автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Автоматизация процессов сбора и обработки информации в системах поддержки управленческих решений на промышленных производствах

На правах рукописи

г

/

Мартынов Олег Олегович

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ СБОРА И ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ В СИСТЕМАХ ПОДДЕРЖКИ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ НА ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРОИЗВОДСТВАХ

05.13.06 - «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (технические системы)»

17 МАИ 2015

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2015

005569435

005569435

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте конструкторско-технологической информатики Российской академии наук (ИКТИ РАН).

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Карлова Татьяна Владимировна кандидат технических наук, доктор социологических наук, профессор,

ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН», профессор кафедры «Автоматизированные системы обработки информации и управления», г. Москва

Драчев Олег Иванович

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Тольяттинский государственный университет», профессор кафедры «Оборудование и технологии машиностроительного производства», г. Тольятти

Гурьев Александр Тимофеевич

доктор технических наук, профессор, ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова»,

профессор кафедры информационных систем и технологий Института математики, информационных и космических технологий, г. Архангельск

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Волгоградский государственный технический университет», г. Волгоград

Защита состоится «22» июня 2015 года в 10:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.142.03 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный технологический университет «СТАНКИН» по адресу: 127055, Москва, Вадковский переулок, д. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГБОУ ВПО «Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», www.stankin.ru

Ведущая организация:

Автореферат разослан «

2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., доцент

Семячкова Елена Геннадьевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Конкурентоспособность российских промышленных предприятий в первую очередь зависит от эффективности и качества производства.

Современное промышленное предприятие представляет собой сложную систему, объединяющую многообразие взаимодействующих кадровых, сырьевых, материальных, энергетических, финансовых и экономических ресурсов.

Эффективность работы данной системы напрямую зависит от скорости протекания информационных потоков, обеспечивающих постоянное обновление производственных процессов, для управления которыми необходимо использование всего инструментария, предоставляемого информационными технологиями.

Наибольшее распространение получают системы, автоматизирующие процессы ввода и обработки информационных потоков.

Сохранение целостного представления технологических, производственных и финансовых процессов, трудно поддающихся формальному описанию из-за невербальной составляющей, основанной на опытно-интуитивной интеллектуальной оценке деятельности человека, является одной из важных задач автоматизации.

Риск принятия нерациональных решений основывается на зависимости поставленных задач от значительного числа внешних и внутренних факторов.

Одним из важнейших факторов риска является стремление руководителей производств к упрощению сложных ситуаций, пренебрегая мнением экспертов-специалистов, находящихся на разных иерархических уровнях управления и относящихся к различным производственным подразделениям, а также принимать решения, пользуясь упрощенными подходами.

Автоматизация процессов сбора и обработки экспертной информации является не только одной из задач накопления интеллектуального потенциала, но и одним из важнейших условий в повышении эффективности системы

управления промышленным производством.

Диссертационное исследование базируется на результатах работ в области методологии автоматизации процессов управления производствами Н.М. Капустина, М.Г. Косова, И.М. Колесова, В.Г. Митрофанова, И.П. Норенкова, В.В. Павлова, А.И. Половинкина, А.Ф. Прохорова, Ю.М. Соломенцева, В.Л. Сосонкина и других отечественных авторов.

Разработке многофункциональных инструментов принятия решений и проблемам моделирования значительное внимание было уделено в работах таких зарубежных и отечественных ученых, как Л. Фогель, Дж. Холланд, А. Оуэн, М. Уолш, Н. Винер, Д.А. Поспелов, И. Пригожин и других исследователей.

Проблемы и трудности, возникающие при принятии управленческого решения в быстро меняющихся условиях многономенклатурного производства, определили необходимость автоматизации процессов сбора и обработки экспертной информации. Это позволило сформулировать цель работы и поставить научную задачу.

Объект исследования. Объектом исследования является автоматизированная система управления производствами, включающая процессы сбора и обработки информации в системах поддержки управленческих решений для промышленных предприятий.

Предмет исследования. Модели, алгоритмы и методы сбора и обработки данных о параметрах качества изделий в многономенклатурных производствах и индикаторах параметров ответственности управленческого подразделения на основе многокритериального выбора методов обеспечения качества.

Цель исследования. Повышение эффективности управленческих решений на основе автоматизации процессов сбора и обработки информации с использованием методов интеллектуальной обработки информации по иерархическим уровням управления промышленного производства с учетом оптимизации затрат.

Для достижения сформулированной цели были поставлены и решены следующие задачи:

1. Проанализировать современные подходы к управлению эффективностью и качеством производства на основе автоматизации процессов сбора и обработки информации.

2. Определить связи между системой управления процессами производства и системой поддержки принятия управленческих решений.

3. Исследовать процессы межуровневого взаимодействия в системах управления на основе анализа структуры и принципов построения распределенных объектов и систем.

4. Разработать иерархическую структурную модель межуровневого взаимодействия в управленческих структурах.

5. Разработать матрицу анализа методов обеспечения качества процессов совершенствования при принятии управленческих решений.

6. Разработать алгоритм межуровневого взаимодействия в системах поддержки принятия управленческих решений.

7. Решить задачу повышения эффективности управленческих решений с учетом оптимальности затрат.

Методы и средства исследования. В работе были использованы теория и методы адаптивной идентификации, принятия решений, математического программирования, математического моделирования, математической статистики, системного анализа, принципы объектного и структурного моделирования.

Научная новизна.

1. Выявлены взаимосвязи между системой управления процессами производства и системой поддержки принятия управленческих решений.

2. Разработана модель автоматизированной системы сбора и обработки информации, отличительной особенностью которой является возможность выбора параметров, используя методы экспертной обработки интеллектуальной информации с целью принятия управленческих решений.

3. Предложена иерархическая модель межуровневого взаимодействия в управленческих структурах предприятия, отличающаяся применением методов объектного и структурного моделирования для решения задач обеспечения качества.

4. Определен алгоритм межуровневого взаимодействия в системе поддержки принятия управленческих решений, отличающийся учётом распределенности системы (выделением связанных кластеров) и интеграцией её элементов.

5. Разработана матрица анализа выбора методов обеспечения качества для процессов совершенствования и развития производства, отличающаяся учётом оптимизации затрат.

Практическая значимость работы заключается в подходе к разработке автоматизированной системы межуровневого взаимодействия в управленческих структурах, позволяющего на стадиях жизненного цикла подготовки производства получать достоверную информацию о качестве изделия и процессах. Кроме того, предложена методика использования методов обеспечения качества для оценки конкурентоспособности собственного и конкурирующих предприятий.

Реализация результатов работы. Исследования по теме диссертации используются в ФГБОУ ВПО Московском государственном технологическом университете «СТАНКИН» при подготовке курсов лекций для бакалавров и магистров по направлению «Информатика и вычислительная техника», а также реализуются в научно-исследовательских работах лаборатории №1 «Интегрированные автоматизированные машиностроительные системы» ФГБУН Института конструкторско-технологической информатики Российской академии наук.

Кроме того, полученные результаты использованы:

- на ОАО «НИЦЭВТ» и ОАО «ГСКБ «Алмаз-Антей» в научно-исследовательских работах;

- на ОАО «НТЦ «Контакт» были внедрены в процессах разработки

программных продуктов, предназначенных для управления данными на промышленных предприятиях и интегрированной автоматизации конструкторско-технологической подготовки производства в виде структурных моделей системы поддержки принятия управленческих решений, методик интеграции процессов проектирования и производства изделий, а также даны рекомендации для использования функциональных моделей фаз жизненного цикла изделий при разработке распределенных программных средств с целью информационной поддержки изделий;

- на ФГУП «НПП «ТОРИЙ» при разработке автоматизированной системы управления предприятием в виде методик расчета и создания модуля поддержки принятия решения;

- на ОАО «НИИССУ» были применены в НИОКР по темам разработки мобильных автоматизированных рабочих мест для приема и обработки информации различных видов.

Результаты внедрения подтверждены соответствующими актами.

Достоверность и обоснованность. Обоснованность предложенных выводов опирается на использовании научных методов исследования, теории автоматического управления, теории проектирования баз данных и знаний, а также значительной практикой применения разработанных моделей, алгоритмов и методов в автоматизации процессов сбора и обработки информации в системах поддержки управленческих решений на промышленных производствах.

Апробация результатов исследования. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на расширенных заседаниях лаборатории № 1 «Интегрированные автоматизированные машиностроительные системы» ИКТИ РАН, а также на IV Международной научно-технической конференции «Наука, техника и технология XXI века» (НТТ-2009) 8-10 октября 2009 года в городе Нальчик, III научно-образовательной конференции «Машиностроение - традиции и инновации» (МТИ-2010) в городе Москва, Всероссийской научно-инновационной конференции «Информационная поддержка принятия решений

при управлении социальными и природно-производственными объектами» 24-25 марта 2011 года в городе Архангельск, Научно-технической конференции «Перспективные направления развития средств вычислительной техники» 28 июня 2011 года в городе Москва (Концерн Радиостроения «ВЕГА» и Открытое акционерное общество «Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники»), на V Международной научно-технической конференции «Наука, техника и технология XXI века» (НТТ-2013) 3-5 октября 2013 года в городе Нальчик.

Положения, выносимые на защиту:

1. Модель автоматизированной системы сбора и обработки информации.

2. Иерархическая модель межуровневого взаимодействия в управленческих структурах предприятия.

3. Алгоритм межуровневого взаимодействия в системе поддержки принятия управленческих решений.

4. Матрица анализа выбора методов обеспечения качества с целью повышения эффективности управленческих решений для процессов совершенствования и развития управления производством.

Публикации. По материалам диссертации имеется 9 публикаций, в том числе: 4 статьи в журналах из перечня ВАК, 1 монография и 4 публикации в научных журналах и материалах конференций.

Диссертационная работа соответствует пунктам 8 «Формализованные методы анализа, синтеза, исследования и оптимизация модульных структур систем сбора и обработки данных в АСУТП, АСУП, АСТПП и др.» и 16 «Теоретические основы, методы и алгоритмы построения экспертных и диалоговых подсистем, включенных в АСУТП, АСУП, АСТПП и др.» паспорта специальности 05.13.06, так как посвящена проблеме автоматизации процесса сбора и обработки информации в целях поддержки управленческих решений на промышленных предприятиях.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 167 наименований, 2

приложений. Основная часть работы изложена на 161 страницах машинописного текста, содержит 25 рисунков, 9 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируется цель, а также изложены основные научные положения и результаты, выносимые на защиту.

Первая глава. Новые условия существования промышленных предприятий в настоящее время характеризуются следующими тенденциями: повышением конкуренции в условиях глобализации экономики, ориентацией на небольшие по емкости рынки сбыта, растущими требованиями к качеству продукции на мировых рынках.

Основной стратегией в новых условиях является: создание, увеличение и разумное использование интеллектуального потенциала предприятия; рациональное управление всеми этапами жизненного цикла изделия; гибкое планирование и прогнозирование; комплексная автоматизация управленческих и производственных процессов, как на самом производстве, так и на уровне научно-промышленных объединений.

Проведен анализ по состоянию развития автоматизированных систем обработки информации и управления в современных условиях, представлена классификация критериев эффективности и качества производства, а также выполнен аналитический обзор распределенных систем управления на промышленных производствах.

Осуществлена классификация методов определения показателей качества. При этом важным аспектом является получение информации, влияющее на выбор основных методов определения реальных параметров качества, включающие в себя экспериментальный, расчетный, экспертный, традиционный и социологический.

Наряду с анализом количественных показателей уделено внимание качественным факторам оценки работы производства, заключающейся в способности выживания в постоянно изменяющихся условиях рыночных

9

отношений.

К качественным факторам, определяющим динамический потенциал, относятся:

- способность прогнозировать будущие потребности с целью развития технологий производства с учетом интегрированных автоматизированных систем;

- способность к созданию и поставке на рынок новой качественной продукции с наименьшими издержками с целью сохранения конкурентоспособности;

- способность к оптимальным управленческим решениям с учетом возможных рисков;

- способность к созданию оптимального эргономически целесообразного режима взаимодействия технологического оборудования и программного обеспечения;

- способность к созданию научно-образовательно-производственной среды предприятия с целью повышения интеллектуального потенциала трудового ресурса.

Состав групп и порядок параметров качества зависят от фазы жизненного цикла изделия, т.е. от производственной стадии или от стадии использования (функционирования), и поэтому могут быть различными.

Стабильность того или иного параметра качества можно характеризовать статистическими показателями, имеющие определенный уровень рассеивания фактических значений.

При массовом или серийном производстве численные показатели однородной продукции можно определить как объединение её основных статистических параметров. Основные параметры продукции в плане стабильности можно характеризовать количественными величинами их рассеивания. В стабильно отлаженном производстве коэффициент рассеивания любого показателя качества продукции всегда меньше, чем в новообразованном (инновационном) производстве.

Также проведен аналитический обзор структуры и принципов построения распределенных объектов и систем на примере DCOM и Globe, представлены интегрирующие объектные системы как инструменты для получения результирующего информационного потока.

Сравнительный анализ распределенных систем управления был произведен с целью построения наиболее эффективной системы поддержки для принятия управленческого решения.

Проведен детальный анализ распределённой операционной системы межуровневого обмена данными с учетом существенного снижения сложности взаимодействия.

В результате анализа было выявлено, что при создании распределенной системы управления предприятием на основе представленных объектных систем отдается предпочтение DCOM как наиболее распространённой и отлаженной технологии, хотя и в ней имеются ограничения, связанные с построением её архитектуры.

Качество управленческого решения подразумевает уровень соответствия характеристик выбранного решения из ряда альтернатив требуемой системе параметров, которая может удовлетворить как разработчиков, так и потребителей при условии его эффективной реализации.

В качестве критериев для сравнения распределенных систем управления были выбраны: цели разработки, взаимосвязь объектных решений, организация управления процессами, синхронизация и репликация данных, а также реализация авторизации и контроля доступа и аутентификации.

Вторая глава посвящена разработке модели системы поддержки принятия управленческих решений в условиях автоматизированных производств.

Показано, что в основе оперативного управления промышленным производством находятся формальные процедуры аналитики данных производства, выявляющие связи между потребительскими свойствами продукции и используемыми технологиями.

Такая формализация описания связей позволяет выполнить автоматизацию

процедур корректировки и выбора реального производственного процесса, включая всю совокупность параметров от входных ресурсов до прогнозируемого качества выходной продукции.

Следовательно, перед процессом управления производством ставится задача о поиске необходимой допустимой технологии, обеспечивающей изготовление продукции требуемого качества с минимальными затратами на ее производство.

В условиях автоматизированных производств, использующих современное технологическое оборудование, задача обеспечения качества изделий заключается в своевременном анализе и коррекции производственного процесса и управления им с целью достижения таких технологических характеристик изделий, как точность, долговечность, гибкость, прочность и т.п.

Совершенствование процесса сбора и обработки информации подразумевает создание автоматизированной подсистемы, включенной в единую автоматизированную систему управления производством и обеспечивающей доступ к экспертной информации различных подразделений предприятия.

Любая управленческая структура создается на основе прямой и обратной связи в виде системы контроля. Замкнутый контур управления с обратной связью представляет собой систему поддержки принятия управленческих решений (рисунок 1).

Целями любого производства являются достижение высокого уровня эффективности и качества, которые служат важнейшими показателями его деятельности и конкурентоспособности.

Любой производственный процесс можно охарактеризовать следующими функциями, те есть состоящими из входа в процесс, самого производственного процесса, его результата и обратной связи.

Фаза создания (проектирования) изделия

Фаза производства

Фаза функционирования изделия

Фаза

совершенствовании изделия

Система управления производством Управление процессами

11 рсл производствен 11 ая стадия

Производственная стадия

Стадия реализации

Оценка и контроль Система сбора и обработки информации

Рисунок 1 - Концепция системы поддержки принятия управленческих решений Исходя из данного положения, необходимо владеть текущей информацией

по этим функциям при анализе эффективности и конкурентоспособности производства.

Немаловажное значение в обеспечении качества производственных процессов имеет разработка и соблюдение действующих стандартов управления системами.

На рисунке 2 показан пример типичной древовидной иерархической структуры управления (сплошные линии), включающий в себя три уровня, каждый из которых имеет разветвления. Данные разветвления работают совместно с адекватной по структуре системой сбора и обработки информации (цветные штриховые линии). В целом образуется замкнутый контур системы поддержки принятия управленческих решений, где направления информационных потоков указаны стрелками.

Рисунок 2 - Иерархическая структура управления 14

Данная иерархическая структура соответствует высшим уровням управления производства, в которой генеральный директор Л имеет трех заместителей, задействованных в процессе создании продукции: К/ (заместитель директора по материально-техническому снабжению), Кц (заместитель директора по производству) и К,ц (заместитель директора по маркетингу), каждый из которых руководит деятельностью двух начальников отделов К/ и К2, Кз и К4, и, соответственно, Л"5 и К6.

Кроме того, с целью исключения риска принятия нерациональных решений, зависящих от значительного числа внутренний и внешних факторов в распоряжении директора имеются три эксперта по аналитической обработке информации К/у, Ку и Ну/,, которые контролируют и оценивают результаты деятельности отделов К/ и К2, Кз и К4, Л5 и К6.

Символы К являются передаточными функциями соответствующих руководителей в анализируемой структуре при переходном режиме (переход к выпуску новой продукции) или их коэффициентами усиления интеллектуального труда (информационной мощности) для установившегося режима работы.

Так, если принять, что в течение всего рабочего времени Т директор в среднем успевает решить 3 вопросов управления; его заместители -соответственно 3/, 3// и Зш вопросов, входящих в их обязанности; начальники отделов - 3/, 32, Зз, З4, 3$ и 36 вопросов; эксперты - 3/у, Зу и Зу/ вопросов, то их средние информационные потоки составляют соответственно:

I, + 1п + I, +12 =3/Г; 13 +14 =3,/Т; 15 + /б =У„/Г; Г, =3,/Т-, Г2 =/уТ;

Гз =3/Г; Г4 =3/Т; Г5 =/уТ; Г6 =3</Т; 1,у =/„/7"; 1У =У(/Т; 1У, =3У/Т, конечно, при условии, что рабочий день у всех одинаков. Если при этом каждый из руководителей при предельно добросовестном отношении на решение каждого из вопросов должен затратить время в среднем г, г/, тц, т/ц, Т/, т2, тз, Т4, т5, т6, т/у, ту, Ту/, то расчет можно осуществлять для установившегося режима работы на основе соотношения Н=1т (Н - знание, выступающее в форме сущности информации), представляющего собой информационный закон Ома, где 1=(13/(11=1/Тср (Тср - средний период

поступления информации, а I— измеряется в битах в секунду):

ь=(1 г*-1 ц+1 ш)т; Нг(11+1^т,; н,г(1з+14)т„; НцНЬ+Ыпи; н,=г,т,; Н^ГгТг! Н3=1'}тз; Н^=1'4Т4; //¡=1'5Т;; Нб=1'6Тв; Н1у=1/у тц-; Ну=1у ту; Ну1=1у1 Ту/; Н1=Н2; Н3=Н4; Н5=Н6.

Соотношение Л^1Н=12т=Н2/т характеризует производительность труда, связанного с пониманием информации, где N - информационная мощность или производительность интеллектуального труда системы.

Из данных соотношений можно рассчитать коэффициенты усиления и производительность труда управленцев всех уровней:

_ Н,(1,+12) _ _ н„(/3+/4). _ Д,„(/5+/б). к' ~ ' к" - ып ' К>» йгЦ, '

тг _ Н111. |/ _ 112,2.1Г — "з'з . ,г _ ИЛ . у — н5,5 . ,г _ .

2 ~ мл3 ~ - ж

_ Н,у1,у _ _ Ну1у _ Ну,1у1

Подобным же образом, если известны емкости памяти всех узловых элементов управления, то можно определить их передаточные функции соответственно, что в свою очередь позволяет рассчитать передаточную функцию замкнутой системы в целом К^К^К^; Кц(К3+1(4)', КШ(К5+К6).

Соответственно, при обратной связи каждая из цепочек с коэффициентом К/у, Ку и Ку, определяются как эквивалентные передаточные функции: К,(К1+К2) К„{К3+К^ К„,(К5+К6)

1+К,{К1+К2)К,у; 1+Кп{К3+К^Ку; 1+Кш(К5+Кб)Ку{ Так как три замкнутых контура управления являются параллельными, то передаточная функция структуры рассчитывается по формуле:

_ К,(К1+К2) К„(К3+К4) КШ(К5+К6)

1+ЛГ;№+ЛС2Ж1Г 1+К„(К3+К^Ку 1+Кш(К5+К6)Ку{ Наличие обратной связи в лице экспертов, осуществляющих критическую оценку деятельности реализации управленческих решений, существенно изменит характеристики всей системы.

Так, если критика экспертов заставляет предприятие заниматься устранением ошибочных действий (отрицательная обратная связь), то в этом

случае передаточная функция IV для установившегося режима будет иметь уменьшенный коэффициент усиления смысловой мощности, чем для разомкнутой системы, в которой Ку1=0.

В случае же, если эксперты идеализируют результаты работы, что позволяет отделам выпускать незавершенную продукцию (положительная обратная связь, соответствующая Кп^0, Ку<0 и Ку/<0 в установившемся режиме), то согласно передаточной функции IV предприятие сможет обеспечить повышенную производительность, сравнительно с отсутствием экспертов, и превышающую запланированную производительность, однако качество продукции не будет соответствовать требуемому.

При описании производственных систем используются принципы структурного и объектного моделирования. Использование объектного подхода при анализе производственных систем проведено на основе структуры производства с установленной иерархической подчиненностью.

Определены требования к архитектуре распределенного программного продукта для системы поддержки принятия управленческого решения: способность обеспечения управления данными на протяжении всего жизненного цикла принятия решений; обеспечение возможности работы в среде с гетерогенными данными; обеспечение авторизованного доступа к информации для всех пользователей системы; комплексность; обеспечение необходимого уровня защиты и безопасности информации.

В третьей главе на основе формирования критерия оптимальности и моделирования качественных показателей описывается матрица анализа выбора методов обеспечения качества для процесса совершенствования и развития производственной системы. На основе матрицы определяется необходимость использования того или иного метода обеспечения качества для конкретной фазы жизненного цикла.

Совершенствование, как процесс, представляет собой цикл, в котором каждая из фаз является начальной.

Совершенствование основывается на ключевых данных, являющихся

результатом процесса планирования показателей и требований заказчика.

В процессе планирования совершенствования показателей применяется следующие методы: диаграмма «паутина», матрица показателей и т.д.

Измерение показателей проводится до и после изменений. Интеграция измерений является законченной системой усовершенствованных новых показателей, выявляющей рамки зазоров, устанавливающей преимущества и анализирующей полученные результаты к внедрению. На завершающем этапе цикла совершенствования выявляется разница между планируемым и существующим процессами.

Необходимо использовать разнообразные методы обеспечения качества для определенных фаз цикла совершенствования. При этом основным критерием при выборе метода является оценка реальной ситуации. Матрица анализа выбора методов обеспечения качества для процесса совершенствования и развития производственной системы представлена в таблице 1.

Данная матрица служит индикатором в выборе методов обеспечения качества решаемых управленческих задач.

Таблица 1 — Матрица анализа выбора методов обеспечения качества для процесса совершенствования и развития производственной системы

Задание на преимущество (инновация) Поиск путей решения проблемы Анализ новизны проблемы Генерация идей Пути совершенствования Реализация

Оценка состояния процессов (внутренний аудит) Диаграмма связей Диаграммы Исикавы (причин и результатов) Метод мозгового штурма Систематизация Древовидная диаграмма (дерево целей)

Анализ уровня развития Диаграмма сродства Стрелочная диаграмма Метод Дельфи (экспертного оценивания) Метод идеализации Алгоритм процесса совершенствования

Лепестковая диаграмма («паутина») Метод критических случаев Диаграмма рассеивания Метод генерации ассоциаций Структурирование функции качества ААТ-анализ

Матрица приоритетов Контрольные карты Гистограмма Номинальный групповой метод Метод анкетирования Кроуфорда Анализ поля сил

Тестирование параметров Оценка рисков и анализ дефектов (FMEA) Диаграмма связей (граф) Диаграмма сродства Метод SPC (мониторинг производственного процесса)

Структурирование функции качества PDPC-диаграмма Реинжиниринг (перестройка) процессов Методы принятия решений и оптимизация

На основе матрицы анализа выбора методов обеспечения качества по совершенствованию производственных процессов с учетом целеполагания определяются параметры качества нового изделия по фазам жизненного цикла и устанавливается уровень ответственности управленческого подразделения.

Таблица 2 - Индикаторы ответственности в структуре управления

Уровень подразделения Индикатор Параметры Формула

к, Kiv Эксперт Входное качество поставляемых комплектующих ресурсов Общее количество поставляемых изделий / Численность поставляемых изделий с содержанием дефектных элементов

Комплект поставленных изделий Общее количество поставляемых изделий / Численность некомплектных изделий на момент поставки

Сегмент цикличности по материально-техническому обеспечению Интервал временного цикла материального обеспечения / Время цикла по договору

к„ Kv Эксперт Доля новой продукции (нововведений) Количество разработанных (новых) изделий за предыдущий год/ Общее количество выпущенных изделий

Производственная эффективность Нормативное суммарное время производственных процессов по изготовлению всех изделий / Фактическое время производственных процессов по изготовлению всех изделий

Оценка объема незавершенного производства Норматив объема незавершенного производства / Суммарные расходы на покупку ресурсов и суммарные расходы на производство

Сегмент цикличности по изготовлению и сборке изделий Интервал времени на изготовление и сборку изделия / Время исполнения заказа по договору

Кш Ку1 Эксперт Доходность от привлечения новых потребителей Объем продаж привлеченным потребителям / Суммарный объем продаж

Эффективность участия в конкурсе Цена участия в конкурсе / Суммарный объем продаж

Результативность выигранных конкурсов Количество выигранных конкурсов / Суммарное количество участий в конкурсах

Скорость внедрения инновационной продукции Количество продукции, изъятых с производственного процесса снятых с производства за последние 3 года/Количество нововведённых изделий на протяжении 3-х лет

Где (см. таблицу 2):

К1 уровень ответственности - предпроизводственная стадия;

Кп уровень ответственности — производственная стадия;

К|ц уровень ответственности - стадия изучения рынка и реализации.

Кроме того, для сравнения уровня показателей собственного предприятия с уровнем показателей конкурирующих предприятий представлена диаграмма «паутина» на основе оптимальных параметров, характеризующих возможность развития и конкурентоспособность предприятия (рисунок 3).

Входное качество поставляемых

цикличности по изготовлению и сборке изделий

Показатели собственного предприятия

Показатели конкурирующего предприятия А

Показатели конкурирующего предприятия В

незавершенного производства

Рисунок 3 - Диаграмма «паутина» сравнения уровня показателей собственного предприятия с уровнем показателей конкурирующих предприятий

Из диаграммы следует, по каким параметрам собственному предприятию необходимо усилить управляющие воздействия для повышения результатов и достижения показателей конкурирующего предприятия.

Анализируя предприятие по методам и инструментам управления качеством в течение двух лет можно судить об эффективности управленческих решений в области развития предприятия и повышении его конкурентоспособности.

В четвертой главе анализируется межуровневое взаимодействие в управленческих структурах.

При построении многоуровневой системы управления определяется оптимальное число ее уровней с позиции обеспечения минимизации и простоты межуровневых связей.

Увеличение количества уровней при проектировании системы упрощает замену данных в системе, однако при этом увеличивается численность межуровневых протоколов, что создает трудности в описании создаваемой модели системы.

Управление многоуровневыми системами может осуществляться централизованно и децентрализованно. При централизованном управлении предполагается интеграция функций управления в единый центр системы. Подобная структура имеет ряд достоинств, одним из которых является простота реализации процессов информационного обмена.

При частичном внедрении и использовании средств автоматизации решение многих задач в области управления производством не может дать интегрированного эффекта.

Результатом разработки многоуровневой системы управления является возможность создания резерва времени для повышения скорости внесения технологических изменений в производственные процессы, что дает возможность повышать их эффективность и совершенствовать структуру изготавливаемой продукции с требуемым уровнем качества.

На основе иерархической структуры управления при автоматизации процессов сбора и обработки информации разрабатывается алгоритм межуровневого взаимодействия в системах поддержки принятия управленческих решений (рисунок 4).

С ростом конкуренции растут и требования на выпуск постоянно совершенствующейся продукции. Поэтому на каждом уровне системы осуществляется управление данными с учетом экспертной (интеллектуальной) обработки.

В условиях многономенклатурного мелкосерийного автоматизированного производства резервируется время на обновление и модификации видов изделий при помощи системы поддержки принятия управленческих решений. Принятие решения требует параллельной многоуровневой обработки информации в условиях постоянного взаимодействия производственного и экспертного блоках системы. В случае выдачи системой спорных (противоречивых) результатов происходит повторный цикл обработки данных с учетом корректирующего воздействия на разных уровнях иерархии.

иинэтэс! хтюэьнэ1Швс111Л киxкниdIl имжс1э1ЛГоц хвмэмиэ я кинмиэЬЧживен олоаэннсхКжэм 1М1ис1олгу - р мопХэп^

Базы данных

Модели представления схем функционирования

Методы идентификации оптимизации

+ 1 + 1 т 1

1 1 Ь-- 1 П--:

Базы знаний

Модели представления экспертных знании

Методы обработки экспертной информации

Л / \ I I \ I \/

При построении системы учитывается интеграция взаимосвязанных уровней, которые имеют возможность воздействия на изменения тех или иных характеристик.

Нередко в реальных многоуровневых автоматизированных системах создается такая сложная логическая структура подчиненности, что один и тот же активный элемент непосредственно подчиняется подсистемам, как верхнего уровня, так и промежуточного, или сразу множеству подсистем промежуточного уровня.

Случай искажения иерархической структуры, при котором появляется двойное межуровневое подчинение, т.е. элемент системы или межуровневый центр управления подчиняется сразу нескольким управляющим подсистемам, которые находятся на разных иерархических уровнях, может привести к снижению эффективности управления.

Фиксация разграничения функций управления в системе, когда межуровневые центры управления должны точно выполнять решения верхнего уровня, позволяет снизить вероятность влияния двойного межуровневого подчинения на эффективность управления.

Данный вариант используется при добавлении блока системы поддержки принятия управленческого решения в рамках уже существующей автоматизированной системы управления на территориально распределённом промышленном предприятии.

Двойная подчиненность активных элементов межуровневым центрам разных иерархических уровней в трехуровневой системе управления не влияет на повышение эффективности сравнительно с прямым подчинением. Такие результаты будут справедливы лишь при условии отсутствия агрегирования информации.

В нашем случае, эффективность системы поддержки принятия управленческих решений увеличивается, так как происходит объединение информационных каналов данных, то есть агрегирование информации.

Еще одной возможностью искажения иерархии является наличие двойного

подчинения одного из элементов системы или межуровневого центра нескольким, находящимся на вышестоящем уровне иерархии, органам с заданным разграничением их полномочий.

Нарушение принципа единоначалия не всегда имеет отрицательную сторону. Распределенный контроль в ряде случаев приводит к повышению эффективности управления.

В условиях неопределенности для трехуровневых систем управления высокая эффективность функционирования зависит от того, что эффективность решений, которые предлагаются управляющими центрами, в разных условиях функционирования также различается.

В иерархических векторных структурах все управляемые элементы и управляющие центры могут одновременно являться составляющими нескольких активных систем.

Постоянное расширение сферы применения автоматизированных систем управления в нашем обществе делает их сложными не только с точки зрения построения структур, но и в установлении межуровневых взаимодействий в них.

В заключении сформулированы основные результаты работы.

Общие выводы и результаты

1. Диссертация представляет научно-квалификационную работу, в которой изложены научно обоснованные технические и технологические решения по оптимизации сбора и обработки данных о параметрах качества изделий по фазам жизненного цикла в системах поддержки принятия управленческих решений на промышленных многономенклатурных производствах машиностроительной отрасли России и имеющие существенное значение для развития страны.

2. Выявлены связи между системой управления процессами производства

и системой оценки и контроля и на их основе разработана модель

автоматизированной системы сбора и обработки информации, которая

отличается возможностью выбора параметров с применением методов

экспертной обработки интеллектуальной информации с целью принятия

управленческих решений и позволяющая интегрировать информационные

25

потоки.

3. Разработана иерархическая модель межуровневого взаимодействия в управленческих структурах предприятия, отличающаяся применением методов объектного и структурного моделирования для решения задач обеспечения качества. Анализ производственных систем проведен на основе принятой структуры иерархической подчиненности с использованием объектного подхода. На основании исследования были получены результаты характеризующие сокращение время подготовки принятия управленческого решения на 15% - 17%.

4. Разработан алгоритм межуровневого взаимодействия в системе поддержки принятия управленческих решений, отличающийся учётом распределённости системы (выделением связанных кластеров) и интеграцией её элементов. В результате определены требования к архитектуре распределенного программного продукта для системы поддержки принятия управленческого решения: способность обеспечения управления данными на протяжении всего жизненного цикла принятия решений; обеспечение возможности работы в среде с гетерогенными данными; обеспечение авторизованного доступа к информации для всех пользователей системы; комплексность; обеспечение необходимого уровня защиты и безопасности информации.

5. Разработана матрица анализа выбора методов обеспечения качества для процесса совершенствования и развития производственной системы, позволяющая решать задачу минимизации затрат на основе управления параметрами, характеризующими как качество изделия, так и период формирования затрат и распределение затрат по фазам жизненного цикла.

6. Предложен прототип подсистемы управления межуровневым взаимодействием в управленческих структурах, позволяющий на стадиях жизненного цикла подготовки производства использовать достоверную информацию о качестве изделия и процессах.

7. При оценке конкурентоспособности собственного и конкурирующих предприятий использованы инструменты качества по разработанным критериям, из которых следует по каким параметрам собственному предприятию

необходимо усилить управляющие воздействия для повышения результатов и достижения показателей конкурирующих предприятий.

8. Результаты работы использованы в разработках программных продуктов, предназначенных для управления данными на промышленных предприятиях и интегрированной автоматизации конструкторско-технологической подготовки производства в виде структурных моделей системы поддержки принятия управленческих решений, методик интеграции процессов проектирования и производства изделий, а также даны рекомендации для использования функциональных моделей фаз жизненного цикла изделий в процессе разработки распределенных программных средств для обеспечения информационной поддержки изделий.

9. Применение результатов диссертационного исследования при разработке программных средств автоматизации и управления процессами сбора и обработки информации позволяет значительно повысить эффективность управления и качество принимаемых решений.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ АВТОРОМ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в периодических изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Мартынов, О. О. Межуровневое взаимодействие в системах управления / О. О. Мартынов // Журнал «Электромагнитные волны и электронные системы». - М. : Изд-во «Радиотехника». - т. 16, № 11, 2011. — С. 38-40.

2. Мартынов, О. О. Анализ многоуровневых автоматизированных систем управления с целью обеспечения эффективности обработки информации для принятия управленческого решения / О. О. Мартынов // Научно-технический журнал «Двигатель». - М. : ООО «Редакция журнала «Двигатели». - 2012. - № 1 (79+244), - С. 56-57.

3. Мартынов, О. О. Методология планирования показателей качества на различных фазах жизненного цикла изделия / О. О. Мартынов // «Известия Кабардино-Балкарского государственного университета». - т. III, № 6, 2013. - С. 72-74.

4. Мартынов, О. О. Проблема поиска в глобальной сети интернет с учётом защиты авторских прав / О. О. Мартынов // Вестник МГТУ «Станкин». - М. : МГТУ «Станкин», № 4 (17), октябрь 2011. - С. 101-105.

Монографии:

1. Мартынов, О. О. Автоматизация процессов сбора и обработки информации. Повышение эффективности принятия управленческих решений : монография / О. О. Мартынов. - М.: Янус-К, 2013. - 96 с.

Статьи в других периодических изданиях, сборниках научных трудов, трудах научных конференций:

1. Мартынов, О. О. Структура межуровневого взаимодействия в системах управления / О. О. Мартынов, Т. В. Карлова, А. И. Грибов // Наука, техника и технология XXI века (НТТ-2009): Материалы IV Международной научно-технической конференции. - Нальчик : Каб.-Балк. ун-т, 2009. - С. 43-50.

2. Мартынов, О. О. Экологическая безопасность как новая система ценностей современного общества / О. О. Мартынов, Т. В. Карлова, А. Ю. Бекмешов, О. С. Егорова // Материалы III научно-образовательной конференции «Машиностроение - традиции и инновации» (МТИ-2010). Секция «Экономические, социологические и философские исследования». Сборник докладов. - М.: МГТУ «Станкин», 2010. - С. 68-73.

3. Мартынов, О. О. Управление поиском в глобальной сети Интернет с учётом защиты авторских прав / О. О. Мартынов // Информационная поддержка принятия решений при управлении социальными и природно-производственными объектами: материалы междунар. науч.-техн. конф. 24-25 марта 2011 года. Архангельск. - Архангельск : Изд.-полигр. центр им. В.Н. Булатова, 2011. - С. 245-252.

4. Мартынов, О. О. Матрица анализа инструментов качества по совершенствованию производственных процессов / О. О. Мартынов // Наука, техника и технология XXI века (НТТ-2013): Материалы V Международной научно-технической конференции. - Нальчик : Каб.-Балк. ун-т, 2013 - С. 371373.