автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Алгоритмическое обеспечение АСУ качеством судоремонтного производства на основе методов стохастической теории чувствительности

СЛ1ПСГ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГССУДАг^ТВгЛШ^Л УЕШЗРСИТЗТ

водных

Р Г Б ~0Д

На правах рукописи

1 0 янв 1538

БОРТОВСШ ВАЛЕРИЙ ВИТАЛЬЕВИЧ

АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АСУ КАЧЕСТВОМ СУДОРЕМОНТНОГО ПРОИЗВОДСТВА НА ОСНОВЕ МЕТОДОВ СТОХАСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ

Специальность: 05.13.06 - Автоматизированные

системы управления

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петзрбург - 1995

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете водных коммуникаций

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Кулибанов Ю.М. Научный консультант:

кандидат технических наук, доцент Вихров Н.М. Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Варжапетян А.Г.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Белый О.В.

Ведущая организация - РНИИ "Электронстандарт"

Защита диссертации состоится "Л"V. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 116.01.03 при Санкт-Петербургской государственном университете водных коммуникаций по адресу: 198035, Санкт-Петербург, ул.Двинская, Д.5/7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета

та V

Г

доктор технических нйук, профессор

Кулибанов Ю.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Необходимость повышения эффективности управления судоремонтным производством в настоящее время требует широкого внедрения современных средств вычислительной техники, экономико-математических методов, алгоритмов и создания на их основе автоматизированных систем управления (АСУ). Особенно это актуально для решения текущих задач такого многопрофильного производства, каким является судоремонтный завод. Плановые, капитальные и текущие ремонты судов, а также большое количество заказов по устранению на судах аварийных повреждений различного характера, начиная от корпусных и включая повреждения теплотехнического, элект- . ротехнического и радиоэлектронного оборудования судовых систем и другой различной судовой техники, выполняются на предприятиях су- : доремонтного производства. !

При выполнении многообразного комплекса ремонтных работ на судах весьма важной является задача обеспечения высокого качества восстановления. При этом проблема повышения качества продукции, ! выпускаемой тем или иным производством, является едва ли не основ- 1 ной. Эта проблема объединяет целый комплекс вопросов, связанных с | теоретическими основами контроля качества в процессе производства, с программным и алгоритмическим обеспечением систем контроля и уп- ¡. равления качеством, с разработкой инструментальных комплексов, составляющих техническую основу автоматизированных систем контроля качества продукции,- выпускаемой производственным процессом судоремонта .

Как любая автоматизированная система - система управления качеством требует разработки математического обеспечения, алгоритмов и программ, реализующих те или иные методы. Следует учитывать, " что контроль качества необходимо осуществлять как на входе произ-

водственного процесса, контролируя качество как входных материалов, комплектующих изделий и узлов, так и качество самого производственного процесса и его выходной продукции. Необходимо отметить, что информация о качестве является отправной для управлеяи производственным процессом и является основой для принятия решен в иерархической системе управления.

За последние десятилетия накоплен большой зарубежный и отечественный опыт решения задач управления качеством, как в плане решения научных проблем разработки математических методов, так и в резеяии инженерных задач с учетом использования ?латематичееког и программного обеспечения различных- АСУ в ряде отраслей народно го хозяйства. Однако следует заметить, что многие разработки име ли узкоспециализированную направленность в условиях командно-административной системы управления народным хозяйством и не учиты вали специфики рыночных отношений, т.е. специфики быстрого опера тивного управления.

В связи с этим целью исследования данной диссертационной ра боты является использование опыта разработки и решения задач управления качеством продукции судоремонтного производства на осяо ве системного подхода и новых информационных технологий планирования и управления процессом производства с использованием моделей теории чувствительности в рамках автоматизированной системы контроля и управления качеством для повышения эффективности фуяа ционирования судоремонтного предприятия.

Доя реализации доставленной цели в работе решаются следрии основные задачи:

- решение вопросов планирования и управления качеством судо' ремонтного производства на основе построения системой модели;

- системная организация производственного процесса на основ алгоритмизации и моделирования с целью оптимизации выходной продукции;,

- разработка алгоритмов методов стохастической теории чувствительности качества выходной продукции судоремонтного производства к качеству входной продукции и качеству технологических операций;

- алгоритмизация управления натуральными векторами качества входной продукции, технологических операций и выходной продукции.

Объектом исследования в диссертационной работе является судоремонтное производство и повышение его качества и эффективности с помощью разрабатываемых математического обеспечения и алгоритмов моделей теории чувствительности контроля качества продукции для автоматизированных систем контроля и управления производственными процессами.

Предмет исследования в работе составляет совокупность системной модели решения задач планирования и управления производством и модели теории чувствительности управления качеством продукции судоремонтных производственных процессов при создании АСУ качеством.

Методы исследования. Методологической основой и общетеоретической базой проводимого исследования служат принципы системного анализа процессов формального функционирования АСУ качеством, а также методы дискретной математики, стохастической теории чувствительности, метод наименьших квадратов, матричной алгебры и эвристические методы, использующие обобщение практического опыта эксплуатации судоремонтного производства.

Научная новизна полученных в работе результатов заключается в следующем.

I. Построена системная модель решения задач планирования и управления качеством судоремонта и формализована задача системной организации для последующего моделирования и оптимизации производственного процесса.

2. Составлен алгоритм моделирования и управления качеством судоремонтного производства на множестве иерархических уровней I представлена структура информационных потоков в АСУ качеством щ дукции предприятия.

3. Предложена обобщенная структура локальной автоматизировг ной системы управления качеством группы технологических операци] с выделением материально-объектного потока и потока информации.

4. Построена стохастическая модель чувствительности вариащ натурального вектора качества (НВК) выходной продукции от вариаций НВК входной продукции и НВК группы технологических процесса (ГТО).

5. Определены стохастические матричные представления частяь зависимостей качества выходной продукции в отдельности от качесз ва входной продукции и от качества ГТО в виде многомерных регрес сионных моделей.

6. Предложена методическая основа н рассмотрен алгоритм эмпирического определения и управления значениями натуральных векторов качества входной продукции и группы технологических операций как алгоритмическое обеспечение АСУ качеством.

7. Представлена схема эмпирического определения и управленл значениями натуральных векторов качества выходной продукции, являющаяся составным элементом АСУ судорэмонтным производством.

Практическая ценность. В результате проведенных исследована показана целесообразность и эффективность теоретических разработ и алгоритмических средств основ организации и функционирования АСУ качеством выходной продукции производственных процессов судо ремонтных предприятий, оптимизации решения задач контроля и упра вления качеством на основе имитационного моделирования.

Полученное математическое обеспечение доведено до методичес ких рекомендации и алгоритмов и использовано в исследовательских разработках по позкдекиэ.качества и эффективности работы произво

дственных предприятий.

Реализация работы. Разработанные в диссертации методические рекомендации: по созданию АСУ качеством; по контролю и управлению качеством производственных процессов используются на Канонерском судоремонтном заводе (г.Санкт-Петербург). Методики, алгоритмы и прикладные программы используются в научных исследованиях и учебном процессе в Государственном университете водных коммуникаций (г.Санкт-Петербург).

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях: на 1У Санкт-Петербургской международной конференции "Региональная информатика - 95" (РИ-95) (Санкт-Петербург, 15 -18 мая,1995 г.); на Международной конференции по новым методам в технологии судоремонта (16-20 октября, 1995 г., Санкт-Петербург); на конференциях профессорско-преподавательского состава (1994 г.); на кафедральных научно-методических семинарах (1994 -1995 гг.).

Публикации. Основные положения диссертации излонены в четырех публикациях.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы, Приложения. Содержит 166 страниц машинописного текста, иллюстрирована 14 рису нками и включает 17 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе диссертационной работы дан системный анализ процедуры контроля качества восстанавливаемых технических объектов. При этом процесс ремонта и восстановления рассматривается как самостоятельный этап в общей схеме жизненного цикла объекта: проектирование, производство и эксплуатация. В связи с этим число и последовательность последних этапов предлагается следующей:

... эксплуатация, ремонт (восстановление), эксплуатация. С этих позиций рассматривается обобщенная модель управления качеством продукции на этапах производства и ремонта (как повторного этапа производства). Здесь "управление" подразумевает организацию функ ционирования "входа" - X (материалы, сырье, детали, устройства и т.д.) и "процесса" (собственно процесса ремонтирующего производства, взаимодействия оборудования и оператора и др.) по достижению требуемого "выхода" - У (качества продукции). "Выход контролируется на соответствие требованиям потребителя, политики предприятия и отрасли. Для отображения сложных управляемых процессов, какими являются технологическое производство и ремонт,

зируется место задачи управления качеством в общей схеме управления производством.

Цриводимые известные структурные схемы автоматизированных систем управления качеством (АСУК) рассматриваются с позиций их применимости к решению задач восстановления судовых объектов и управления процессом ремонта. Главным звеном подобных АСУК безусловно является информационно-вычислительный центр (ИВЦ) предприятия, куда входит автоматизированная система сбора, передачи и отображения информации, необходимые для этого технические средст-.ва и комплект машинных программ.

разработка и внедрение АСУК во многом зависит от наличия методологического обеспечения решения задач контроля и управления. Существующее в настоящее время разнообразие алгоритмов комплексного количественного оценивания показателей качества объясняется следующими трудностями:

- каздый объект характеризуется огромным числом свойств (параметров);

- качество объекта, б целом связано с качеством его отдельных элементов (блоков, конструкций, устройств);

выдвигаются требования к построению модели

Авали-

- различие в единицах измерения отдельных параметров объекта;

- обобщенный показатель может "покрыть" недостатки одного частного показателя за счет другого;

- важнейший показатель качества - долговечность, моает быть оценен специальными методами прогнозирования;

- методам, учитывающим весомость отдельных свойств объекта, присущ субъективный или относительный характер.

Подробно анализируются алгоритмы комплексной оценки качества, как с точки зрения их структуры, так и математического содержания. При этом в структурной схеме комплексной оценки качества выделяется два этапа: оценка простых отдельных свойств и комплексная оценка сложных свойств объекта и его качества.

Для оценки качества некоторые системы используют выражения

вида:

с1-ехр(-ехр{-(8о +8лхя+...хк)]}

где ОС - параметр объекта, который достаточно полно отражает тот факт, что чем выше достигнутый уровень качества по параметру X , тем больше требуется материальных и других затрат.

Анализ обобщенных оценок качества мяогопараметркческих объектов показал, что среди математических моделей: средневзвешенного арифметического, средневзвешенного геометрического и средневзвешенного гармонического, наиболее пригодным с точки зрения чувствительности и точности является модель средневзвешенного геометрического.

Математический аппарат, используемый для оценки качества выпускаемой продукции, достаточно разнообразен. Методы а способы оценки влияния допусков (колебаний) параметров системы Р -"вход" плюс "процесс" на ее выходные характеристики Я обычно объединяются под названием "анализ чувствительности". На практике существуют алгоритмы, когда мо'-,ко сравнительно точно оценить фун-

кции чувствительности. Допустим, контролируемая система описывается алгебраическими уравнениями вида

Ах=а }

то параметры системы Рр , р- входят в коэффициенты уравнений О. у , О.I , при этом параметрическая чувствительность вектора решения X монет быть представлена в виде

дРР э рР с ¿си дРр

Так как зависимости коэффициентов от параметров можно предполагать известными, то остается, таким образом, определить производную от вектора X по коэффициентам, которая после некоторых выкладок будет равна

зх ) • ¿х =7~*

зау ^эау/' эас л ' эы

Используя методы и модели теории чувствительности, можно оценить какими должны быть допуска показателей качества на "входе" и у "процесса" для обеспечения требуемого допуска качества продукции на "выходе'.' С помощью теории вероятностей мокно математически учесть статистические эффекты компенсации и наложения, если значения показателей "входа", "процесса" и "выхода" рассматривать как случайные зеличины. Отсюда для диспепсии выходной характеристики <5а. получаем:

Это уравнение называют Гауссовским законом рассеяния ошибок. Если предполоаить, что случайные величины попарно не коррелирова-ны,-то

Точность этого уравнения зависит от величины отклонения функции чувствительности в области допусков значений параметров, характеризующих качество объекта. Эффективность статистических оценок делается особенно заметной для сложных объектов, состоящих из многих составных элементов и устройств, параметры которых характеризуются соответствующими допусками.

Анализируется и доказывается применимость алгоритмов теории чувствительности в качестве математического обеспечения автоматизированных систем управления качеством.

Во второй главе приводятся результаты исследований по формированию основ информационной технологии планирования и управления судостроительным и судоремонтным производством.

Системный подход к задачам планирования и управления качеством приводит к необходимости исследовать кизнеяный цикл всего комплекса судоремонтного производства (СРП). В существующей системе ремонтного производства принято выделять этапы планирования (проектирования), технологической подготовки производства (ТЛП) и выполнения СРП. На этапе планирования определяются принципиальная технолэгия выполнения СРП, его организация, оценки трудовых, временных и материальных ресурсов. На этапе ТТП детализируется технология выполнения работ, уточняются зидьг необходимых ресурсов, разрабатывается план-график работ. На этапе проведения СРП осуществляется учет выполнения СРП, контроль качества и регулирование производственного процесса.

Ввиду отсутствия формализованных процедур планирования и машинных методов корректировки плана оперативное регулирование производства сталкивается с очень большими трудностями. Это обстоятельство выдвигает на первый план проблему повышения эффективное-

- ±о -

ти и качества СРП, а именно: разработку технологии СРП, ооганиза цию работ, планирование работ, оперативное управление качеством СРП.

Системная модель представляет собой семейство структур, интерпретирующих различные уровни представления процесса повышения качества судоремонта. На качество объекта, как продукта СРП, вли яют уровни: уровень целей, уровень принципиальной технологии, уровень процессов и организационно-технический уровень.

Целевой уровень характеризуется объемом ресурсов, выделяемы для достижения конкретной цели (например, обеспечение определенного уровня качества объекта) и директивным временем еэ достижения и представляется структурой . ^

I¿Д^),

где ^ , оС £ , - соответственно количество ремонтников,

материалов и длительность СРП на заказе .

Уровень принципиальной технологии представлен следующей структурой

где - множество составляющих элементов объектов, подлежащих восстановлению на заказе 5 ; , Ц) - соответственно

множество вариантов и отдельный вариант структуры технологическо го процесса ремонта элемента ; ^О(^) - множество состав

ляющих элементов, которые должны быть восстановлены прежде, чем будет восстановлен элемент ^ , - время окончания ремонта.

Уровень процессов характеризуется вариантами технологии выполнения операций судоремонта, распределением трудоемкостей операций и структурой на множестве операций, отражающей порядок выполнения работ:

Гз (^SUJ > ^SUÍJ Ьsu/,

где Esur - множество работ на заказе S для варианта Uf ;

Vsur - множество вариантов технологии выполнения работ; 7$у -распределение трудоемкости; (Sj- w - множество работ, которые долены быть закончены до начала работы <? , EsЫ ; (б) ~

вариант технологии выполнения работы £ & £ sur > }fs )eVs ufe '<

7"

^S wv - распределение трудоемкости по помещениям (рабочим местам) и профессионально-квалификационным типам для варианта технологии UeVsw выполнения работы Xsw (V) ; w(V) - работа, к которой относится вариант технологии VsvO.

Организационно-технический уровень характеризуется распределением исполнителей и технических средств по помещениям (рабочим местам), профессионально-квалификационным типам и по времени, отражающими план проведения работ. Этот уровень представим структурой

где ©-ft(j)- количество исполнителей J - го профессионально-квалификационного типа в бригаде К , J£ J .

Связь между уровнем принципиальной технологии и уровнем целей задается отображением рх'- — S , где рх (j~)=5 • ес~ ш jf Г$ ; мевду уровнем процессов и уровнем принципиальной технологии отображением ^Süj-£suTEs » гдеqsw (е) - изделие, к которому относится работа 6<z£ sw ; связь мэзду уровнем процессов и организационно-техническим уровнем задается парой функций Ф:ЕШ~К , где ФвыСе)

- бригада, выполняющая работу e^Esw и Víw'-Esw^Fso > где Tsw ~ распределение исполнителей. Общая структура системной модели представлена на рисунке.

Нормальное описание СРП не является самоцелью. Это обязатель-

Уровень целей

ная, ко предварительная ступень к решению основной задачи - задачи оптимизации качества восстановления объектов. 3 работе формулируются аналитически ограничения, при которых решается задача оптимизации: на время выполнения ремонта, на последовательность и разделение технологических операций, на обитаемость помещений (рабочих цест), на материальные ресурсы на хавдом заказе, на людские ресурсы в бригадах, на общее число исполнителей в бригадах, на предельные сроки выполнения работ на отдельном заказе. 3 качестве локального критерия оптимальности был принят минимум общей продолжительности СРП, т.е.

тде^глГ ~ время выполнения работы <£3^ при распределении исполнителей Те /.Го и распределении трудоемкостей Т$ иг при варианте технологии выполнения работы Ве. Е^ и .

К сформулированному критерию добавляются некоторые другие, непосредственно отражающие требуемую процедуру оптимизации по критерию качества.

Системная модель позволяет интерпретировать управление на различных уровнях иерархии системы управления СРП, интегрированной по этапам жизненного цикла процесса восстановления.

Первый уровень. Формирование производственной программы и определение ресурсов ремонтного производства.

Зторой уровень. Выбор принципиальной технологии ремонта.

Третий уровень. Определение конкретной технологии судоремонтного процесса.

Четвертый уровень. Определение способа организации работ.

Пятый уровень. Календарное планирование работ.

Шестой уровень. Оперативное управление. Основная задача -уточнение всех параметров задачи на основе периодически получаемой учетной л контрольной информации о ходе СРП.

Поиск оптимальных условий функционирования СРП наиболее эффективен при осуществлении моделирования разнообразных условий, возникающих при решении задач управления производством. При этом необходимо рассматривать информационные вопросы процессов планирс вания и управления в АСУК. В работе предложен алгоритм моделировг нил из 22 шагов.

В соответствии с алгоритмом моделирования в АСУК СРП целесообразно выделить три функциональные подсистемы:

1) подсистема прогнозирования СРП, охватывающая первый и втс рой уровни управления;

2) подсистема ТПП и планирования'СРП, охватывающая третий и пятый уровни управления;

3) подсистема оперативного управления качеством СРП, охватывающая шестой уровень управления.

Кроме этих подсистем выделена подсистема управления процессом моделирования и служба базы данных. В предлагаемой системе сформирована структура информационных потоков. Автоматизированнш система управления качеством СРП представляет собой слокную систему с большим количеством решаемых задач и большим количеством разнообразной информации. По типу процессов переработки информащ все задачи делятся на две большие группы: вычислительные задачи I управлению качеством и задачи представления информации для принятия решения. К вычислительным задачам относятся: расчет трудоемкости работ, расчет значения критерия оптимальности, составление расписания работ, технико-экономические расчеты, инженерные расчеты чувствительности зависимости выходных показателей качества от входных параметров. К задачам представления информации относя1: ся: представление графической информации (чертекей судовых конструкций, структурные и принципиальные схемы судового оборудования и др.); представление текстовой информации (перечень технологиче( ких процессов ремонта, перечень контрольно-приемочных процедур,

рабочие задания на смену, программа испытаний и др.); представление числовой информации (планов работ, результатов технико-экономических анализов производства и др.).

Формализация г. резеяие машинными методами задач управления различных уровней системной модели, широкое использование интерактивных средств и реаимов моделирования в сочетании с применением базы данных позволяет поднять на качественно новый уровень эффективность процессов управления, повысить качество так технологического процесса, так и качество самих объектов.

3 третьей главе излагаются алгоритмы стохастической теории чувствительности качества выходной продукции СРП к качеству входной продукции к качеству группы технологических операций • (ГТО).

Здесь предлагается структура обобщенной модели локальной АСУ качеством ГТО, в которой выделены материально-объектный и информационный потоки, дричем информационные потоки подразделяются на прямые и обратные рекламации и пункты накопления информации: на группу операций контроля и группу операций обработки информации.

Основное место в главе занимает построение стохастических моделей зависимости качества выходной продукции от качества входной продукции и качества ГТО. Ыетоды теории чувствительности имеют одну цель: определение критериев чувствительности исследуемого процесса к изменено) его параметров. Задачу теории чувствительности производственных процессов можно определить как разработка алгоритмов оценки коэффициентов влияния параметров процесса на его показатели. |

Для количественной характеристики "входа", "процесса" и "вы- | хода" вводится понятие натурального вектора качества (НВК) К » который для некоторого £ - го объекта представляет собой вектор-строку /(¿-(К/>— , К п } , где Лу' » у показатель каче-

ства составляющего элемента объекта.

Очевидно, существует некоторая детерсанированная производственная зависимость вектора Кы,х , опискващего среднестатистическое значение НВК выходной продукции от векторов К в* и &гто , на которую накладывается некоторая стохастическая величина <£ , являющаяся вектором с числом координат, равным числу координат вектора К&ых :

Квых и ~ Ни. ( К ах , Кгго) + <5 и , ___ __

где индексо:«: и помечены и. - ые координаты векторов Кць/х , Н и £ .

Из практического опыта известно, что все функции Нц являются гладкими, т.е. дифференцируемыми. Отсюда справедливо представ-

ление

\

у <ЭНи. (А ах, л г т о ) г ) ,

^йб/уи— и 5 к . I Л в*' ^ехс)

<)Ни (Ках, Кгто )

¿.( Э Квх с

. V дНи. (Квх. , К ГТО ) г о

+ л--Слгго^ -г\Гтос)+си,

о А ГТО С

где К\ь,ж - значение вектора Квых при Квх ~ Квх ,КГТо~ К гто {Квх , К"гто - номинальные значения векторов). 3 реальном производстве величины

£ Квх -Kixi ~ , &Кгто ~ К гто С - К г ТО с

можно рассматривать как случайные, тогда величина

^Кццх - Квых а. ~ КваХи

так?.е является случайной. Отсюда

, о £ д Ни (Квх А гто) . " ~КгТо) . -

э к&хс-ъ—Э кгто1 дКгт°1 (I:

есть модель зависимости НЗК "выхода" от НВК "входа" и "процесса".

Для целей моделирования, оптимизации и принятия решения вышеприведенную модель желательно разделить и, если необходимо анализировать чувствительность качества выходной продукции к качеству входной продукции, мокем записать

¿•вых - Квых + (квх - к ЗУ ) Г1 + £ , (2)

где матрица задается выражением

дН,° , Тгто ) (/Ты, Тгтс)

3 К ал Э /С ах /

£ =

гго (Квх, ЛУго ^

Э/(&х/ъ ЭК ах и.

Числовая матрица /* имеет строк и Я столбцов и преобразует вектор-строку ¿К&х-Кьх в зектор-строку ^Хмм ~ХбыГ^вш , с учетом (I) и (2) можем записать

кбьп = о)

Матрица является матрицей-константой. Следовательно, соотношение (2) и (3) можно рассматривать как матричные уравнения множественной линейной регрессии, где является вектором не-

зависимых переменных, а Кдш - вектором зависимых переменных или откликов, при этом элементы матрицы Р играют роль неизвестных коэффициентов уравнений регрессии, подлежащих вычислению на основе экспериментальных данных.

При использовании невзвешенного метода наименьших квадратов применяется соотношение

£] ~ (Аох-Явх) А-вх С&ых

где С вы х - это (Ш х ¿) - матрица, в I - ой строке которой находится г - ое экспериментальное значение вектора &Кбых I , с = У, и/,а.Аах - это (и/хл)- матрица, в с - ой строке которой находится с - ое экспериментальное значение вектора <ГКъх , которому соответствует с - ое экспериментальное значение вектора &Кць/л , находящееся в I - ой строке матрицы С вых .

Аналогичным образом описывается матричное линейное представление зависимости качества выходной продукции от качества ГТО

&Кьых = сГ К ГТО ■ + £

и общая стохастическая матричная модель зависимости К&ь/к от Квх к Кг то , как модель управления качеством выходной продукции

=<?К'Г +<£

Матрицы Г^ и Г определяются с помощью экспериментальных числовых данных точно также, как определялась матрица .

Так, для определения нужно получить ц}>т + п пар экспериментальных значений векторов К и К еых и составить матрицы Л а С вых. (вектор-строка К имеет размерность (п+гп) и является НВК одновременно ГТО и входной продукции). Причем матрица -А имеет размерность Шх(гги-(г) и в её £ - ой строке находится экспериментальное значение вектора Квь/х ■ взятое из с - ой пар* экспериментальных значений векторов Квых и К , а матрица

Свих имеет размерность Е) и в её с - ой строке находится экспериментальное значение вектора Кеых , взятое из с - ой пары экспериментальных значений Квь/х и К .

В четвертой главе рассматриваются вопросы управления НВК входной продукции, качества ГТО и качества выходной продукции.

Прежде всего с прикладной точки зрения даются с учетом специфики производства некоторые определения используемых в работе терминов. Так, качеством (продукции или ГТО) называется вектор, координатами которого являются численные значения физико-технических параметров (продукции или ГТО). Единичный показатель качества продукции - показатель качества продукции, характеризующий одно из её свойств. Комплексный показатель - показатель качества продукции, характеризующий несколько её свойств. Определяющий показатель - показатель качества продукции, по которому принимают решение оценивать качество. Номинальным НЗК (продукции или ГТО) называется такой НЗК, все координаты которого имеют

- -

регламентированные номинальные значения.

Бее приведенные определения должны быть конкретизированы для кавдого восстанавливаемого судового объекта. На начальной стадии производства, когда из первичных ингредиентов (материалов, устройств, деталей и т.п.) восстанавливаются судовые конструкции и оборудование, НЗК входной продукции представляет собой однострочную или одно столбцовую матрицу Квк = (КдК / /... /К$х) > состоящую, в свои очередь, из однострочных матриц (подматриц)

К ,... вх * образующих блочную структуру матрицы К & х . Поскольку входная продукция, как правило, изготавливается на другом предприятии, в локальной АСУХ производства не предусматривается использование активного метода управления качеством входной продукции, а предусматривается активный метод управления качеством ГТО с целью управления качеством производства в данной локальной АСУ.

Используются два различных метода пассивного управления качеством начальной входной продукции: прямые рекламации и разбраковка. Прямые рекламации ещё не получили той эффективности, которую они должны иметь при рыночных отношениях, поэтому основным методом управления качеством на "входе" язляется разбраковка. 3 целях построения математических и алгоритмических моделей управления качеством входной продукции целесообразно использовать конечное число дискретных значений координат НЗК зходной продукции. При этом метод (алгоритм) управления НЗК входной продукции заключается в недопущении в производство ток входной продукции, для которой нарушается хотя бы одно из неравенств

КвхС < Квхс > )

где /2 • ~ некоторые числовые константы.

Понятие груп!ш технологических операций играет центральную роль в теоретическом описании судоремонтного производства, так

как ГТО существенно влияет на качество выходной продукции. Сизи-ко-техяические параметры продукции зависят от четырех групп факторов (набор параметров): I) зходных ингредиентов; 2) ГТО; 3) процессов, происходящих в продукции во время выполнения данной ГТО; 4) процессов, происходящих в продукции после завершения данной ГТО (во время и/или совершения группы контрольных операций и испытаний).

Пусть прямой контроль технологической операции (ТО) соверша ется периодически через определенное число 0ТО операций, причем число Ото может быть сделано зависящим от степени различия между векторами /Сго и . в общем случае эта зависимость

имеет следующий вид:

\>Го= пто ех-р !кто -Кто )у

/1-го - периодичность контроля при КГс> — ; оС Го - некоторый положительный коэффициент; / / - евклидова норма (длина) вектора.

Наиболее просто поддаются контролю и стабилизации качества автоматизированные ТО, а наиболее сложно ТО ручной сборки - монтажа. 3 каздом конкретном случае выбор контролируемых параметре: служащих координатам НВК, представляет собой творческую эврист ческую задачу, тем не менее качественную оценку величины вариации ¿Кгто этого вектора целесообразно проводить по единой методике, удовлетворяющей следующим требованиям: I) упорядоченность, когда худшему качеству соответствует большая норма векто ра &Кгто , а номинальному качеству - нулевой вектор <1Кгго ; 2) стохастическая_независнмость координат вектора Ягто = = £Кгта ~ М [ & К гго ] > где /7 _ зНак математического о:?лда ■ ния; 3) функциональная независимость координат вектора.

Граничные векторы требований потребителей (заказчиков) к

качеству выходной продукции образуют пару векторов и йд учитывающие допустимые границы координат, в котор-^х должны .:е-

жать соответствующие координата вектора : < С? < С?в .

Сред:! множества показателей качества одним из важнейших является надежность. Необходимо на стадии восстановления объекта обеспечить требуемый уровень показателей надежности, количественные значения которых в конкретном случае определяются методами прогнозирования.

Для определения НВК выходной продукции рекомендуется применять разнообразные методы неразрушающего контроля. Зти методы дают возможность организовать контроль достаточно большого количества параметров каждого объекта СРП л их составляющих элементов. Параметры НВК выходной продукции распадаются на две непересекающиеся группы параметров: одна из которых состоит из параметров, характеризующих индивидуальные свойства продукции, а другая из параметров, характеризующих групповые свойства продукции.

Алгоритмы управления значениями НЗК входной, промежуточной и конечной продукции заключаются главным образом в управлении значениями НВК входной продукции и промежуточной продукции (ГТО) за счет устранения и локализации недостаточно качественной продукции, а также регулирования и оптимизации НЗК технологических операций.

В Приложении приведены результаты практического применения предложенных алгоритмов построения математических моделей функции чувствительности группы технологических операций для производственных процессов восстановления судовых цифровых систем управления.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

При выполнении диссертационной работы были получены следующие основные результаты.

I. Проанализированы системные аспекты контроля качества технических объектов с рассмотрением места ремонтного производ-

ства з цепи их создания и эксплуатации, а также информационные каналы создания базы данных качества контролируемых объектов. Классифицированы модели и алгоритмы оценки качества объектов как по единичным, так и по обобщенным показателям с изложением процедуры вычислений. Показана возможность использования методог детерминированной теории чувствительности к оцениванию влияния различных факторов на качество выходной продукции. Проведен стохастический анализ допусков с помощью методов теории чувствительности.

2. Построена системная модель решения задач планирования и управления качеством судоремонта. В-структуру модели введены уровни: уровень целей, уровень задач, технологический уровень, организационно-технический уровень и проведено формальное описание каздого уровня.

3. Формализована и проанализирована задача системной оптим] зации судоремонтного производства как обязательная ступень для последующей алгоритмизации и моделирования. При этом сформулированы ограничения по срокам выполнения работ, по производственны) площадям, по материальным ресурсам, по численному составу ремонтных бригад и исполнителей в них. Предложенная системная модель позволила интерпретировать управление судоремонтным производством на шести иерархических уровнях.

4. Составлен алгоритм моделирования и управления качеством судоремонтного производства, позволяющий просмотреть все вариан ты семейства данных каждого иерархического уровня. При этом рас смотрена структура информационных потоков в АСУ качеством выход ной продукции.

5. Предложена обобщенная структура локальной автоматизированной системы'управления качеством группы технологических операций, в которой выделены: материально-объектный поток и поток информации, для этих целей выделены две совокупности влияющих

факторов: входная продукция (материалы, устройства, оснастка и др.) и группа технологических операций, регулируемых П- и А- методами. Обоснована эффективность применения методов теории чувствительности к управлению качеством.

6. Предложены стохастические матричные представления частных зависимостей качества выходной продукции , во-первых, от качества входной продукции при условии стабильности качества ГТО; во-вторых, от качества группы технологических операций при стабильности качества входной продукции, в виде матричного уравнения мнокественной линейной регрессии с введенными для построения моделей алгоритмическим усовершенствованием.

7. Построена стохастическая модель чувствительности вариаций натурального вектора качества выходной продукции от вариаций натурального вектора качества входной продукции и натурального вектора группы технологических операций.

8. Предложена методическая основа для эмпирического определения и управления натуральных векторов качества входной продукции в рамках локальной АСУ качеством производственного процесса.

9. Исследованы алгоритмы эмпирического определения и управления значениями натуральных векторов качества входной продукции и группы технологических операций, как алгоритмическое обеспечение автоматизированной системы управления качеством.

ПУБЛИКАЦИИ ПС ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Бортовский В.Б. и ip. Проблемно-ориентированное моделирование транспортных сист.ем. Тезисы докладов 1У Санкт-Петербургской Международной конференции "Региональная информатика - 95" ("РП" - 95, Санкт-Петербург, 15 - 18 мая, IS95 г.): Тезисы докладов, ч.2.-СПб, 1995, с.313 - 314.

2. Бортовсккй 3.3., Зихров H.H., Грищенков A.A. Идентификация векторов качества объектов и управление ими с помощью авто-

глатизировашгах систем. Труды ЗГАВТ"ыоделирование и анализ сло:х-ных технических систем", вып.271, Н.-Новгород, 19Э5, с.35 - 40.

3. БортовскиЁ В.В., Хегай Д.К. Применение теории чувствительности к оценке качества выходной продукции дискретного произв< детва. Сборник статей Государственного университета водных коммуникаций "Контроль и управление ре^лмами работы объектов водного транспорта", СПб, 1995, с.51 - 59.

4. Бортовский В.В. и др. Системная модель решения задач пл; нирования и управления качеством производственного процесса. Та) не, с.60 - 64.