автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Построение моделей производственных процессов для автоматизированной системы организационного управления машиностроительным предприятием

РГБ Ой

1 о

С и

• I л Г!

I": 11

На правах рукописи

НАБАТОВ Александр Нурович

ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛЕЙ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ

ОРГАНИЗАЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫМ ПРЕДПРИЯТИЕМ

Специальность ОБ.13.ОС — Автоматизированные системы управления

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

УФА 1995

Работа выполнена на кафедре автоматизированных систем управления Уфимского государственного авиационного технического университета.

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Куликов Г. Г.

Научный консультант: кандидат экономических наук,

Речкалов А. В.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Низамутдинов О. Б. кандидат технических наук, доцент Павлов С. В.

Ведущая организация: Уфимское Производственное Объединение «Гидравлика» г. Уфа.

Защита состоится « .1995 г. в .час.

на заседании диссертационного совета К-063.17.03 по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Уфимском государственном авиационном техническом университете по адресу: 450000 Уфа-центр, ул. К. Маркса, 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан «.

/рО-ь^,

Л 995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук,

профессор кпьмЦиЬАф Васильев В. И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность_проблемы, Интегрирование государственных

машиностроительных предприятий, входящих в ' военно-промышленный комплекс, в рыночную систему отношений, . и их эффективное функционирование предполагает, прежде всего, организацию системы новых ' обратных связей как с внешней средой, так и в организации производства, что предъявляет новые требования к управлению.

Эти требования- заключаются в "ужесточении" динамики планирования и реализации, планы производства 'должны отслеживать состояние рынка, что в свою очередь требует высокой динамичности (оперативности) управления непосредственно производством.

Эти требования могут быть выполнены только за счет высокой степени компьютеризации управления на различных уровнях, что позволяет:

• увеличить скорость получения и обработки производственной информации (сокращает время обработки) при одновременном увеличении ее объема;

• увеличить адекватность принимаемых решений за счет возможности хранения избыточной информации и ее оперативной обработки, за счет "стабильности" использования (повторяемости) информации.

В проблеме компьютеризации производства можно выделить две подпроблемы:

1. подпроблема создания сетей обработки информации, включая выбор и обоснование технических средств и, соответственно, программного и системного обеспечения. .

Указанная подпроблема поддерживается отдельной отраслью знаний.

2. подпроблема содержательного, структурного и логического наполнения • • компьютерных сетей, создания автоматизированных методов

управления машиностроительным предприятием.

Эта подпроблема определяется, спецификой отрасли промышленности, региональными и другими особенностями и должна решаться с их учётом. В данной работе исследуется вторая подпроблема на уровне прикладных исследований. Сложность решения этой подпроблемы определяется сложностью объекта управления, так как в нем протекают разнородные процессы: организационные, производственные, технологические, экономические, социальные и другие. При решении этой подпроблемы необходимо определить методологию« проектирования автоЛатнзированной системы и методологию ее реализации. Можно отметить, что создание автоматизированной системы без применения соответствующих систем автоматизированного проектирования (САПР) невозможно.

Проблема проектирования сложной системы исследуется иа основе системного подхода, который определяют прежде всего принципы ее настроения, предполагая, что они будут развиты для конкретных предметных рблдстей.

Основной принцип системного подхода • принцип обратной связи - в Настоящее время глубоко отработан ла уровне управления технологическими процессами производства. Концептуально этот принцип можно определить следующим образом: разрабатываемый проект служит моделью и с помощью обратных связей отслеживает реальное состояние процесса. Так как автоматизированная система управления (АСУ) относится к сложным системам, то, естественно, она является объектом исследования при ее создании и эксплуатации.

Таким образом, применение системных принципов при цроектнроваппи автоматизированных систем управления

Машиностроительного предприятия является актуальной научной задачей, имеющей большое научное и практическое значение.

; создание нового метода (информационной технологии) построения моделей производственных процессов (функциональной, информационной и динамической модели, составляющих ядро системного проекта) для автоматизированной системы организационного управления Машиностроительного предприятия с использованием современных инструментальных средств.

Методы исследовали. Ддя обоснования теоретических положений предлагаемых методов использовались иринципы диалектики и системного анализа, элементы теории моделирования, теории графов, реляционная . алгебра.

Д\я построения модели объекта управления в автоматизированной системе управления машиностроительного предприятия использовались методы матричного представления процессов, теория планирования и управления предприятием.

Для представления и анализа функциональных (семантических), Информационных и динашгческих моделей, на основе иерархических сетей Петри использовались методы. ШЕИ и основные положения методологий БЛВ'Г, ББЛОМ и отечественной методологии, изложенной в стандарте ГОСТ34.601-90.

При количественном анализе использовались данные акционерного , общества "Уфимское моторостроительное производственное объединение".

1. Разработан метод построения моделей производственных процессов для автоматизированной системы организационного управления машиностроительного предприятия, основанный на :'

• формальной декомпозиции ее по стадиям производственного процесса, применяемым ресурсам и функциям управления;

• формировании учетно - измерительной подсистемы, основывающейся' на типовых моделях учета производственной информации и отображения ее в системе координат пмен реквизитов и форм документов в пространстве Н времени.

2. На основе предложенного способа построения АСУ разработана методика ее алгоритмической и программной реализации с использованием информационной сети. В основу методики положены:

• основные требования стандартов группы 34, стандарт США БАЛТ, Великобритании ЭБАЛМ и др.;

• системы автоматизированного проектирования ГОЕРО, ГОЕР1Х, ШЕР/СРИ;

• АРМ формирования и заполнения учетно-измерительной производственной информации с ее семантической структурой.

3. Получены модели элементов информационно-учетной подсистемы машиностроительного предприятия, предложен подход использования этих моделей для алгоритмизации (структурирования) оптимизационных задач и их решения прямым методом.

Практическая ценность. На основе разработанных выше методов и моделей решены практические задачи:

• сформулированы способы организации "безбумажной" технологии документооборота на УМПО с использованием баз реквизитов и документов;

• определена структура и начато заполнение базы функциональных, информационных моделей и структур динамических моделей управления производством;

• разработаны положения, входящие в руководящие материалы, определяющие технологию безбумажного документооборота.

На защиту выносятся;

• методика построения функциональной, информационной и динамической моделей (в организационном аспекте) производственных процессов для автоматизированной системы организационного управления машиностроительного предприятия;

• полученные модели элементов информационной системы машиностроительного предприятия и методы применения этих моделей д\я решения оптимизационных задач;

• практические результаты, подтверждающие эффективность предложенных выше методик.

Ре4АИ.чаияз и внедрение. Разработанные методы и разработанные с их домощью структуры баз данных-и их наполнение внедрены в АО "УМПО".

Оязь с р«:программами и НИР. Работа выполнялась в соответствии с договором о творческом сотрудничестве с АО "УМПО" № ИОФ-АС-02-93ДС, в в соответствии с приказом по АО "УМПО" № 21 "Р" от 23.01.94 "О дальнейшем развитии системы автоматизированного управления предприятием". . • •

Дпробапия работу. Содержание отдельных разделов и диссертации а делом было доложено на:

I 1. Всероссийской молодежно^ научно-технической конференции | "Технология и оборудование современного машиностроения", г. Уфа, 1994 г. . . '

2. IV С^вкт-Петербургской Международной конференции "Региональная < информатика - 95", г. Санкт-Петербург, "1995 г.;

' 3. Международной раучно-технической конференции "Актуальные проблемы ' математического моделирования и автоматизированного проектирования в машиностроении "Модедь - Проект 95", г. Казань, , 1995 г. '

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 8 печатных работах. , •

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложений, включает 231 страниц, 66 рисунков, 10 таблиц. ,

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ • Во ввелении • обоснована актуальность темы исследования, Сформулированы основные цели диссертационной работы. Кратко отражено содержание диссертации, обоснована научная новизна и практическая ценность. Приведены результаты исследования, выносимые на защиту.

В первой главе диссертации рассмотрены принципы существования, развития и представления сложных систем с позиций диалектики. Показано, что системы существуют и представляются в трех аспектах: функциональном, информационном и ' динамическом. Рекурсивность определений является одним из основных приицицов диалектического

представления систем. Для определения основных принципов функционирования системы использованы известные постулаты диалектики, формализованные в виде структурных схем. Структурная • схема взаимосвязей основных- элементов диалектики приведена на рис. 1. Систематизация знаний н их развитие на основе отмеченных выше принципов детально раскрывают соответствующую предметную область.

Рис. 1. Взаимосвязи основных элементов диалектики..

Из полноты и непротиворечивости диалектических положений "элементы-отношения", "сущности-связи", "пространство-время" следуют полнота и непротиворечивость метода познания и представления систем с помощью функциональной, информационной и динамической моделей.

Для исследования методов проектирования производственных информационных систем в организационном и производственном аспектах анализируются системные принципы, изложенные в работах Мамиконова А.Г., Советова Б.Я., Зверева Г.Н. и др., которые по сути сводятся к следующему:

• любое производство функционирует в условиях воздействия окружающей среды, с которой его связывают как информационные, так и ресурсные отношения;

• к основным компонентам производства относятся: средства труда, предметы труда, производственные процессы, производственные отношения, сам труд работников;

• предметом и продуктом труда может также выступать информация, орудием труда - вычислительная техника, с появлением которой появилась возможность автоматизировать технологию обработки информации.

Для решений задачи автоматизации управления необходимо выделить проблему формирования организационной структуры и проблему создания технологии для реализации управления.

Первая, как правило, решается нормативным методом, основанным на выявлении статистических зависимостей между параметрами характеристик организационной структуры и факторами, влияющими на эти характеристики. Сделано . ц проанализировано предположение, что в кибернетическом аспекте система управления (СУ) более инерционна, чем технология реализации управления, т.е. правила принятия решения изменяются значительно медленнее в своей сути, чем средства автоматизации для их реализации. Это дает возможность сформулировать принцип построения АСУ на основе существующей СУ, используя ее как прототип.

' На основе анализа литературы сформулированы требования к Методологии проектирования сложных сиртем и средствам реализации данной методологии. В качестве базы выбрана методология SADT (Structured Analysis and Design Technique • Методология Структурного Анализп 'и Ьроектировааия), поддерживаемая языком IDEF (ICAM DEFinitian. methodology • методология определения ICAM • Integrated Computer-Aided Manufacturing - - Интегрированная программа компьютеризации промышленности), представляющим собой специальный язык для описания Проектов управления и имеющим несколько пакетов программ, его поддерживающих. "

■ . Сделан вывод, что системные проекты, выполненные в электронном виде, позволяют поддерживать высокую динамику развития системы. ; Рассмотрены основные методологии на поддержание SADT в области проектирования систем:

1 JDEFQ испрльзуется для создания функциональной модели, которая является структурированным изображением функций производстьенной системы и ее связей со средой, семантики, отражающей эти функции.

Функциональная модель (ФМ) отображает следующие основные двойства:

ФМ = [Ф, ФС, СС, О, С, ...], (I)

где ф - множество функций,

ФС - множество функциональных связей, СС - множество статических свойств, О - отношения, С - семантика.

формально, функциональная диаграмма представляет собой ориентированный граф вида

в - (Р. О, Ц, (2)'

где Р = {Р|, Р2, ...} - множество вершил (функциональных блоков), ' И = {О), 02,....} - множество направленных дуг, I. .= Р«ОиО«Р - отношение инцидентности.

ШЕР1 применяется для построения информационной модели, которая представляет структуру информации, необходимой для поддержки функций производственной системы или среды.

Информационная модель (ИМ) раскрывает реляционные свойства информационных образов реальных объектов по типу "сущность-связь". Эти свойства полностью описываются правилами реляционной алгебры. Множество реальных объектов, представленных на ФМ дугами, преобразуются в сущности или отдельные атрибуты. Более сложные отношения отражаются соответствующей семантикой, представленной ФМ.

ИМ отображает:

ИМ = [СУЩ, СВ. AT, С, ...J, (3)

где СУЩ - множество сущностей, СВ - множество связей, AT - множество атрибутов. С - семантика.

Формально:

F: СВ, (4)

D : СУЩ AT, (5)

IDEF2 (CPN) позволяет построить динамическую модель (ДМ), описывающую поведение ФМ в пространстве и во времени, информацию о ресурсах производственной системы или среды.

ДМ = (ФСБ, ВСВ, ПСВ, С, ...), (6)

где ФСВ - множество функциональных свойства, ВСВ - множество временных свойств, ПСВ - множество пространственных свойств, С - семантика.

Динамическая модель (ДМ), в виде иерархической сети Петри определяется на графе

N = (Р, Т, L, W, М),

(7)

где р = {р^ р2, ...} . множество элементов сети, называемы* позициями, которое формируется па основе множества О (2);

Т- = {Т., Т2, ...} - множество элементов сети, называемых переходами, которое формируется на основе множества И (2);

АЛ?: Р -» N - функция кратности дуг;

М°: Р N - функция начальной разметки, ={0,1}.

Изменение разметы? (положения маркеров), определяющей состояние системы , описывается формулой:

М(у) = М(у-1) + ЫХ((|/-1), (8)

где X - множество активных в момент (у-1) переходов (определяется условиями активизации переходов), +1, если позиция находится после перехода, N = • 1, если позиция находится перед переходом, (9)

0, если во входной позиции нет маркеров.

Таким образом, сложная система может быть формально представлена тремя моделями: функциональной, информационной и динамической, а сочетании со структурированным представлением семантики . Каждая из этих трех моделей или их сочетание позволяют формировать "архитектуру" среды моделируемой системы.

Во второй главе разрабатываются принципы системного подхода к с.-стреецию информационных систем (ИС). Показывается, что модели являются строго формализованным представлением ядра проекта ИС. Все -системы должны быть объединены единой информационной средой, сключающеп сеть ЭВМ, систему операционных сред, систему логических правил, соглашений, стандартов, интерфейсов, баз данных, баз знаний и др.

Областью исследования в работе являются проектирование; информационно-учетной подсистемы для АСУП.

Анализ показывает, что основные этапы, регламентирующие процесс создания проекта в соответствии с Российским стандартом (ГОСТ34.601-90), совпадают с британским (БЭЛОМ) и американским (БАОТ-ГОЕР) стандартами; основное отличие в то, *по в Российском стандарте рассмотрен еще вопрос выбора комплекса технических средств.

Из анализа существующих методологий (стандартов) проектирования автоматизированных систем делается следующий вывод: системный проект отражает прежде всего два аспекта организационной системы:

1. Кибернетический (управленческий аспект), т.е. методы и приемы преобразования данных и сопровождающей их семантики до получения информации, используемой п процессе пршштнц решения;

2. Ипформацноппо-технолопгаесхпй, т.е. разработка технологически;!

приемов, связияяых со средствами труда п из пркмепеапя для

получения, хранения, переработки, передачи п представлении данный

п сообщений (семантики) пользователем.

О системе, как и в ее подсистемах, при ее иерархическом представлении можно выделить объект управления и систему управления.

Система может быть отображепа последовательностью иерархических моделей: функциональной, информационной и динамической. Таким образом, учитывая приведенные выше положения, предметная область (ПО) может быть отражена совокупностью моделей:

ПО = |ФМ, ИМ, ДМ) (10)

Отмечено, что изложенные выше принципы являются изоморфными, т.е. они последовательно могут быть применены на любом уровне декомпозиции (выделения) системы.

Решение задачи автоматизация предлагается проводить на основе построения модели прототипа и затем дальнейшей ее оптимизации.

Показано, что существующий документооброт имеет свою определенную грамматику, с помощью которой отображается производственный процесс. Словарем грамматики являются наименования реквизитов, форм документов а семантика, отображаемая на русском языке. Для формализации данной грамматики и компьютерного представления необходимо устранить прежде всего избыточность в словаре имен реквизитов и форм документов.

Построение моделей предполагает применение формальной грамматики.

Построение ФМ, ИМ, и ДМ как отображения пространства реквизитов н документов, организационно-технологического аспекта производственных процессов предполагает введение системы имен реквизитов и форм документов (тезауруса).

Реквизиты описываются парой: именем реквизита в его зпачением. Над множеством реквизитов, объединенных различными документами, действуют правила реляционной алгебры. Более сложные количественные и семантические отношения поддерживаются функциональной моделью и ее семантикой.

Под значением реквизита в данной работе понимается элементарная единица производственной информации.

Созданные в пространстве имен реквизитов и форм документов, модели отдельных производственных процессов могут быть объединены в более сложные системы моделей в этом же пространстве.

В данной' работе рассматривается вопрос построения информационной-учетной подсистемы.

' При организационном управлении учетная информация имеет следующую структуру;

• она, состоит из элементов, описываемых реквизитами, структурирование этих элементов на Солее крупные происходит в учетных документах;

• из совокупности учетных реквизитов могут формироваться новые реквизиты, поэтому информационно-измерительную систему можно определить как систему, в которой определяются значения реквизитов, которые должны быть структурированы и упорядочены во времени.

При учете будем разделять все реквизиты на первичные и вторичные (производные). Совокупность первичных реквизитов будет определять первичную информационную модель объекта управления. Вторичные . реквизиты формируются на основе первичных и определяются вторичной моделью управления.

Наличие информационно-учетной, подсистемы, определяющей и структурирующей. семантику первичных реквизитов и их значений, позволяет целенаправленно построить функциональную, информационную и динамическую модели для структурирования и определения вторичных реквизитов для „принятия решения на уровне управления. ^ Если ' формализовать Совокупность указанных моделей и правил их взаимодействия в систему продукционных правил, то можно построить базу знаний. При этом структурированный тезаурус первичных реквизитов и такой же тезаурус вторичных реквизитов будут на семантическом, логическом и количественном уровне связаны между собой системой -продукционных правил.' Причем, количественная связь может выражаться функциональными зависимостями.

Базы значений реквизитов, правила получения "вторичных" , реквизитов, семантика и т.п. - все это в совокупности позволяет определить экспертную систему для реализации информационной поддержки принятия решения. В этом случае можно, задав определенную совокупность первичных и вторичных реквизитов, определить их семантическую и количественную связь или по заданному вторичному реквизиту определить его всевозможные связи с первичными реквизитами.

Таким образом, проблема создания подсистемы получения информации по реквизитам, ее -структурирования и упорядочивания является основной проблемой создания информационной части системы.

Показано, что наличие разветвленной информационной сети с доступом в нее с рабочих мест, а также наличие средств, позволяющих производить глубокое структурирование исходных учетных данных с одновременным отражением функциональных, информационных связей между реквизитами в динамике, с сохранением их семантики, открывает

возможности для создания формальной информацпопно-учетной подсистемы сбора, обработки, хранения информации.

В третей глав«? разработан комплекс моделей АО "УМПО". Отмечено, что интегрирование государственных машиностроительных предприятий з рыночную систему отношений предполагает организацию системы обратных связей. Основные связи формируются • в процессе приватизации государственного предприятия. Формируется орган - бюро реестра акционеров (БРА), представляющей собой самостоятельную организацию по отношению к акционерному обществу, реализует основные технологические функции по выполнению принятых решений Собрания акционеров, Совета директоров, Правления и на своем уровне может принимать решения при проведении аукционов, работе на вторичном рынке ценных бумаг и исполнять эти решения.

Составлено описание функционирования БРА. Для функций БРА построены иерархические диаграммы. На основе известных правил данные диаграммы объединяются в одну, разработана информационная' модель, позволяющая сформировать структуру информационной системы, которая по своей сути, является концептуальной структурой базы данных. Динамический анализ системы осуществлен с помощью диаграммы CPN (Coloured Petri Nets) раскрашенных сетей Петри. На рис. 2-4 приведен фрагмент модели выполнения одной из основных функций (Совершения сделки с ценными бумагами).

Положения н сл.инструкдии

I Указания руководства

I +

Клиент, его данные ~

Совершит» сделку с ценными бумагами (акциями)

-Z—

I

Клиент

БРА

Завершенная ^ сделка Иезавершен-ная сделка

Рис. 2а. Функциональная модель совершения сделки (верхний уровень)

В САПР для решения задач анализа и моделирования ГОЕРО и CPN модели представляются в аналитическом виде, структурными формулами. Так, ФМ и ДМ БРА представляются следующим образом:

АО А1 АН А111 А1111

А112 А113

(Г(А1; А2; A3; (l'(A4; А5)))) (АН; Ali+1), (l-(Alllj; AUlj + 1), (AllIlk; A11 Ilk + 1),

(см, рис, 26)

i = 1.....2

j = 1.....3

k = 1, ..., 2

((Г(А11111; All 112); (l*(Allllm; AUtlni+l)); A1U16),

m ~ 3.....4

(A112n; А112П + 1), o-l.....2 (11)

(A113p; A113p+ 1), p = 1, ..., 2

где

А12

А2

АЗ

А4

А5

(А121'; (1-{А12ф А12ч+1)); А125), ц = 2.....3

(А?г; А2г+ 1), г - 1. 2

(АЗб; А3я+ 1), 5=1.....2

(А.41; А41+1), ' 1=1..... 3

(А5и;А5и+1), и~1.....4,

- операция слияния;

- операция итерации;

- операция присоединешш;

- операция исключения.

Клиент, его данный И

&

Положения и сл.инструкции С1

Ук41?]:ня руководства С2

Договор но дорийотку

к

А_и

Заключить продварателЬ" иий договор

Утвердить договор у руховодства

Подписан

ДОГУ>8Ср

Пред кар втвдуимй договор

РуКОВОДЧТЛЛи

Выполнить обязвтельСтав по договору

Пр'иОДИЫв

ордера,

' огмэгкм гдссы.

КВИТАКЦИМ Об

он/-л та н т. о. •

.л:

Воэ5р4щачмаЛ на -хранение дохумекг

ПОЛИОСТ*

пий

договор

т

Сохранять договор

Контроль сделок

Ы2

¡¡РА

сдилка

-О I

—-&.02

Гнс. 26. Функциональная модель совершении сделки

Проведен анализ существующих подходов к определена о функциональной схемы системы управления производственными процессами. Процесс управления является циклически замкнутым процессом с обратной связью, предназначенным для регулирования определенных характеристик управляемого производственного процесса.

Структурирование предполагает декомпозицию производственного процесса на ряд типовых производственных подпроцессов, определяемых типом ресурсов, этапов обработки и производственных подразделении.

Введены понятия базиса типовых функций, документов и реквизитов, которые позволяют представить процесс управления в виде структуры заполнения документов к их передачи. Кроме того, такая структура является одновременно семантической сетью, где связями являются документы ц реквизиты, а вершинами - типовые функции обработки.

М4К СДиЛМ*

Паспортные длниыв| Устныеда я ны*____

|Ф И 0 согтр/днино ] ----^

Руководи Iеа/ Ф 1! О руководителя

Пред* договор/5 ("ФИО сотруди инаГРК) 'Паспортные д«нннв(РК> Устные денные (РК)

3 В КАЮ чдот

Утверждается

Подпне. догпмор/7 ФИО сотр уд и н к л (РК) Паспортный д*мыие|РК} Устные данные |ГК) ФИО рув оводкти\я(РК}

Утхерж двщ

Кассовый ордер/в

ФИО сотрулиика(РК) Паспортные данные(РК) Устные данные (РК) ФИО руководятеля(РК)

ВыаоАйать об01атеаьства

Сохранить договор

Завершенный договор/9 Ф И О сотрудявка ("п"к.) Паспортные дамные(РК) Устиыо давные (РК) ФИО руководятела(РК)

Сохранит» договор

Ко» гриль

Рис. 3. Информационная модель

автоматизированной систенн БРА

"I

Договор возвращаемы! на хрп ФИО сотрудника(РкТ Пасиортимо давние(НК) Устные данные (РК) ОНО руководитвАи(РК)

и / 10

ГЬлс.гг^'З н с/и-теттугс^эг

Кизк?г, И ^

Остъ лкун друуьагш _

Здклкяшъ предварительный договор

П.

>г

Даи/р 1е

ррз&псу

ЕРА

У*' [Г-1:

« пл,

Упнрцпъ

дсгояор у руководства

^ - ЛЗ

/

ПредириташаЛ дагоэар

ч

•ЯЙ

Йаагиги ргеаэфркя ----$

-X

Еиполшяь сбяэетздьстаа

па /ргсгс VI

,1

спата! КЙССЦ

КСГЙН!? Е1 сб

сплггеит. а

А-

-е-

Ряс. 4. Динамическая мфрль ссперика-шл едзлки

Предложена плоскость в координатах "Стадия производства <-> Ресурсы" для охвата всего поля производственной деятельности. Вводом оси "Функций управления" получено пространство, характеризующее стадии производства, ресурсы и функции управления.

Очевидно, что обычного трехмерного пространства для описания АСУ производственной системы недостаточно. Назовем описанную выше систему координат - схема А и введем следующие системы координат: схема • Б (Имена документов, Отдел, Имена реквизитов) и схема В (Исполнитель, Значение реквизита). (См. рис. 5).

СХЕМА А

/Информация

Ресур

<ОЛИ1ВСТ»ВИЯ1^» свпагт»» ^

эготоа

^ Ответст. содразделение '

Значение реквизита ы-е\

\ »»«ивл»в

Рис. 5. Система базисов:

1. Схема А : (Стадия производства х Ресурс х Функция управления)

2. Схема Б : (Отдел х Наименование реквизита х Наименование документа)

3. Схема В : (Значение реквизита х Исполнитель)

Интерпретацию семантики документального отображения производственных процессов предложено представлять в восьмимерном пространстве, определяемом именами реквизитов с использованием методов когнитивной графики. 1 -

Реквизит несет . количественную оценку сообщения и имеет семантическую составляющую. Семантическая составляющая информации, содержащаяся в реквизите, с одной стороны, характеризует его самого, а, с другой, несет информацию об отношениях данного реквизита с другими. Эта часть отражается в виде кортежа (упорядоченной последовательности троек декартовых координат), который часто присоединяется к наименованию реквизита в бумажном варианте. (

С помрщью ШЕР поставлена и структурирована "оптимизационная задача" яа примере типового производственного процесса на участке. На основе выделения основных организационных факторов построена структурно-логическая модель типового производственного участка (рис. 6).

3*гото»кя

Рис. б. Модель типового производственного участока Пролуш««

Д\я моделирования производственных процессов используются струхтурпыэ формы вида:

АО : (1*(А1;А2))

А1 : (А11;АИ+1) 1 - 1.....5. (см. ряс. в) (12)

А2 : (1*(А2],А2)+1);А24) ) - 1,2

А2] : (Г(А2)к, А2]к-Н - 1.....3

Рассчитаны основные характеристики техпроцесса - длительности цикла Т и скорости движения V. Для принятия оптимального решения по выбору организационных параметров техпроцесса на участие предложено иа экономическом уровне изучить влияние изменений варьируемых организационных факторов на экономические характеристики участка. Это влияние учтено и рассчитано с помощью комплекса моделей, воздействующих опосредованно через технологический уровень. (См. график на рис. 7). В качестве критерия оптимизации предложена векторная целевая функция (ЦФ):

ЦФ » [T(Tnrr.k.,S,R,Kd.), Z(N,R,S)]t => min, (13)

или

T(TUItItlS,R.Kd) ->mln

(14)

Z(N,R,S) -> min

где Tlirt K • штучно-калькуляционное время,

S - режим сменности, R регламент обслуживания, К() - коэффициент перевода календарных дней в рабочие, N - размер партии запуска.

Для .выбора наилучшего решения из компромиссной области использована мультипликативная свертка векторного критерия, что ведет к

однозначному решению: М «■ Те • 7. . Из анализа получен наиболее предпочтительный вариант с параметрами N = 1, Я = 8, Б «= 3.

Показано, что применение ШЕР-технологии позволяет отследить семантический смысл решения задачи при математическом моделировании. Это показано на примере управления участком испытания штампов. Поддержка пакетом Ое$1дп/ГОЕР этой, методологии позволяет разрешить проблему большой размерности.

В результате исследования существующей организационно производственной структуры управления выявлено, что она формировалась с

учетом ориентации на "бумажную" технологию. При этом адресная и семантическая части документов стандартизировались и унифицировались в соответствии с принятыми системами классификации бланков.

Для реализации "безбумажной" технологии адресная, семантическая и количественная информация должны быть строго структуризированы и формализованы. Для подтверждении реализуемости и оценки эффективности предлагаемой модели разработан припер построения функциональной, . информационной я динамической моделей производственного управления участком испытания штампов, состоящим из 5 технологических операций. На основе полученных моделей проведена их реализация средствами IDEF, проведено моделирование в автоматизированном режиме. На рис. 8 приведен фрагмент функциональной схемы "заполнения" документов. Показано, что трудоемкость заполнения уменьшается на. 50%, при этом одновременно с заполнением документов происходит их сортировка я архивация.

В четвертой г.»две сделан и обоснован выбор программных комплексов для реализации ИС.

На основе отмеченных принципов и методик предложена система структурирования форм документов, их пореквпзиткого заполнения н хранения в базах данных.

Внедрение сети привело к возможности автоматизации отдельных функций сложившегося документооборота. Часть документов в настоящее время формируется электронным способом с помощью решения отдельных задач, например, спецификаций изделий, расчета себестоимости н тд. В дальнейшем, используя возможности сети по получению, обработке и передаче информации и формализовав процесс заполнения документов, руководитель может непосредственно инициировать элементы документооборота а локальной подсистеме. Но при этом он должен делать это в соответствии с семантикой и основными количественными показателями производственного процесса. На основе проведенного анализа сформирована структура АРМ руководителя.

Для описания условий заполнения документов в пространстве и Бремени предложены два подхода: типовой, за' счет введения реквизитов описания условий заполнения документов (это потребует создать свою алгебру логики) и путем построения модели на сетях Петри. Сделаны реализации фрагмента документооборота участка испытания штампа с использованием СУБД FoxPro v2.5 for Windows или на Lotus Notes. Для маршрутизации документов в последнем случае предложена система Action Workflow, где на основании ДМ в системе формируются пространственные связи и условия функционирования системы (рис. 0).

Предложены подходы к реализации систем для объединения корпоративных локальных вычислительных сетей в единую сеть.

стп, гост

Рис. 8. ДМ функционирования АСУ участка испытания штампов.

1 - Заявка на оборудование

2 - Акт списаиия десгалей

3 • Акт внедрения ТП

4 - Акт испытания штампа

5 - Журнал регистрации заявок

6 - Журнал установления эталонов

7 - Утвержденный начальником цеха Акт на списание деталей

8 - Утвержденньшй Главным инженером Акт на списание деталей

Таким образом, обобщая результаты приведенных выше исследований, можно предложить методику построения информационно-учетной подсш теми производства на машиностроительном предприятии:

1. формирование и структурирование совокупности "первичных" реквизитов (тезауруса) с классификацией по семантическим признакам.

2 Формирование и структурирование совокупности учетных документов с ш пои.зоваши'М справочника реквизитов (п. 1). . .) Формирование снравочно - нормативных баз информации. I. Построение ФМ, ИМ п ДМ:

- На бсновдшш прототипа осуществляем я разработка ГОЕР -

моделей, формализующих производственный процесс (входят в комплект технологической документации).

- Разработка ФМ, ИМ, и ДМ для формирования п заполнения информационно-учетных документов.

5. Выбор программных средств и реализация по моделям информационной системы.'

В заключении приводятся результаты, полученные в диссертационной работе. Приложения содержат методику построения комплекса моделей (функциональной, информационной и динамической), альбом моделей информационной системы бюро реестра акционеров, участка испытания штампа, типового технологического участка.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Выявлены и. проанализированы два подхода к автоматизации документооборота на машиностроительном предприятии.

Первый подход основан на автоматизации существующей трехуровневой схемы организационного управления. При этом каждый уровень покрывается своей локальной сетью, позволяющей автоматизировать основные технологические операции, связанные с формированием документов и их ведением.

Второй подход основав на двухуровневой схеме построения АСУ. На первом уровне создается информационно-учетная подсистема, базирующаяся на контроле основных параметров производственных процессов. На втором уровне строится система документооборота с опорой на первый уровень, для принятия решения с использованием экспертных систем.

2. На основе анализа результатов исследования, проведенных в диссертации, для автоматизации управления производственными процессами требуется системный проект, ядром которого является комплекс формальных (функциональных, информационных и динамических) моделей. Стандартным языком представления этих моделей может быть международный стандарт языка ГОЕР. Для этого необходимо в стандартный комплект конструкторской, технологической и другой документации включать ГОЕР схемы.

Элементы ГОЕР - схем должны быть понятны и доступны мастерам и главным специалистам, по аналогии со знанием элементов черчения.

3. В результате применения методологии системного проектирования, для АСУ машиностроительного предприятия разработаны функциональные, информационные и динамические модели процесса приватизации.

На основе декомпозиции производственного • процесса и использованных ресурсов разработаны функциональная, информационная и динамические модели организационно-технологического уровня документооборота предприятия.

4. Разработаны примеры, подтверждающие эффективность применения комплекса моделей для автоматизации контроля и учета организационных параметров производственных процессов.

Показано, что предлагаемый подход позволяет:

• поставить и структурировать задачу оптимизации управления производственными процессами. В качестве примера найдены оптимальные параметры типового производственного процесса (20 основных и 19 вспомогательных операций) по минимуму затрат и при минимальной длительности производственного цикла с учетом заданного регламента обслуживания, размера партии запуска и режима сменности;

• реализовать no CASE - технологии информационно-учет1гую подсистему, отражающую производственный процесс. В качестве примера реализована подсистема учета \в процессе испытания штампа, включающая 6 документов.

5. Разработан алгоритм формирования баз документов на основе баз стандартных-реквизитов. Проведено сравнение основных показателей при реализации данного алгоритма на СУБД FoxPro v.2.5 for Windows и Lotus Notes. Время, затраченное на формирование документов на Lotus Notes, в 10 раз меньше, чем при реализации на FoxPro.

6. Обобщая результаты приведенных выше исследований, предложена методика построения информационно-учетной подсистемы автоматизированного управления на машиностроительном предприятии.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Речкалов A.B., Набатов АН. Этапы акционирования машиностроительного предприятия// Управление в экономических системах: Межвузовский научный сборник.- Уфа, УГЛТУ, 1994.-С.135-147.

2. Набатов АН. Методология акционирования машиностроительного предприятия// Технология и 'оборудование современного

машиностроения: Тез. докл. 'Всероссийской молодежной научно-технической конференции."фа, УГА'ГУ, 1994.* С.117-11(1.

3. Куликов ГГ., Речкалов А.В., Набатов А.Н. К вопросу применения автоматизированной системы управления машиностроительным предприятием для обучения специалистов в режиме "полнонатурной" деловой игры// Региональная информатика 95: Тез. докл. IV Санкт-Петербургской международной конференции.- С-П, 1995.-С.231-232.

4. Куликов Г.Г., Речкалов А.В., Набатов А.Н. К вопросу применения новых информационных технологий для создания и модернизации автоматизированной системы управления машиностроительным предприятием//" Актуальные проблемы математического моделирования и автоматизированного ' проектирования в машиностроении "Модель-проект 95." Тез. докл. • Казань, 1995,-С.13-15. . .

5. Куликов Г.Г., Речкалов А.В:, Набатов А.Н. Методология проектирования структуры автоматизированной информационно-управляющей системы бюро реестра акционеров.// Управление в сложных системах: Межвузовский. научный сборник.-Уфа, УГАТУ, 1995. - С.116-122,

6. Куликов Г.Г., Речкалов А.В., Набатов А.Н. Методика построения функциональной модели управления производственными процессами на машиностроительной предприятии.// Управление в сложных системах: Межвузовский научный сборник. - Уфа, УГАТУ, 1995. -С.186-191, • ' •

7. Смирнова Г.И., Куликов Г.Г., _ Набатов А.Н. Прямой метод структурно-логической оптимизации технологического процесса на производственном участке по организационным факторам.// Управление в сложных системах: Межвузовский научный сборник. -Уфа, УГАТУ, 1995. с. 123-134.

8. Куликов Г.Г., Речкалов А.В., Набатов А.Н. К' вопросу о применении автоматизированной системы управления для обучения специалистов в режиме "полнонатуриой" деловой игры. // Тезисы доклада на конференции: Компьютеризация учебного процесса. Астрахань - 95 г., Астрахань, 1995,- С. 146-147.

НАБАТОВ Александр Нуровнч

ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛЕЙ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ОРГАНИЗАЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫМ ПРЕДПРИЯТИЕМ

Специальность 05.13.06 -Автоматизированные системы управления

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

АР № 020258 от 30.10.91 Подписано К печати 30.10.95. Формат 60 х 84, 1/16.

Бумага писчая. Печать плоская. Усл. печ. л. 1.0.

Усл. крю-отт. 1.0. Уч. изд. л. 0.9 Тираж 100. Заказ № б64. Бесплатно.

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Уфимская типография № 2. Министерство печати и массовй информации Республики Башкортостан.

450000, Уфа-центр, К.Маркса, 12