Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ особенностей информационной поддержки процессов технологической подготовки продукции судостроения и судового машиностроения 11
1.1 Технологии информационной поддержки жизненного цикла изделия информационная интеграция на основе единой электронной модели 16
1.2 Системная организация постпроюводственных процессов жизненного цикла изделия-интегрированвая логистическая поддержка. 25
1.3 Проблемы внедрения информационных технологий 36
1.4 Цель и задачи исследования 40
Выводы по главе 1 „ 41
Глава 2. Функциональное моделирование процессов технологической подготовки производства изделий судового машиностроения 42
2.1 Принцип применения методологии функционального моделирования при анализе бизнес-процессов 42
2.2 Элементы процесса обеспечения интегрированной логистической поддержки 45
2.3 Определение основных требований заказчиков к системе интегрированной логистической поддержки послепродажного обслуживания применительно к изделиям судового машиностроения 49
2.4 Методика разработки предложений с целью формирования электронного документооборота между пользователями системы технологической подготовки производства 53
2.5 Формирование модели системы технологической подготовки производства для обеспечения интегрированной логистической поддержки 63
Выводы по главе 2 72
Глава 3. Создание электронного каталога изделий судового машиностроения в качестве информационной основы системы интегрированной логистической поддержки их производства 73
3.1 Разработка предложений по созданию информационных баз данных автоматизированного формирования технологических процессов с учётом каталогизации изделий 73
3.2 Электронная система каталогизации изделий, как информационная основа системы интегрированной логистической поддержки 82
3.3 Основные особенности построения системы каталогизации 90
Выводы по главе 3 .. 96
Глава 4, Разработка предложений и оценка функциональной и экономической эффективности создания информационно-логистического обеспечения технологической подготовки производства 97
4.1 Разработка предложений по автоматизации системы технологической подготовки производства, обеспечивающей информационно-логистическую поддержку изделий 97
4.2 Методы оценки эффективности инвестиций 101
4.3 Оценка функциональной эффективности 107
4.4 Оценка резервов сокращения сроков выполнения бизнес-процессов... 109
4.5 Расчёт ожидаемой величины годового экономического эффекта 110
4.6 Укрупнённая оценка затрат 113
Выводы по главе 4 . 114
Общие выводы 116
Список литературных источников 117
Приложения... 124
- Технологии информационной поддержки жизненного цикла изделия информационная интеграция на основе единой электронной модели
- Принцип применения методологии функционального моделирования при анализе бизнес-процессов
- Разработка предложений по созданию информационных баз данных автоматизированного формирования технологических процессов с учётом каталогизации изделий
- Разработка предложений по автоматизации системы технологической подготовки производства, обеспечивающей информационно-логистическую поддержку изделий
Введение к работе
В настоящее время при строительстве кораблей и судов актуально использование новых информационных технологий на всех этапах жизненного цикла изделий, включая техническую подготовку производства, изготовление и эксплуатацию [20].
Одним из направлений развития подобных технологий является информационная поддержка изделия (ИЛИ) (здесь и далее см. раздел «Основные сокращения, обозначения и определения, используемые в диссертации»), которое развивается в нашей стране, прежде всего, для сложных изделий оборонной техники, в том числе надводных кораблей и подводных лодок [2,7].
Разработка нового проекта или модернизация уже существующего технического решения связана с исследованиями разнообразных бизнес-процессов (БП), составляющих жизненный цикл (ЖЦ) изделия. Для этого применяется методология функционального моделирования, позволяющая исследовать структуру, параметры и характеристики процессов в производственно-технических и организационных системах, в процессе которого создаются альтернативные модели, характеризующие как изделие-прототип, так и вновь разрабатываемое изделие. Всесторонняя экспертиза этих моделей и итеративный процесс ее проведения позволяют представить заказчику, принимающему решение о реализации проекта, наилучшие, с точки зрения выбранных критериев, варианты [22,23].
Следующие этапы использования ИПИ-технологий позволяют создавать разновидности моделей: технических, производственных, логистических и других, реализация которых возможна на базе PDM-систем управления проектными данными о наукоёмком изделии, в данном случае корабле.
Аналогом ИПИ-технологий в зарубежных изданиях являются CALS - технологии. В «Проекте Руководства по применению CALS в НАТО», выпущенном 1 марта 2000г., термин CALS (Continuous Acquisition and Life Cycle Support) определяется как «совместная стратегия промышленности и правительства (государства) направленная на «реинжиниринг» (изменение, преобразование) существующих бизнес-процессов - в единый высокоавтоматизированный и интегрированный процесс управления жизненным циклом систем военного назначения» [55,79]. В рамках этой стратегии традиционно решается две задачи: задача интегрированной логистической поддержки ЖЦ изделия, т. е. оперативного материально-технического обеспечения готового изделия и задача создания и использования электронной модели изделия.
Ряд предприятии судостроительной отрасли Российской Федерации (РФ) в рамках международного сотрудничества столкнулись при продаже своих кораблей с требованием соблюдения стандартов CALS-технологий применительно к технической документации, поставляемой с кораблем, а также к информационной поддержке процессов технического обслуживания, материально-технического обеспечения, обеспечение заказа запасными частями и ремонта в течение жизненного цикла корабля.
Таким образом, ЖЦ изделия включает в себя техническую подготовку производства и интегрированную логистическую поддержку послепродажного обслуживания.
Здесь и далее под «изделием» будем понимать, как продукцию судостроения, так и изделия судового машиностроения.
Система интегрированной логистической поддержки (ИЛП) изделия, предназначенная для информационного сопровождения бизнес-процессов на постпроизводственных стадиях жизненного цикла - относительно новый элемент производственной и управленческой структуры для предприятий России. ИЛП представляет собой совокупность процессов, организационно-технических мероприятий и регламентов, осуществляемых на всех стадиях жизненного цикла изделия от его разработки до утилизации. Цель внедрения ИЛП - сокращение «затрат на владение изделием», которые для сложного наукоемкого изделия равны или превышают затраты на его закупку [56]. Сокращение затрат на поддержку жизненного цикла изделия при заданных показателях надежности и эффективности является актуальной задачей интегрированной логистической поддержки (ИЛП) и важным показателем конкурентоспособности наукоемкой продукции. Принципиальное сокращение «стоимости владения» обеспечивается инвестициями в создание системы поддержки их жизненного цикла.
Применение ИПИ-технологий позволяет одновременно эффективно решать проблемы обеспечения качества выпускаемой продукции, поскольку электронное описание процессов разработки, производства, сборки, монтажа и испытаний полностью соответствует требованиям международных стандартов ИСО серии 9000, реализация которых гарантирует выпуск высококачественной продукции [23].
По данным зарубежных и отечественных аналитиков [76, 79], применение ИПИ-технологий позволяет в масштабах промышленности экономить десятки миллиардов долларов в год, а также сократить сроки проведения всех работ на 15-20%.
В настоящее время, законченных решений в области ИЛП в российской промышленности не существует. Все работы по созданию таких решений находятся в стадии разработки кощегшии и технических заданий [20].
В диссертационной работе использованы материалы ФГУП «Адмиралтейские верфи» выполнен анализ и обобщен опыт практического построения с участием автора, системы послепродажного сервисного обслуживания экспортных заказов проектов 636 и 877ЭКМ с учетом требований Федеральной системы каталогизации продукции РФ (Приложение 2).
ФГУП «Адмиралтейские верфи» накоплен значительный опыт строительства экспортных заказов, а также организации работ по оказанию технического содействия инозаказчикам в обеспечение гарантийного, послепродажного сопровождения и ремонта. Созданная на предприятии единая информационная корпоративная система, включает в себя более 450 информационных модулей, обеспечивающих выполнение работ по технической и организационной подготовке производства и удовлетворяет информационные запросы пользователей всех задействованных служб ггоеддриятия [15].
В составе оборудования судов и кораблей, построенных и строящихся ФГУП «Адмиралтейские верфи» на экспорт, значительную долю занимают изделия судового машиностроения, которые изготавливаются на машиностроительном производстве верфи. При создании системы ИЛП послепродажного обслуживания судовых заказов это. несомненно, должно учитываться путём моделирования и анализа основных бизнес-процессов технологической подготовки производства [8,31,38].
Однако вопросам создания системы технологической подготовки производства изделий судового машиностроения, обеспечивающей информационную поддержку при послепродажном обслуживании, не уделяется должного внимания [7], что негативно отражается на процессах материально-технического обеспечения, ремонта, замены, модернизации и снижает конкурентноспособность продукции судового машиностроения. Эти процессы должны быть автоматизированы с использованием соответствующих ииформационно-логистических систем [26].
Актуальность диссертационной работы подтверждается основными положениями утвержденной Министерством обороны РФ 17.06.2006г. «Концепции разработки, внедрения и развития технологий информационной поддержки жизненного цикла изделий вооружения и военной техники», разработанной в соответствии с Перечнем критических технологий, утвержденных Указом Президента РФ 30.03.2002г. №578 в «Основах политики РФ в области развития науки и технологий на период до 2010 года и дальнейшую перспективу».
Целью диссертационной работы является разработка научно-обоснованной необходимости и возможности создания информационно-логистического обеспечения технологической подготовки производства изделий судового машиностроения и судостроения для информационной поддержки основных этапов жизненного цикла этих изделий.
Объектом исследования являются функциональные модели процесса технологической подготовки производства изделий судового машиностроения, а также логические и физические модели базы данных, как ядра информационно-логистической системы автоматизации технологической подготовки производства изделий судового машиностроения.
Предмет исследования - существующие и перспективные процессы технологической подготовки производства изделий судового машиностроения.
Научная задача, решаемая в диссертационной работе заключается в проведении системного анализа автоматизации процессов технологической подготовки производства изделий судового машиностроения с использованием соответствующих функциональных моделей и выработке рекомендаций по информационно-логистическому обеспечению решения этих задач.
Научная новизна диссертации заключается в построении системы информационно-логистического обеспечения и автоматизации технологической подготовки производства изделий судового машиностроения, основанной на: использовании международных стандартов IDEF0, DFD, IDEF3; разработке и исследовании функциональных моделей процесса технологической подготовки производства изделий судового машиностроения; создании и верификации логических и физических моделей баз данных информационно-логистической системы обеспечения автоматизации тех нологической подготовки производства изделий судового машинострое ния, которые в комплексе характеризуют новый научный подход к решению поставленных в работе задач.
Методы исследования, использованные в диссертационной работе, относятся к следующим направлениям науки; системный анализ сложных технических процессов; функциональное моделирование организационно-технических процессов; Основными результатами исследования, выносимыми на защиту, являют ся:
Концепция построения системы интегрированной логистической поддержки изделий судового машиностроения;
Методика построения и экспертного анализа функциональных моделей технологической подготовки производства изделий судового машиностроения;
Пршщипы организации и использования системы каталогизации изделий судового машиностроения.
Научно-практическая значимость полученных результатов определяется их важностью для повышения качества и конкурентоспособности изделий судового машиностроения и характеризует переход к новому этапу обеспечения послепродажного сервисного обслуживания носителей этих изделий.
Научный руководитель и автор выражают искреннюю благодарность д.т.н., профессору В.Л. Александрову за помощь в работе.
Технологии информационной поддержки жизненного цикла изделия информационная интеграция на основе единой электронной модели
В настоящее время в экономике промышленно развитых стран мира все более широко распространяются новые информационные CALS-технологии или в русскоязычном эквиваленте ИПИ-технологии сквозной поддержки сложной наукоемкой продукции на всех этапах ее жизненного цикла (ЖЦ).
CALS (Continuous Acquisition and Life Cycle Support) - это непрерывная информационная поддержка жизненного цикла изделия. Возникновение CALS-технологии относится к 1985г., когда Министерство обороны США выдвинуло CALS-инициативу, которая и стала сильнейшим стимулом к использованию новых информационных технологий [13,20,21].
Появление CALS-инициативы было ответом на возникновение потребности в совершенствовании средств оперативного обмена данными между заказчиком, производителем и потребителем, а также в повышении управляемости, сокращении бумажного документооборота и связанных с ним затрат.
CALS-технология стала инструментом совершенствования, ускорения и удешевления процессов на протяжении всего жизненного цикла изделия, а именно на этапах технического замысла, проектирования, производства, продажи, эксгшуатации, сервисного обслуживания, модернизации и утилизации.
В основу CALS-ишщиативы была положена идея создания единого электронного информационного пространства (ЕИП) для всех, кто имел, имеет или будет иметь отношение к изделию в течение всего его жизненного цикла. Каждый из участников жизненного цикла получал свободный доступ к разделам данных из единого пространства, обеспечивающим его деятельность.
Основное содержание концепции CALS-инициативы, пршпщпиально отличающее от других систем автоматизации, составляют инвариантные понятия, которые реализуются (полностью или частично) в течении ЖЦ изделия.
Эти понятия условно делятся на две группы: [56]
основные ИПИ-принципьі;
базовые управленческие ИПИ-технологии.
К числу первых относятся:
анализ и реинжиниринг бизнес-процессов;
безбумажный обмен данными с использованием электронной цифровой подписи;
параллельный ишкиниринг;
системная организация постпроизводственных процессов ЖЦ изделия -интегрированная логистическая поддержка (ИЛП).
К числу вторых относятся:
управление проектом;
управление данными об изделии; управление конфигурацией изделия;
управление интегрированной информационной средой (ИИС), в том числе информационными потоками;
управление качеством;
управление потоками работ;
управление изменениями производственных и организационных структур.
На рис. 1 показана «Концептуальная модель информационной поддержки жизненного цикла изделия судового машиностроения», которая реализует следующее:
объединяет принципы и технологии информационной поддержки ЖЦ продукции на всех его стадиях;
основывается на использовании интегрированной информационной среды или единого информационного пространства;
обеспечивает единообразные способы управления процессами и информационного взаимодействия всех участников ЖЦ: заказчиков продукции, включая государственные учреждения и ведомства, проектантов, строителей, поставщиков материалов и комплектующего оборудования, обслуживающего, эксплуатационного и ремонтного персонала;
реализуется в соответствии с требованиями системы международных стандартов, регламентирующих правила взаимодействия и совместного, преимущественно электронного, использования информации.
На рис.2 представлена возможная схема иерархической электронной информационной модели корабля на всех стадиях жизненного цикла, содержащая информацию, представляющую интерес для всех участников жизненного цикла [55]. Основой электронной информационной модели является структурная модель корабля. Ее назначением является иллюстрирование иерархической структуры и осуществление взаимосвязи между объектами для обеспечения эффективности ее использования, а также сокращения времени на поиск необходимого объекта и получения максимально полной информации о нем.
Принцип применения методологии функционального моделирования при анализе бизнес-процессов
Функциональное моделирование является средством проведения обследования предприятия и используется при анализе и синтезе производственно-технических и oprai-шзационно-экономических систем предприятия [3,4,63].
Функциональное моделирование обеспечивает не только построение диаграмм исследуемого процесса, но и используется при проверке целостности и согласованности модели технологической подготовки производства (ТИП). Функциональная модель обеспечивает логическую четкость в определении и описании базовых элементов диаграмм процесса технологической подготовки производства, а также проверку целостности связей между диаграммами.
Используемый инструмент построения модели обеспечивает коррекцию наиболее часто встречающихся ошибок при моделировании, таких, как «зависание» связей при переходе от диаграммы к диаграмме, нарушение ассоциации связей в различных диаграммах модели и т.п. Кроме того, этот инструмент поддерживает пользовательские свойства, которые применяются к элементам диаграммы для описания специфических свойств, присущих данному элементу.
Инструмент функционального моделирования можно использовать для визуального моделирования БП предприятия. Он дает возможность наглядно представить любую деятельность или структуру в виде модели, что позволит оптимизировать работу предприятия, проверить ее на соответствие стандартам ISO 9000, спроектировать требуемую организационную структуру, снизить издержки, исключить ненужные операции, повысить гибкость и эффективность производства ИСМ. Инструмент функционального моделирования поддерживает сразу три нотации моделирования: IDEF0 (федеральный стандарт США), ГОЕРЗ и DFD. Возможность программы работать сразу в трех нотациях позволяет наиболее полно описать процессы машиностроительной части производства и разработать оптимизированную модель. Инструмент функционального моделирования имеет широкие возможности по представлению диаграмм процессов подготовки производства. Графическое представление модели может быть изображено при помощи различных цветов, шрифтов и прочих параметров представления, которые выделяют важные или тушируют незначительные аспекты модели. Эта, незначительная на первый взгляд, возможность является ключевой во время представления и обсуждения модели с заказчиком или экспертами предметной области, так как правильно подобранное графическое представление позволяет им быстрее сориентироваться в модели.
Основной целью подготовки производства (ГШ) судостроительного предприятия является готовность производства к постройке судов и кораблей, а также изготовлению ИСМ. Основные функции ПП определены РД5.0386. В соответствии с указанным стандартом ПП включает в себя следующие разделы:
конструкторскую подготовку производства и НИР;
технологическую подготовку производства;
материально-техническую подготовку производства;
реконструкцию предприятия;
организационную подготовку;
подготовку кадров.
Все указанные виды безусловно взаимосвязаны. Для нас представляет интерес - технологическая подготовка производства и процессы, протекающие в ней. В соответствии с ЕС И111 (ГОСТ 14.004-83) технологическая подготовка производства - совокупность взаимосвязанных процессов, обеспечивающих технологическую готовность предприятия к выпуску изделий заданного уровня качества при установленных сроках, объёме выпуска и затратах.
Разработка предложений по созданию информационных баз данных автоматизированного формирования технологических процессов с учётом каталогизации изделий
При создании алгоритма накопления, хранения, поиска и обработки информации о конкретном изделии могут быть использованы следующие альтернативные варианты:
существующие в ИИС «Адмирал» программные разработки с учётом результата их анализа на предмет соответствия требованиям заказчика;
оригинальный алгоритм информационной поддержки на примере изделия-представителя, который бы вписывался в существующую систему в качестве ещё одной решаемой ею задачи.
Второй вариант более предпочтителен, как базирующийся на современных принципах построения информационных систем, ядром которых является специализированная база данных.
В соответствии с нотацией ШЕРЗ стандарта IDEF, разработка информационной системы требует детального описания циркулирующих в ней информационных потоков, имеющих отношение к изделию-представителю. Как правило, разработке информационной системы целевого назначения предшествует анализ систем-аналогов.
Как уже было отмечено, разрабатываемая система должна «вписываться» в существующую систему ИИС «Адмирал» и, по возможности, максимально использовать информацию уже существующих систем, в частности автоматизированной системы «Электронный каталог предметов снабжения».
Однако следует обратить внимание на следующие особенности данного подхода:
дублирование отдельных функций обеспечивается различными подсистемами;
дублирующее хранение одной и той же информации осуществляется в различных базах данных; отсутствует унификация при описании однотипных по назначению деталей и узлов;
другие не однозначные процедуры могут значительно снизить производительность вновь разрабатываемых информационных систем.
Чтобы исключить перечисленные и другие возможные проблемы при разработке информационных систем, в соответствии с требованиями международных стандартов, необходимо привлекать экспертов предприятия для создания и исследования разновидностей моделей подобных систем [14,26], а именно:
функциональные модели процессов, реализуемых в системе;
модели потоков данных, циркулирующих между объектами системы;
модели работ, реализуемых средствами информационной системы.
Ниже представлены диаграммы, иллюстрирующие потоки работ, сопровождающих предварительные исследования, связанные с созданием интегрированной системы логистической поддержки изделий ИСМ.
Разработка предложений по автоматизации системы технологической подготовки производства, обеспечивающей информационно-логистическую поддержку изделий
Автоматизация системы технологической подготовки производства для обеспечения ИЛП послепродажного сервисного обслуживания, должна представлять собой развитие интегрированной информационной системы (ИИС) предприятия и максимально использовать уже предоставляемые этой системой возможности и обеспечивать решение задач, указанных на рис.36.
В главе 1 уже были приведены сведения об отечественных и международных стандартах, на использовании которых должна базироваться создаваемая система.
Если для обеспечения ИЛП изделий разрабатывать автономную систему, то она по многим своим функциям будет дублировать уже существующие на предприятии информационные системы, такие как:
систему представления конструкторской документации в электронном виде;
систему обеспечения технологической подготовки производства ИСМ;
автоматизированную систему «Электронный каталог предметов снабжения» конкретного проекта.
Кроме указанных, не исключается частичное дублирование других информационных систем, входящих в ИИС. Если речь идёт о разработке подсистемы ТИП для обеспечения ИЛП изделий судового машиностроения, встраиваемой в ИИС, то концепция её построения должна базироваться на использовании возможностей системы управления инженерными данными (СУИД), используемой на предприятии. В этом случае создание ИС должно включать следующие 3 этапа.
1. Создание в системе управления инженерными данными локальной базы данных, содержащей информацию о:
конструкторских «деревьях цели» ИСМ;
«деревьях цели» технологической подготовки производства ИСМ;
настройках СУИД, обеспечивающих права доступа к конструкторской и технологической информации об ИСМ;
электронных версиях ИСМ, если они проходили модернизацию в течение жизненного цикла.
2. Интеграция базы данных ИСМ с автоматизированной системой «Электронный каталог предметов снабжения» конкретного проекта.
3. Придание создаваемой системе новых свойств, характерных для ИЛП ИСМ.
