийной продукции
- Подход к выбору технологических этапов производства и определению требований к средствам проектирования со стороны производства
- Выбор средства разработки автоматизированных процедур для реализации модели определения требований и выбора системы автоматизации проектирования технологических процессов
- Сравнительный анализ существующих систем автоматизации проектирования технологических процессов
Особенности задачи проектирования технологии выпуска единичной и мелкосерийной продукции
В современных условиях организации производства возрастает роль организаций, которые выполняют единичные, как правило, неординарные заказы. Некоторые организации изготовляют продукцию (строительство, авиа- и судостроение, разработка ПО и т. д.), другие занимаются оказанием услуг (организация выставок, системная интеграция, внедрение АСУП, проведение рекламных кампаний и пр.). И хотя результаты их деятельности различны, но сам процесс производства имеет много общего: и те и другие реализуют проекты. От серийного производства проект отличается тем, что является однократной, а не циклической деятельностью. Методики проектирования единичной продукции имеют общие корни с теми, что применяются для серийного производства, но существенно отличаются по форме и содержанию. Это обусловлено именно однократностью и уникальностью проектов.
Можно выделить основные признаки проектов:
они направлены на достижение конкретных целей;
они включают в себя координированное выполнение взаимосвязанных действий;
они имеют ограниченную протяженность во времени, с определенным началом и концом;
все они в определенной степени неповторимы и уникальны. В общем случае, именно эти четыре характеристики отличают проекты единичной и мелкосерийной продукции от других видов деятельности. Рассмотрим их более подробно.
Направленность на достижение целей. Проекты нацелены на получение определенных результатов - иными словами, они направлены на достижение целей. Именно эти цели являются движущей силой проекта, и все усилия по его планированию и реализации предпринимаются для того, чтобы эти цели были достигнуты. Проект обычно предполагает целый комплекс взаимосвязанных целей. Например, основной целью проекта на машиностроительных предприятиях является выпуск изделия, Такое изделие скорее всего будет уникальным и будет иметь уникальную технологию выпуска. Тот факт, что проекты ориентированы на достижение цели, имеет огромный внутренний смысл для управления ими. Прежде всего, он предполагает, что важной чертой управления проектами является точное определение и формулирование целей, начиная с высшего уровня, а затем постепенно опускаясь до наиболее детализированных целей и задач. Кроме того, отсюда следует, что проект можно рассматривать как преследование тщательно выбранных целей, и что продвижение проекта связано с достижением целей все более высокого уровня, пока наконец не достигнута конечная цель.
Координированное выполнение взаимосвязанных действий. Проекты сложны уже по самой своей сути. Они включают в себя выполнение многочисленных взаимосвязанных действий. В отдельных случаях эти взаимосвязи достаточно очевидны, в других случаях они имеют более тонкую природу. Некоторые промежуточные задания не могут, быть реализованы, пока не завершены другие задания; некоторые задания могут осуществляться только параллельно, и так далее. Если нарушается синхронизация выполнения разных заданий, весь проект может быть поставлен под угрозу. Если немного задуматься над этой характеристикой проекта, становится очевидно что проект - это система, то есть целое, складывающееся из взаимосвязанных частей, причем система динамическая, и, следовательно, требующая особых подходов к управлению.
Ограниченная протяженность во времени. Проекты выполняются в течение конечного периода времени. Они временны. У них есть более или менее четко выраженные начало и конец. Проект заканчивается, когда достигнуты его основные цели. Значительная часть усилий при работе с проектом направлена именно на обеспечение того, чтобы проект был завершен в намеченное время. Для этого готовятся графики, показывающие время начала и окончания заданий, входящих в проект. Отличие проекта от производственной системы заключается в том, что проект является однократной, не циклической деятельностью. Серийный же выпуск продукции не имеет заранее определенного конца во времени и зависит лишь от наличия и величины спроса. Когда исчезает спрос, производственный цикл кончается. Производственные циклы в чистом виде не являются проектами. Однако, в последнее время проектный подход все чаще применяется и к процессам, ориентированным на непрерывное производство. Например, проекты увеличения производства до указанного уровня в течение определенного периода, исходя из заданного бюджета, или выполнение определенных заказов, имеющих договорные сроки поставки. Проект как система деятельности существует ровно столько времени, сколько его требуется для получения конечного результата. Концепция проекта, однако, не противоречит концепции фирмы или предприятия и вполне совместима с ней. Напротив, проект часто становится основной формой деятельности фирмы.
Уникальность. Проекты - мероприятия неповторимые и однократные. Вместе с тем, степень уникальности может сильно отличаться от одного проекта к другому. Существуют проекты, степень уникальности которых достаточно невелика. Базовые элементы идентичны элементам предыдущих. Основные же источники уникальности могут быть заложены в специфике конкретной производственной ситуации, в особенностях поставок материалов и комплектующих, в новых субподрядчиках. С другой стороны, если разрабатывается уникальный прибор или технология, то это задача уникальна. Производится то, что никогда раньше не делалось. И поскольку прошлый опыт может в данном случае лишь ограниченно подсказывать, чего можно ожидать при выполнении проекта, он полон риска и неопределенности.
Проекты могут использоваться в различных организациях или предприятиях где существует необходимость решать сложные уникальные задачи. При оценке эффективности факторов, влияющих на эффективность проекта, нужно учитывать разнородные внешние и собственные факторы, в условиях которых функционирует и развивается конкретное производство. Таким образом, (1) изначально нужно определить цель проекта, т.е. определить результат, который требуется получить в итоге. Вместе с этим требуется определить набор факторов, которые влияют на реализацию проекта, т.е. на его успех. При этом нужно определить требования к проекту и шкалу для оценки конечного и текущего результата, а также для того чтобы была возможность формализовать постановку задачи. Очевидно, что социальный и даже экономический эффект не всегда могут быть выражены в денежном исчислении. В некоторых случаях можно использовать косвенные показатели, поддающиеся оценке и позволяющие их свести в обобщающий показатель.
Если в качестве примера рассматривать машиностроительные предприятия, то в производстве на каждом предприятии этого типа существует определённый технологический цикл. Имеется в виду порядок поступления материалов в производство, движение отдельных узлов по цехам, сборка, координация работы цехов и материально-технического снабжения. Также может иметь значение и технология выпуска каких-либо отдельных деталей. На предприятиях с серийным производством изделий технологический цикл как правило изменяется редко. Один раз налаживается технологическая линия для производства, рассчитываются нормы поступления материала. В дальнейшем идёт выпуск определённого количества товара в соответствии с планом.
Но есть и другой тип предприятий. В отличие от предприятий с серийным производством такие предприятия выпускают изделия в единичных экземплярах. Максимальная серия изделий может достигать всего нескольких штук. Причем изготавливаться они могут в разное время и по разным заказам.
В таких условиях технологический цикл не может оставаться постоянным, он меняется в зависимости от портфеля заказов, сформированного на предприятии в текущий момент времени. При этом для сокращения сроков конструкторской и технологической работы при выполнения проектов необходимо (2) оптимизировать средства выполнения проекта, в особенно средства автоматизации проектирования.
Подход к выбору технологических этапов производства и определению требований к средствам проектирования со стороны производства
В данной главе разбирается решение задачи определения требований к системе СКАПТП со стороны производства, изображённой на страте 2 рис.2.2.
В производстве на каждом предприятии существует определённый технологический цикл. Имеется в виду порядок поступления материалов в производство, движение отдельных узлов по цехам, сборка, координация работы цехов и материально-технического снабжения. Также может иметь значение и технология выпуска каких-либо отдельных деталей.
На предприятиях с серийным производством изделий технологический цикл как правило изменяется редко. Один раз налаживается технологическая линия для производства, рассчитываются нормы поступления материала. В дальнейшем идёт выпуск определённого количества товара в соответствии с планом.
Но есть и другой тип предприятий. В отличие от предприятий с серийным производством такие предприятия выпускают изделия в единичных экземплярах. Максимальная серия изделий может достигать всего нескольких штук. Причём изготавливаться они могут в разное время и по разным заказам. В таких условиях технологический цикл не может оставаться постоянным, он меняется в зависимости от портфеля заказов, сформированного на предприятии в текущий момент времени. При этом нужно планировать поступление материальных ресурсов в определённое время в соответствующие цеха, планировать технологические маршруты движения деталей и узлов по цехам, а также учитывать определённые производственные ограничения.
Для решения задачи определения специфических требований к средствам проектирования, которые могут зависеть от особенностей конкретного предприятия, целесообразно представить структуру предприятия в виде схемы, где выделить в отдельные элементы этапы функционирования предприятия, имеющие значение для данной задачи. Например, заявка на изделие, утверждение заводского заказа, производственно-диспетчерское управление, производство и т.д. Пример схемы показан на рис. 2.5, цифрами схематично обозначены этапы.
Далее с помощью схем, изображённых на рис. 2.3, 2.4, и используя информационный подход, определяем требования к системе СКАПТП. Расчёт будем производить по формуле (2.5) аналогично тому, как производился расчёт в 2.2. Схема выбора показана на рисунке 2.6. . г-.,
В результате получаем требования, которые важны для решения поставленной задачи. Данные требования определяются этапами производства, которые важны для решения нашей задачи (на рис. 2.4 это те этапы, которые связаны линиями с требованиями). При этом может возникнуть необходимость как добавить новое требование в множество (2.9), так и удалить определенный функцию, если в результате расчёта выяснится, что она не важен для решения поставленной задачи.
Выбор средства разработки автоматизированных процедур для реализации модели определения требований и выбора системы автоматизации проектирования технологических процессов
Существует большое количество различных средств разработки. Как правило, это визуальные среды разработки, т.к. ориентированы на разработку программ под операционную систему семейства Microsoft Windows. К числу наиболее распространенных средств можно отнести такие языки, как : Visual C++, Borland C++ Builder, Borland Delphi, Power Builder. Причём, если первые три средства используются для решения многих типов задач, то Power Builder как правило используется при разработке специализированных приложений для работы с базами данных (БД). В то же время первые три языка, наоборот, менее удобны при работе с базами данных, но при этом также позволяют эффективно создавать приложения для работы с БД. Рассмотрим вкратце по отдельности каждое средство.
Microsoft Visual C++ наиболее мощное средство для разработки системных и прикладных программ, как для локального использования, так и для работы с сетевыми протоколами передачи данных. Современные интегрированные средства разработки приложений для MS Windows позволяют автоматизировать процесс создания приложения. Для этого используются генераторы приложений. Программист отвечает на вопросы генератора приложений и определяет свойства приложения - поддерживает ли оно многооконный режим, технологию OLE, трехмерные органы управления, справочную систему. Генератор приложений, создаст приложение, отвечающее требованиям, и предоставит исходные тексты. Пользуясь им как шаблоном, программист сможет быстро разрабатывать несложные приложения или использовать как основу для сложных приложений. Подобные средства автоматизированного создания приложений включены в Microsoft Visual C++ и называются MFC Арр Wizard. Заполнив несколько диалоговых панелей, можно указать характеристики приложения и получить его тексты, снабженные обширными комментариями. MFC Арр Wizard позволяет создавать однооконные и многооконные приложения, а также приложения, не имеющие главного окна, - вместо него используется диалоговая панель. Можно также включить поддержку технологии OLE, баз данных, справочной системы. Прикладную часть приложения программисту придется, конечно, разрабатывать самостоятельно. Нужно отметить, что MFC Арр Wizard создает тексты приложений только с использованием библиотеки классов MFC (Microsoft Foundation Class library). Поэтому только изучив язык C++ и библиотеку MFC, можно пользоваться средствами автоматизированной разработки и создавать свои приложения в кратчайшие сроки.
Inprise C++ Builder также мощное средство, построенное на основе языка C++. По сравнению с Visual C++ легче разрабатывать визуальные интерфейсы. Пакет C++ Builder умеет создавать приложения, в составе которых используются различные интерфейсы программирования (API). Помимо базового Win32 АРІ, на котором построены все 32-битовые программы для MS Windows, C++ Builder разбирается в API, применяемых в технологиях ActiveX, ODBC, DCOM, MAPI, DirectX, WinSock, ISAPI и NSAPI. Расширения ISAPI особенно актуальны сейчас, когда сеть WWW растет с большой скоростью, что требует разработки все большего количества приложений для ее серверов. Создание баз данных и клиент - ч. серверных приложений в среде C++ Builder занятие не столь трудоемкое. Основную часть работы выполняют специальные компоненты. Весь обмен данными между таблицами и программой осуществляется через несколько программных слоев. Первый слой построен на универсальной системе доступа к данным Borland Database Engine (BDE32), умеющей работать напрямую с основными форматами. Через шлюз ODBC можно пересылать данные и к другим популярным СУБД. Настоящий секрет масштабирования приложения кроется именно здесь. Когда вам нужно переориентировать ваше приложение от данных, размещенных на персональном компьютере, на данные, располагающиеся на сервере, достаточно переконфигурировать BDE. Второй слой состоит из компонентов-источников данных, передающих данные от BDE на следующий слой - компоненты просмотра и редактирования данных. Это то, с чем непосредственно работает пользователь. Это самые обыкновенные компоненты приложений: строки ввода, кнопки, табличные сетки и прочее. Они умеют получать, отображать, редактировать и возвращать данные в базу. Однако эти компоненты, как правило, не могут обеспечить необходимую гибкость в работе и подходят для несложных операций с БД.
Delphi. Язык программирования Object Pascal разработан фирмой Inprise International для использования в среде Delphi - мощном и популярном современном средстве визуального программирования, позволяющем решать практически любые задачи обработки данных и способном удовлетворить самые сложные запросы и потребности программиста. Сравнение с другими современными средствами программирования, например Visual Basic или C++, показывает, что Delphi, благодаря ряду уникальных особенностей, пользуется неизменной популярностью среди программистов и может быть рекомендована к использованию в практике решения задач самого широкого спектра приложений - от простых или сложных вычислений, обработки сигналов внешних устройств, работы в Internet до ведения и обработки больших баз данных. С её помощью можно создавать удобные экранные интерфейсы, печатные документы, производить стыковку разрабатываемого программного продукта с популярными фирменными интерфейсами и многое другое. В этой связи язык Object Pascal не теряет своей актуальности и может быть рекомендован к использованию как важный и перспективный компонент современных информационных технологий. Наряду с достоинствами необходимо указать на один, однако весьма существенный недостаток языка Object Pascal - слабые возможности языка для обеспечения математических вычислений. В частности, в языке полностью отсутствуют средства работы с комплексными числами. Заметим, что среди большого разнообразия средств программирования есть только один язык, который позволяет выполнять любые математические операции, включая обработку комплексных чисел. Это язык программирования Fortran. Однако он также имеет свои недостатки. Например, он не может быть использован при работе с базами данных, при создании удобных интерфейсов, экранных и печатных форм и многое другое. В этом смысле Fortran отстал от требований, предъявляемых к современному программному продукту, что снижает привлекательность этого несомненно нужного языка в сравнении с Object Pascal.
Сравнительный анализ существующих систем автоматизации проектирования технологических процессов
Рассматриваемое в качестве примера предприятие ООО «Производственное Объединение «Ленинградский Электромашиностроительный Завод» представляет собой крупное машиностроительное предприятие, ориентированное на выпуск электрических машин. Под словом машины понимается электродвигатели, турбогенераторы. Выпускаемые изделия применяются на электростанциях и других крупных объектах. Данное предприятие ориентировано на выпуск единичной продукции. Далеко не всегда поступают заказы с требованием изготовить более одной единицы того или иного изделия. Не редки случаи, когда приходиться осваивать выпуск совершенно нового типа электромашины. В этой ситуации очень важную роль играет быстрая и качественная разработка техпроцесса изготовления изделия. Именно поэтому система СКАПТП очень важна для эффективной работы предприятия.
Создание систем автоматизации для данного предприятия начинается с оценки организационной сложности объекта и его структуры. При разработке конструкторских документов, где в узлах, устройствах, системах используется несколько тысяч изделий, деталей, сборочных единиц, составление спецификаций, ведомостей покупных изделий, ссылочных и других документов весьма трудоёмко.
К программному обеспечению, осуществляющему автоматизацию формирования конструкторской документации (КД), предъявляются следующие требования:
существенное повышение производительности труда конструктора при их составлении;
обеспечение сортировки вводимых данных и возможность форматированного вывода их на печатающее устройство по ГОСТ ЕСКД;
обеспечение возможности хранения и модификации составленных текстовых документов в интерактивном режиме.
Структура программного обеспечения автоматизированного получения текстовых КД приведена на рис.4. Ввод данных должен осуществляться в наиболее удобном для пользователя виде, т.е. с минимальной подготовкой и действиями с его стороны, а также максимальной скоростью ввода и низкой стоимостью обработки данных с помощью ЭВМ.
Создание электродвигателей, как, впрочем, и многих других изделий машиностроительного профиля, проводится поэтапно в соответствии с проектными и производственными стадиями работ, введенными ГОСТом. Из них нас прежде всего интересует конструкторская стадия - стадия порождения внешнего облика, габаритов, компоновки и пр., т.е. стадия ответа на вопрос - что будет делать производство. Следующая, технологическая стадия отвечает на вопрос - как будут делать. Необходимо помнить, что основную оценку замыслам конструктора, как правило, выставляет технолог и поэтому процесс конструкторско-технологической подготовки неразрывен. Однако, организационно, конструктор исполняет волю разработчика принципиальной схемы и требования технического задания, технолог же тяготеет к привязке изделия к возможностям конкретного производства.
Последняя, из рассматриваемых здесь стадий - производственная, является конечным потребителем конструкторской документации. Важно понимать, что все три стадии постоянно оказывают друг на друга влияние. Они существуют в непрерывной цепи взаимодействия, что практически исключает возможность существенной локальной перестройки.
Координатором работ на всех стадиях выступает некоторый аппарат планирования и управления, например, планово-производственный отдел, решающий вопросы организационного управления общим процессом подготовки документации и самого производства. Его задачей является планирование объема работ таким образом, чтобы обеспечить максимальную, но равномерную во времени загрузку проектировщиков и производственных цехов и участков. Для планово-производственного отдела в этом смысле особенно неприятна коррекция планов работ, неизбежная в процессе создания новых устройств, для проведения которой у него никогда не хватает времени, сил и информации. Более того, практически всегда времени, сил и информации не хватает и для организации полного цикла планирования работ. Поэтому планово-производственный отдел является потенциальным заказчиком системы организационного управления.
На этапе изучения объекта автоматизации наиболее целесообразно последовательно рассмотреть схемы движения документов. Дело в том, что план конструкторских работ обычно можно считать заданным от внешнего информационного мира, а планирование технологической подготовки может вестись только исходя из производственного плана, для которого оно выполняется. Однако, технологическая подготовка обеспечивает не только организацию производства, но и план материально-технического снабжения. Если уточненный квартальный план работ производства должен быть сформирован примерно за квартал до начала работ, то план материально-технического снабжения необходимо формировать приблизительно за полтора года. Поэтому фактически необходимо планировать две технологические подготовки: одну - предварительную, на уровне указаний материалов и заготовок в соответствии с перспективным планом работ и вторую - окончательную, в соответствии с текущим планированием работ производства.
