автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Совершенствование системы управления ремонтом и обслуживанием технологического оборудования предприятия

На правах рукописи 005009393

Романов Александр Юрьевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ РЕМОНТОМ И ОБСЛУЖИВАНИЕМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ

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

9 6 ПНВ Ш1

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2011

Работа выполнена на кафедре «Информационные системы» ФГБОУ ВПО «Московский государственный технологический университет «СТАНКИН».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Мышенков Константин Сергеевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Митин Владимир Васильевич

кандидат технических наук, доцент Красников Степан Альбертович

Ведущая организация:

Негосударственное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования «Международная промышленная академия» (г. Москва)

Защита состоится « 21 » февраля 2012 г. в 15:30 часов на заседании диссертационного совета Д 212.142.03 при ФБГОУ ВПО «Московский государственный технологический университет «СТАНКИН» по адресу: 127055, Москва, Вадковский переулок, д. За.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФБГОУ ВПО «Московский государственный технологический университет «СТАНКИН».

Автореферат разослан « 16 » января 2012 г.

Ученый секретарь

совета Д 212.142.03,

к.т.н., доц.

Семячкова Е.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования

Машиностроение является одной из основных отраслей экономики. Развитие этой отрасли подразумевает внедрение инновационных технологий, сложного высокотехнологического оборудования, накопление опыта производства, развитие отечественных технологий. Машиностроительная отрасль включает большое количество разнопрофильных предприятий. Для выживания в условиях рынка от предприятий требуется снижение затрат на всех этапах процесса производства, а также обеспечение его непрерывности. Одним из способов обеспечения непрерывности производства является повышение надежности работы оборудования. Внедрение автоматизированной системы управления ремонтами на предприятии позволяет: систематизировать информацию об имеющихся технологических линиях, агрегатах, единицах оборудования, инструментах, запасных частях и хранение этой информации в электронном виде; планировать профилактические и ремонтные работы, контролировать исполнение этих работ; формировать наряды на производство ремонтных работ с указанием детального перечня работ; планировать закупки элементов оборудования, инструментов, запасных частей и принадлежностей; создавать отчетные документы в соответствии с установленными формами; вести учет аварий и внеплановых остановок оборудования. Вопросами повышения надежности работы оборудования путем совершенствования системы управления ремонтом и обслуживанием оборудования занимались следующие ученые: Акбердин Р.З., Смирницкий Е. К., Ахумов A.B., Борисов Ю.С., Власов Б.В., Кришкевич В.А., Гельберг Б.Т., Григорьев С.Н., Пекелис Г.Д., Кабаков B.C., Соловьева М.Х., Логунова Н.Ю., Антоков Н. Н., Дягин Д.С., Анцева Н. В., Климов А.Н., Колегаев Р.Н., Сондалини М., Ховард В., Мур Б., Багадия К. и др.

Опыт зарубежных компаний свидетельствует об чрезвычайно высокой отдаче инвестиций в системы управления ремонтами оборудования и выгоды от их внедрения. Подавляющее большинство проектов окупается менее чем за

полтора-два года. Типовым результатом является сокращение на 20% затрат на ремонтные работы. Анализ исследований зарубежных консалтинговых компаний показал, что внедрение систем управления ремонтами оборудования позволяет получить предприятию следующие технико-экономические результаты: повышение производительности работ; сокращение складских запасов; сокращение аварийных работ; сокращение срочных закупок запчастей. Таким образом, система управления ремонтами оборудования является одним из важнейших элементов для повышения эффективности работы современного предприятия.

Целью работы является повышение эффективности производства за счет совершенствования системы управления ремонтом и обслуживанием технологического оборудования предприятия.

Объектом исследования является система управления ремонтом и обслуживанием технологического оборудования предприятия.

Предметом исследования являются модели и методы анализа и проектирования системы управления ремонтом и обслуживанием технологического оборудования предприятия.

Методы исследования. Теория систем и системный анализ, теория множеств, методы функционального моделирования, моделирования потоков данных, информационного моделирования, методы теории расписаний, методы решения комбинаторных задач, методы оценки качества программных средств, методы экспертных оценок.

Основными задачами исследования, которые необходимо решить для достижения поставленной цели:

1. Анализ процессов и потоков данных системы управления ремонтом и обслуживанием технологического оборудования предприятия и установление связей между ними.

2. Анализ методов и методологий проектирования систем управления предприятиями. Разработка комплекса структурных моделей системы управления ремонтом и обслуживанием технологического оборудования

предприятия.

3. Разработка математической модели и обоснование метода решения задачи составления календарного плана ремонтов и обслуживания технологического оборудования.

4. Разработка алгоритма и создание программного комплекса для решения задачи календарного планирования ремонтов оборудования предприятия.

5. Проведение оценки качества и сравнения систем управления ремонтом оборудования и выработка рекомендаций по внедрению на предприятии.

Научная новизна исследования состоит в достижении следующих результатов:

1.На основании выявленных связей между процессами, отдельными функциями и потоками данных системы управления ремонтом и обслуживанием оборудования предприятия, разработан комплекс структурных моделей: структурно-функциональная модель, модель потоков данных и инфологическая модель системы.

2. Разработана математическая модель задачи календарного планирования ремонтов и обслуживания технологического оборудования предприятия. Предложены три критерия оптимизации: минимизация функции стоимости, максимальное использование трудовых ресурсов, минимизация общей длительности простоя линий предприятия при ремонте.

3. Проведен анализ методов решения данного класса задач и обоснован выбор метода решения. Разработан алгоритм решения задачи календарного планирования ремонтов оборудования предприятия.

Практическую ценность работы составляют следующие полученные результаты:

1. Разработан программный комплекс, предназначенный для автоматизированного составления оптимальных календарных планов ремонта и обслуживания оборудования предприятия.

2. Разработана структура и определены весовые коэффициенты метрики

для проведения комплексной оценки качества системы управления ремонтом и обслуживанием оборудования предприятия.

3. Проведена оценка качества и классификация восьми систем управления ремонтом оборудования. Даны рекомендации по выбору системы управления ремонтом оборудования для конкретного предприятия.

Апробации работы. Основные результаты выполненных исследований были представлены на следующих выставках и научных конференциях: Всероссийская научно-практическая конференция «Стратегическое управление организациями: Проблемы и возможности современной экономики», г. Санкт-Петербург, 2009 г.; XIII, XIV Международная научно-практическая конференция «Системный анализ в проектировании и управлении», г. Санкт-Петербург, 2009 г., 2010 г.; Всероссийская научно-техническая конференция-выставка «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации»; Общеуниверситетская научная конференция молодых ученых и специалистов, г. Москва, 2009 г.; Всероссийская научно-практическая конференция «Стратегическое управление организациями: теория и практика инновационного развития», г. Санкт-Петербург, 2011 г.

Реализация работы. Научные и практические результаты работы были использованы в ОАО «Кондитерский концерн Бабаевский» при выполнении хоздоговорной НИОКР по разработке и внедрению комплексной системы управления ремонтами оборудования. Разработанный комплекс структурных моделей использован в учебном процессе ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» при подготовке инженеров по специальности 230201 «Информационные системы и технологии», бакалавров и магистров по направлению 230100 «Информатика и вычислительная техника». Разработанный программный комплекс внедрен в ООО «КОНЭКС» для составления календарных планов ремонта оборудования. На программный комплекс получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011617958 РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 89 наименований и 9 приложений.

Содержит 48 иллюстраций, 5 таблиц, общий объем 201 страница.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность работы, определены цель и задачи исследования, научная новизна и практическая ценность работы.

Первая глава посвящена содержательной постановке задачи исследования. Проведен анализ машиностроительной отрасли и ее место в промышленности страны. Одним из способов повышения эффективности производства предприятий машиностроительной отрасли является совершенствование системы управления ремонтом и обслуживанием технологического оборудования предприятия. Проведенный анализ функций ремонтной службы предприятия и ее организационной структуры показал, что одной и основных задач ремонтной службы является планирование ремонтных работ технологического оборудования предприятия. В результате анализа существующих методов планирования выделено два основных: система планово-предупредительного ремонта (ППР); ремонт по техническому состоянию оборудования.

Для решения большой и сложной задачи управления ремонтом и обслуживанием оборудования существуют автоматизированные системы управления ремонтом и обслуживанием оборудования предприятия (англ. Computerized Maintenance Management System (CMMS) и Enterprise Asset Management (EAM)). На основе анализ рынка систем управления ремонтом оборудования выделены следующие группы систем. Первая группа объединяет подсистемы, входящие в состав крупных ERP-систем от мировых производителей бизнес-приложений, вторая группа - это отдельные системы управления ремонтами оборудования, третья группа - это подсистемы созданные сотрудниками ИТ-отделов непосредственно на предприятиях. При внедрении системы управления ремонтом оборудования предприятия получают следующие выгоды: увеличение доли плановых ремонтов на 78%, сокращение аварийных работ на 31%, повышение производительности труда ремонтных служб на 29%, сокращение излишков складских запасов на 21%. Это

показывает, что внедрение автоматизированной системы управления ремонтом оборудования на предприятиях обеспечивает снижение затрат и повышение эффективности производства. Составление календарных планов в существующих системах управления ремонтами, как правило, выполняется по нормативам. При этом не решаются задачи эффективного использования трудовых ресурсов и минимизации общей длительности простоя технологических линий предприятия при ремонте, что ведет к снижению показателей эффективности производства. На основе проведенного анализа сформулированы основные задачи исследования: провести анализ процессов и потоков данных системы и установка связей, анализ методов проектирования и разработка структурных моделей системы; разработка математической модели и метода решения, алгоритма и программного комплекса для решения задачи календарного планирования ремонтов оборудования; проведение оценки качества систем управления ремонтом оборудования и выработка рекомендаций для конкретного предприятия.

Вторая глава посвящена анализу методов и методологий проектирования программных систем и разработке комплекса структурных моделей.

Проведен анализ функций системы управления ремонтом и техническим обслуживанием технологического оборудования предприятия. Анализ методов и методологий проектирования программного обеспечения показал, что в качестве методов моделирования при проектировании системы управления ремонтом и обслуживанием технологического оборудования предприятия предлагается использовать следующие: структурно-функциональные модели БАОТ, диаграммы потоков данных ОРБ и диаграммы «сущность-связь» Е1Ш.

На первом этапе разрабатывается структурно-функциональная модель системы управления ремонтом и обслуживанием оборудования предприятия (рис. 1). На следующем этапе, строится модель потоков данных (рис. 2).

Паспорт

оборудования Персонал

Список запчастей

Нормативы на

ремонт Техническое

я Справочник оборудования

Справочник залчасп1Й

>Справочник норма! V зов на ремонт

Ввод информации

¡Справочник труде

[ Справочник пер

Техническое состояние

эорудования

Время работы/простоя оборудо 1ания

Данные об отказах/поломках об

фудования

Коммерческое предложение

Данные о наличии запчастей

гости работ

1ГН

Анализ работы оборудования

Техническое

состояние оборудовани

Отчет о выполнении^ ремонта

Анализ выполнения ремонтных работ

Заявка на недостающие запчасти

|кж

нал использованных запчастей

ёНаряды на ремонт оборудования

Техническое состояние ¡оборудования

Журнал работы оборудования

Журнал отказов/

шомок оборудования -►

Планирование

закупок материалов

Контракт на закупку импортных запчастей

¡Заказ на

¡закупку_

[отечественных ¡запчастей

[Предложение

Информация о техническом состоянии

Графики ^ТР

Затраты на закупку запчастей

Календарь работ

Заявки на ремонтные работы

Рис. 1. Структурно-функциональная модель системы управления ремонтами

Документация на

оборудование Обелуаиватадай

персонал

Список запчастей и

материалов Нормативная

рмаиия по ремонту

Данные с техническом

состоянии оборудования Заявки механников на

ремонт

Данные о наличии

Зеся информации

Нормативы Щ

Формативы а-з л, й f §емсят Норматив» _ Т J_Персонал_' )

йСпиоох запчастей

Количеств о пс

¡^Техническое с< стояние

Щ Заявки на

Sремойт

ма т е риале а Коммерческое предложение

Данные об отказах/поломках

Данные о времени работы/простоя сбсрудоваяи i

w-писок выполненных ремонтных работ

Данные с стоимости материалов

тупных i атерналсв

Словари

же

Персонал

Журнал движения Щ материалов р

Анализ работы оборудования

Журнал работа

• Техническое с:

Журнал отказ

Заявки на запчасти

Да:

; ные с

НЗ^ИЧИИ

^ало

Журналы состояния :бсрулсвания

ffir~ ~

Заявки на запчасти Ш

Контракты с поставщиками

состс; ние

Зднзда на непостасаше з^дас^ые.^ ,ти

Ии$ормашя с коммерческом пгеддожекш j

£ запасные части

-И

Анализ видолнения ремонтных рабо

Ин£срг аци с Наряды на ремонт j ^емощных { оборудования_Работах

«явяки на ре.чднтн

Сгиссх заявок на ремонт

ff ра**^

10

Наряды на $ ремонт ?§?

11

Журнал I

1L ( работ

Журнал ,л>-ремонтных Щ рабстШ

Оперативных график ПП?

График ПЯР

4x11

»¿панирование закуяск материалов

Контракт

$ импортных : $ Предложени;

у.&ьказ на закупку

no заявке >

ь

Отечественных запчастей

£:5аказ на изготовление

-$£-залчастеи

ВДе;

1ГПГ

Заказ на изготовление запчастей

* а. ля о техническом состоянии

■яды на ремонт оборудования

ал использованных запчастей

санирование ремонтов

•Данные по затратам на фахузку запчастей Заявки на

ремонтные работы календарь работ

ЛПР

I-г

Рис. 2. Модель потоков данных системы управления ремонтами

На основании анализа разработанной DFD модели, выделенных на ней хранилищ данных, атрибутной структуры и их логических взаимосвязей, строится модель «сущность-связь» системы управления ремонтом и обслуживанием оборудования предприятия (рис. 3). По результатам проведенного анализа системы управления ремонтом и обслуживанием оборудования предприятия принимается решение либо о разработке новой системы управления, либо о внедрение уже готовых решений.

Третья глава посвящена разработке математической модели и метода решения задачи календарного планирования ремонтов оборудования предприятия.

Одной из важных задач системы управления ремонтом оборудования предприятия является задача календарного планирования ремонтов технологического оборудования предприятия. Задачи составления календарных планов работ относятся к классу задач, изучаемых в рамках теории расписаний. Развитием данного направления науки занимались известные ученые: Беллман Р., Гэри М., Джонсон С., Брукс Г.Н., Брукер П., Конвей Р., Максвелл В., Миллер JL, Танаев B.C., Шкурба В.В., Гордон B.C., Шафранский Я.М., Прилуцкий М.Х., Норенков И.П., Лазарев A.A. и др.

Сформулируем математическую постановку задачи календарного планирования ремонтов оборудования предприятия. Введем обозначение периода планирования / е [0, ], где t - момент времени на интервале планирования, Т- длительность периода планирования. Дано множество цехов на предприятии:

СЕ ={СЕс), с = Тс, (1)

где СЕс - с-ый цех на предприятии; С - количество цехов на предприятии. Множество линий по производству продукции на предприятии:

и = {Licl},i = 7T;,tLc = L> (2)

<г=1

где Lid - 1-ая производственная линия в цехе с; Lc - количество линий в цехе с, L - количество линий на предприятии.

I

Заявки на ремонт

Состав заявки

Продукция на линии

Выполнение ремонтов (6)

Смены бригады

—| Производитель

I Журнал ремонтных работ по наряду

Персонал (1)

Вид ремонтной работ

Марка оборудсвания(машина)

Плановые ремонтные работы(по

Вид простоя

(кница оборудования

Журналы работы (2)

.Журнал огказов/лоломок

Описание состава ед. оборудования

Спецификация оборудования

Единице измерения

Из расхода материа

, Агрегзт(залчасть.мзтериал)

: Поставщик

| Вид агрегата(зап^асти. материала)

контракта на импорт

Выполнение заявки на изготовление

Строки заявки

Оборудование в цехах (4)

"Л Продукция

JP

>

- j Накладная на запчасти ---

Состав оборудования (5)

=гт

ЭМКИ .....,1

J Вид статуса тех состояния . "Техническое состояние^-

Закупка материалов (3) ]

ihtp кт I-.Уойтрдк-1»-. |

Спецификация

рем

^J Запчасть для графика ППР{по келендэ

Календарь гоарика

Рис. 3. Модель «сущность-связь» системы управления ремонтами

I

Множество марок оборудования:

_ с Lr

МО = {МО (с,1,т)},т = 1,М М d = М, (3)

с=1 / = 1

где МО(с,1,т) - т-ая марка оборудования в линии номер I в цехе с;

Мс1 -количество марок оборудования в линии номер / в цехе с; М - количество

марок оборудования.

Множество единиц оборудования на предприятии:

_ с Lc Md

OB = { OB(c,l,m,i)}, i = U(c,l,m),y£%ZlI(c,I,m)= I, (4)

c=] 1=] m=I

где OB(c,l,m,i) - i-ая единица оборудования марки т в линии номер I в цехе с, 1(с,1,т) — количество единиц оборудования марки т в линии I в цехе с; 7 — количество единиц оборудования на предприятии.

Введем описание ресурсов, необходимых для выполнения работ. Множество трудовых ресурсов, имеющихся на предприятии:

RT ={RTv},V = T7, (5)

где j?7"v - количество ресурса вида v; v - номер вида ресурса (вид ресурса -уровень квалификации рабочих, выполняющих работы); V - количество видов ресурсов.

Множество видов ремонтных работ (техническое обслуживание, текущий ремонт, капитальный ремонт) для каждой единицы оборудования:

VS = {га (c,l,m,i,n)},n = 1,N (c,I,m,i),

С Lc М cl I (с,1 ,т )

ZZZ ZN(c,I,m,i)=N, W

c = l / = I rn = l ¡=1

где VS(c,l,m,i,n) - и-ый вид ремонтной работы для единицы оборудования i марки оборудования т, которая находится в линии I в цехе с; N(c,l,m,i) -количество видов ремонтных работ для единицы оборудования i марки т, которая находится в линии / в цехе с; N - общее количество видов ремонтов.

Множество плановых ремонтных работ для всех единиц оборудования определим как:

SO = {SO(c,l,m,i,n,z)},z = l,Z(c,l,m,i,n),

С Lc Mc, l{c,l,m)N(cJ,m,i)

III I IZ(c,l,m,i,n) = Z, W

C=1 /=1 m=] i= 1 n=1

где SO(c,l,m,i,n,z) - z-ая ремонтная работа вида n для единицы оборудования / марки оборудования т, которая находится в линии / в цехе с; Z(c,l,m,i,n) -количество ремонтных работ вида п для /-ой единицы оборудования марки т, которая находится в линии / в цехе с; Z - общее количество плановых ремонтных работ на рассматриваемом периоде планирования.

Множество трудовых ресурсов необходимых для выполнения ремонтных работ различного вида для каждой единицы оборудования (нормативная информация):

RTO = {RTO(c,l,m,i,n, v)}, (8)

где RTO(c,l,m,i,n,v) - количество трудового ресурса вида v необходимого для выполнения ремонтной работы вида п над /-ой единицей оборудования марки т, которая находится в линии / в цехе с.

Множество директивных (рекомендуемых по нормативам) моментов начала выполнения работ для всех единиц оборудования:

TD = {TD(c,l,m,i,n,z)}, (9)

где TD(c,l,m,i,n,:) - директивный момент начала z-ой работы вида п

единицы оборудования / марки т, которая находится в линии / в цехе с.

Далее опишем варьируемые параметры рассматриваемой задачи.

Множество моментов начала и окончания выполнения работ:

TN = { TN(c,l,m,i,n,z)}, ТК = { TK(c,l,m,i,n,z)}, (10)

где TN(c,I,m,i,n,z) - момент начала, TK(c,l.m,i,n,:) - момент окончания z-ой работы

вида п единицы оборудования / марки т, которая находится в линии I в цехе с.

Формула расчета момента окончания каждой работы:

TK(cJwin,z) = TN(cJwin,z)+f](RTO(cJwi,nv),S(XcJ,mJ,n^ (11) где /,(/?rO(c,/,w,u,v),SO(c,/,»i,/,n,r)) - функция расчета затрат количества

трудовых ресурсов на выполнение z-ой работы вида п единицы оборудования /

марки т, которая находится в линии / в цехе с.

Опишем множество групп одновременно выполняемых работ на всем периоде планирования:

SO' = {sO°K},w = W,SO* с SO, (12)

где SO°№ " н'_ая группа (множество) одновременно выполняемых работ;

W - общее количество групп одновременно выполняемых работ на всем периоде планирования.

Опишем множество одновременно выполняемых работ группы w, которые находятся в состоянии выполнения в период времени

SOI = {s0:(cJ,m,i,n,z)},VS0°(c,l,m,i,n,z) => (TN(so:{c,l,m,i,n,z))e [twVtJvTK(so:{c,l,m,i,n,z))e [rwl,íД (13)

где SO°w{c,l,m,i,n,z) - z-ая работа вида п единицы оборудования /' марки оборудования т, которая расположена в линии / в цехе с и находится в состоянии выполнения в группе w одновременно выполняемых работ; tw/ -начало периода w-ой группы одновременно выполняемых работ; tw2 - конец периода w-ой группы одновременно выполняемых работ.

Для решения задачи календарного планирования на предприятии могут быть использованы следующие критерии оптимизации. Первым критерием оптимизации будет минимизация функции стоимости, т.е. суммы отклонений директивных и фактических моментов начала всех запланированных работ для всех единиц оборудования:

С Lc Мс, 1{с },m)N(c,l,m,i) ZfcJ.m.i ,п)

Fl(SO) = min XEZ L £ Z f2(SO(c,l,m,i,n,z),

S0 c=l /=1 OT= 1 /=1 n=l z=l (14)

TD (с, l, m,i, n, z),TN(c,l,m,i, n, z)), где Fl (SO) - критерий оптимизации по функции стоимости;

f2(SO(...),TD(...),TN(...)) - функция, которая определяет величину стоимости

выполнения работы SO(...) в зависимости от разницы между директивным

сроком начала выполнения работы TD(...) и фактическим началом выполнения

работы ТМ(...), чем меньше отклонение, тем меньше значение функции стоимости; ЯО - множество всех плановых работ.

Вторым критерием оптимизации будет максимальное использование трудовых ресурсов на всех работах, которые находятся в состоянии выполнения:

.40'„а.ЧО КТ0 5о;(с,/,т,/>,г)е.ад; 1-=! (15)

где Р2(80) - критерий оптимизации по трудовым ресурсам; ИТО%,(БО^(с, 1,т,1,п,2)) - количество трудового ресурса вида V, выделенного для выполнения ремонтной работы (с,1,т,1,п,2)\ БО^ - \v-an группа (множество) одновременно выполняемых работ.

Третьим критерием оптимизации будет минимизация общей длительности простоя при ремонте линий предприятия: с к

с=1 (=1 Л*°

т = /, Мс,, г = /, /(с, ш), п = /, # (с,1, т, /), г = 2{с, /, т, /», (! 6)

где РЗ(БО) — критерий оптимизации по длительности простоя линий предприятия; /}(30(...),ТМ(...),ТК(...)) - функция, которая определяет длительность простоя линии I в цехе с на всем периоде планирования, за счет суммирования времени выполнения ремонтных работ 50(...); Мс1 - количество марок оборудования в линии номер I в цехе с; 1(с,1,т) - количество единиц оборудования марки т в линии I в цехе с; А1(с,1,т,1) - количество видов ремонтных работ для единицы оборудования / марки оборудования т, которая находится в линии / в цехе с; Х(с,1,т,1,п) - количество ремонтных работ вида п для /-ой единицы оборудования марки т, которая находится в линии I в цехе с.

Ограничение по трудовым ресурсам для всех групп одновременно выполняемых работ можно описать как:

\JSOl с БО => X Л7;,,

где 50° (с,1,т,1,п,2) - 2-ая работа вида и единицы оборудования / марки оборудования /я, которая расположена в линии / в цехе с и находится в состоянии выполнения в группе и' одновременно выполняемых работ;

Анализ методов решения рассматриваемой задачи показал, что сложность использования, как комбинаторного метода, так и метода динамического программирования связана с экспоненциальным ростом длительности вычислений от размерности задачи. К тому же в задачах календарного планирования на каждом шаге планирования изменяется система ограничений, что затрудняет применение симплекс-метода, как части метода ветвей и границ. Для использования имитационного моделирования необходим большой объем статистических данных, доступ к которым на предприятии обычно затруднен. Таким образом, наиболее перспективным будет выбор эвристических методов. В настоящий момент разработано множество эвристических методов, основанных на применении генетических алгоритмов и их модификаций, позволяющих находить близкое к оптимальному решение задачи календарного планирования с ограниченными ресурсами.

На основании проведенного анализа для решения задачи календарного планирования ремонтов оборудования предприятия был разработан алгоритм построения оптимального календарного плана, базирующийся на генетическом алгоритме. Обобщенная схема этого алгоритма представлена на рис. 4. В начале выполнения алгоритма произвольным образом формируется множество расписаний (начальная популяция - блок 2). Далее созданное множество проверяется на наличие повторяющихся расписаний и выполняется удаление дублей (блок 3). Следующий этап - это случайный выбор двух исходных расписаний (блок 5), на основании их создаются два новых расписания (блоки 7-8). В этих блоках выполняется операция кроссинговер - обмен работами

между расписаниями. В блоке 9 проводится проверка выполнения условия предшествования работ. Если условие не выполняется, то производится «мутация» расписания (блок 10). После выполнения заданного количества операций кроссинговера выполняется удаление дублирующих расписаний (блок 11). В блоке 12 выполняется расчет расписания. Определяется сумма отклонений сроков фактического начала работ от директивных. После этого производится сортировка расписаний и отсев неперспективных расписаний (блок 13). Выполнение блоков 4-14 повторяется до тех пор, пока не будет выполнено условие окончания поиска решения задачи: значение критерия оптимизации лучшего решения не изменяется в десяти последующих популяциях. На рис. 5 представлен график сходимости целевой функции к оптимальному или близкому к оптимальному значению, полученный на основании данных реального предприятия.

Формирована рвспмсвний (М.раз) 2

Уяияцщле лубпирукмаи* рчк-омсакт'. ^

У ца> П}Ч1<(Ирукх1)И>

расписаний ^ ^

Рг»йч«1-пе.е1ролни4

ОТОПИ М«(м*рс<«>МИ»Н|>*Х

расписаний ^ ^

С

Выоогме*«* мутации

Рис. 4. Обобщенная схема алгоритма составления календарного плана

На основе описанного алгоритма был разработан программный комплекс по ведению базы данных оборудования, расчета и построения календарного графика ремонтов и обслуживания технологического оборудования

предприятия.

70000 s Л 60000 s I 50000 к с S 40000 s Cl.

VA.

ï1

.........

a. | 20000 X 5 10000 X Г) 'г

01 23456789 10 11 12 Номер популяции

Рис. 5. График сходимости целевой функции к оптимальному значению В четвертой главе рассматривается решение задачи оценки качества и классификации систем управления ремонтом и обслуживанием технологического оборудования предприятия. В работе использована методика основанная на рекомендациях ГОСТ Р ИСО/МЭК 9126-93. Для оценки качества и сравнения систем управления ремонтом оборудования разных разработчиков была составлена структура метрики качества. Значения коэффициентов важности метрики были определены по результатам опроса 13 экспертов. Результаты согласования экспертных оценок представлены в таблице. На рис. 6 изображены графики изменения распределение экспертных оценок до и после проведения процедуры согласования характеристик качества системы управления ремонтом и обслуживанием оборудования. Оценивались следующие, представленные на российском рынке программного обеспечения системы управления ремонтами оборудования: Ремонт-Эксперт (1С), ИСТОиР (1ТМ), iMaint (DPSI), АСУ РТО (ЭнТехЭко), Datastream (Datastream Solutions CIS), АстроСофтМ (АстроСофт), Global-EAM (Бизнес Технологии), IFS ТОиР (IFS).

Таблица.

Результаты согласования экспертных оценок_

№ Характеристики качества До/после согласования (отсева) экспертов

Число экспертов Экспертная оценка в % Согласованность оценки в %

до после ДО после до после

1 Функциональные возможности 13 ю- 37,7 41,71 68,24 81,25

1 Учет движения оборудования 13 9 11,28 10,78 72,41 92,42

2 Ведение технической документации 13 12 15,59 16,81 80,49 85,71

3 Планирование и анализ выполнения ремонтных работ 13 13 17,95 18,86 84,13 84,13

4 Учет затрат на ремонт оборудования 13 12 15,69 17,24 77,72 81,25

5 Анализ работы оборудования 13 8 13,85 13,47 66,44 85,42

6 Планирование закупок комплектующих 13 9 15,69 15,09 69,84 76,49

7 Способность к взаимодействию 13 10 9,95 7,75 76,29 77,88

2 Эффективность 13 12 28,43 28,68 84,15 85

1 Стоимость внедрения 13 12 48,84 49,53 79,05 84,21

2 Требования к ПО 13 13 51,16 50,47 81,98 81,98

3 Сопровождаемость 13 11 17,25 15,43 74,31 84,29

1 Изменяемость 13 13 46,03 45,18 83,14 83,14

2 Уровень обслуживания 13 10 33,79 35,02 72,41 84,38

3 Тип сопровождения 13 13 20,18 19,8 88,18 88,18

4 Обучаемость 13 10 16,61 14,18 69,05 84,31

1 Учебный центр 13 9 13,12 16,72 57,65 86,36

2 Обучение на рабочих местах заказчика 13 13 49,57 48,67 86,17 86,17

3 Документация 13 7 37,31 34,61 74,19 84,29

На основе составленной экспертами метрики качества системы управления ремонтом и обслуживанием оборудования был проведен расчет комплексных показателей, характеристик и подхарактеристик качества оцениваемых систем. Результаты комплексной оценки качества систем управления ремонтом и обслуживанием оборудования по интегральному критерию качества представлены на рис. 7. Результаты многомерной классификации систем управления ремонтом и обслуживанием оборудования представлены на рис. 8. Для рассматриваемого предприятия наиболее подходящим будет выбор системы из четвертого класса, так как системы,

которые он в себя включает, соответствуют основным требованиям специалистов-экспертов предприятия.

ш

«.26 18.76 31.26 43.76 66.26

оценки

« до соглвсомнмя (68,24%) £ поел« согласования (82,25%)

Характеристика «Функциональные возможности»

1

Я 1 1 1 I в

в I

■ до согласования (84.15%) В после.

X а ра кте р и ста ка « Эффе ктнв а ости»

I

я (74,31%) » после согласования (в4,29%) * до согласоееиия (69,05%) * после сослесоеения (76,39%)

Характеристика «Сопровождаемость» Характеристика «Обучаемость»

Рис. 6. Распределение экспертных оценок для отдельных характеристик

□ функциональные возможности В эффективность

о сопровождаемость □ обучаемость

Рис. 7. Результаты комплексной оценки качества систем управления ремонтами оборудования

и

системы

* 1 класс *2класс в3класс ш4класс

Рис. 8. Результаты классификации систем управления ремонтами

оборудования

В четвертый класс входят две системы IFS ТОиР и Global ЕАМ. По большинству показателей эти системы очень близки между собой. Принципиальная же разница заключается в стоимости внедрения. Исходя из значений весовых коэффициентов, полученных по результатам экспертного опроса специалистов предприятия, стоимость внедрения является одним из важнейших показателей отбора системы. Следовательно, из двух систем рекомендуем ту, у которой этот показатель ниже - это система Global ЕАМ.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. В диссертации содержится решение задачи совершенствования системы управления ремонтом и обслуживанием технологического оборудования предприятия, обеспечивающей повышение эффективности производства и имеющей существенное значение для отрасли знаний автоматизированные системы управления предприятиями и организациями.

2. На основании проведенного анализа функциональных связей и информационных потоков системы управления ремонтом и обслуживанием технологического оборудования предприятия разработан комплекс структурных моделей: структурно-функциональная модель, модель потоков данных и инфологическая модель системы.

3. Разработана математическая модель задачи календарного планирования ремонтов и обслуживания технологического оборудования предприятия. Данная задача относится к классу задач календарного планирования с ограниченными ресурсами. Предложены три критерия оптимизации: минимизация функции стоимости, максимальное использование трудовых ресурсов, минимизация общей длительности простоя линий предприятия при ремонте.

4. В результате анализа вариантов решения данного класса задач был выбран метод и разработан алгоритм решения задачи календарного планирования ремонтов оборудования предприятия.

5. Разработан программный комплекс, предназначенный для автоматизированного составления оптимальных календарных планов ремонта и обслуживания оборудования предприятия, на этот комплекс получено Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2011617958 РФ.

6. По результатам обзора методов оценки качества программного обеспечения выбрана методика, базирующаяся на международном стандарте ГОСТ Р ИСО/МЭК 9126-93. Проведена оценка качества и классификация восьми систем управления ремонтом и обслуживанием оборудования предприятия. На основании анализа полученных результатов даны рекомендации по выбору системы управления ремонтом и обслуживанием оборудования для конкретного предприятия.

7. Научные и практические результаты работы были использованы в ОАО «Кондитерский концерн Бабаевский» при выполнении хоздоговорной НИОКР по разработке и внедрению комплексной системы управления ремонтами оборудования. Разработанный комплекс структурных моделей использован в учебном процессе ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» при подготовке инженеров по специальности 230201 «Информационные системы и технологии», бакалавров и магистров по направлению 230100 «Информатика и вычислительная техника». Разработанный программный

комплекс внедрен в ООО «КОНЭКС» для составления календарных планов ремонта оборудования.

8. Результаты работы целесообразно рекомендовать для использования на предприятиях отраслей машиностроения при проектировании и внедрении систем управления ремонтом и обслуживанием оборудования, а также в высших учебных заведениях при подготовке бакалавров и магистров по направлениям 230100 «Информатика и вычислительная техника» и 230400 «Информационные системы и технологии».

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в журналах, входящих в перечень ведущих периодических изданий ВАК РФ:

1. Мышенков К.С., Романов А.Ю. Обоснование выбора системы управления ремонтами оборудования для промышленного предприятия // Вестник МГТУ «Станкин». Научный рецензируемый журнал. - М.: МГТУ «Станкин», 2011. -№ 4(16). - Т.1. - С. 70 - 75.

2. Мышенков К.С., Романов А.Ю. Метод решения задачи календарного планирования ремонтов технологического оборудования предприятия с использованием генетического алгоритма // Наука и образование: электронное научно-техническое издание / МГТУ им. Н.Э. Баумана. - Эл № ФС 77-30569. ГР № 0421100025. ISSN 1994-0408. www.technomag.edu.ru. -№ 9. - сентябрь 2011.

3. Мышенков К.С., Романов А.Ю. Анализ комплекса взаимосвязанных моделей системы управления ремонтами оборудования промышленного предприятия // Вестник МГТУ «Станкин». Научный рецензируемый журнал. - М.: МГТУ «Станкин», 2011. - № 4(17). - Т.2. - С. 82 - 86. Другие публикации:

4. Мышенков К.С., Романов А.Ю. Система управления ремонтами оборудования, как элемент системы стратегического управления предприятием // Стратегическое управление организациями: проблемы и

возможности современной экономики: Сб. науч. тр. СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2009.-Ч. 1.-С. 77-83.

5. Романов А.Ю. Структурный анализ системы управления ремонтами оборудования кондитерской фабрики // Общеуниверситетская науч. конф. молодых ученых и спец.: Сб. матер. - Отв. ред. С.А. Хуршудян. - М.: Изд. комплекс МГУПП, 2009. - С. 305-311.

6. Мышенков К.С., Романов А.Ю. Модель потоков данных системы управления ремонтами оборудования. // Системный анализ в проектировании и управлении: Сб. науч. тр. XIII Междунар. науч.-практ. конф. - СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2009. - Ч. 1. - С. 349-353.

7. Мышенков К.С., Романов А.Ю. Постановка задачи составления календарного плана ремонтов оборудования предприятия // Системный анализ в проектировании и управлении: Сб. науч. тр. XIV Междунар. науч.-практ. конф. - СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2010. - Ч. 1. - С. 240-243.

8. Мышенков К.С., Романов А.Ю. Оценка качества систем управления ремонтами оборудования для кондитерской фабрики // Стратегическое управление организациями: теория и практика инновационного развития: Сб. науч. тр. Всероссийской науч.-практ. конф. - СПб.: Изд-во Политехи, ун-та,2011.-С. 335-339.

9. Свид. о гос. регистр, прогр. для ЭВМ № 2011617958 РФ. Планирование ремонтов оборудования предприятия на основе генетического алгоритма / Мышенков К.С., Романов А.Ю. - № 2011616166; Заяв. 16.08.2011; Зарегистр. 12.10.2011.

Подписано в печать 11.01.2012 г.

Формат 60x90/16. Заказ 1507. Тираж 100 экз. Усл.-печ. л. 1,2. Печать офсетная. Бумага для множительных аппаратов. Отпечатано в ООО "ФЭД+", Москва, Ленинский пр. 42, тел. 774-26-96

61 12-5/1205

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»

На правах рукописи

Романов Александр Юрьевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ РЕМОНТОМ И ОБСЛУЖИВАНИЕМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

ПРЕДПРИЯТИЯ

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

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Мышенков К.С.

Москва-2011

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................................4

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.............................................10

1.1. Общая характеристика отрасли машиностроения.....................................10

1.2. Описание функционирования ремонтной службы на предприятии........15

1.3. Анализ существующих методов планирования ремонтов оборудования на предприятии.......................................................................................................21

1.4. Анализ эффективности внедрения системы управления ремонтами оборудования на предприятиях.............................................................................31

1.5. Содержательная постановка задачи исследования...................................36

1.6. Математическая модель системы управления ремонтом оборудования предприятия....................................................................................39

1.7. Выводы по главе 1........................................................................................43

2. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ РЕМОНТАМИ....46

2.1. Анализ методов проектирования информационных систем........ ............46

2.2. Разработка структурно-функциональной модели системы управления ремонтами................................................................................................................60

2.3. Разработка модели потоков данных системы управления ремонтами....71

2.4. Разработка информационной модели системы управления ремонтами. 79

2.5. Выводы по главе 2........................................................................................92

3. РАЗРАБОТКА ПОДСИСТЕМЫ КАЛЕНДАРНОЕО ПЛАНИРОВАНИЯ

РЕМОНТОВ ОБОРУДОВАНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ...............................................94

3.1. Математическая модель задачи календарного планирования ремонтов 94

3.2. Анализ методов решения задач календарного планирования................100

3.3. Разработка алгоритма решения задачи.....................................................112

3.4. Описание подсистемы ведения нормативно-справочной информации оборудования и построения календарных графиков........................................119

3.5. Выводы по главе 3......................................................................................125

4. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ РЕМОНТАМИ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЯ...........................................................127

4.1. Анализ методов оценки качества программных систем.........................127

4.2. Методика решения задачи..........................................................................133

4.3. Разработка метрики характеристик качества системы управления ремонтами..............................................................................................................134

4.4. Результаты согласования экспертных оценок.........................................139

4.5. Оценка качества систем управления ремонтами оборудования............148

4.6. Результаты решения задачи классификации систем управления ремонтами оборудования.....................................................................................157

4.7. Выводы по главе 4......................................................................................159

ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................................................................................161

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.......................................................................................163

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Диаграммы потоков данных системы

управления ремонтами.....................................................................172

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Диаграмма классов программного комплекса «Планирование ремонтов оборудования предприятия на основе генетического алгоритма»... 177

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.......................................................................................178

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Сводная таблица сравнительных характеристик качества системы управления ремонтами.........................................................179

ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Результаты согласования экспертных оценок.....................185

ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Графики распределения экспертных оценок..................189

ПРИЛОЖЕНИЕ 7. Акт использования результатов диссертационной работы в ОАО «Кондитерский концерн Бабаевский».........................................................199

ПРИЛОЖЕНИЕ 8. Акт использования результатов диссертационной работы в учебном процессе ФБГОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН»........................................200

ПРИЛОЖЕНИЕ 9. Акт о внедрении программного комплекса «Планирование ремонтов оборудование предприятия на основе генетического алгоритма»....201

ВВЕДЕНИЕ

Машиностроение является одной из основных отраслей экономики. Развитие этой отрасли подразумевает внедрение инновационных технологий, сложного высокотехнологического оборудования, накопление опыта производства, развитие отечественных технологий. Машиностроительная отрасль включает большое количество разнопрофильных предприятий. Для выживания в условиях рынка от предприятий требуется снижение затрат на всех этапах процесса производства, а также обеспечение его непрерывности. Одним из способов обеспечения непрерывности производства является повышение надежности работы оборудования. Внедрение автоматизированной системы управления ремонтами на предприятии позволяет: систематизировать информацию об имеющихся технологических линиях, агрегатах, единицах оборудования, инструментах, запасных частях и хранение этой информации в электронном виде; планировать профилактические и ремонтные работы, контролировать исполнение этих работ; формировать наряды на производство ремонтных работ с указанием детального перечня работ; планировать закупки элементов оборудования, инструментов, запасных частей и принадлежностей; создавать отчетные документы в соответствии с установленными формами; вести учет аварий и внеплановых остановок оборудования. Вопросами повышения надежности работы оборудования путем совершенствования системы управления ремонтом и обслуживанием оборудования занимались следующие ученые: Акбердин Р.З., Смирницкий Е. К., Ахумов A.B., Борисов Ю.С., Власов Б.В., Кришкевич В.А., Гельберг Б.Т., Григорьев С.Н., Пекелис Г.Д., Кабаков B.C., Соловьева М.Х., Логунова Н.Ю., Антоков Н. Н., Дягин Д.С., Анцева Н. В., Климов А.Н., Колегаев Р.Н., Сондалини М., Ховард В., Мур Б., Багадия К. и др.

Опыт зарубежных компаний свидетельствует об чрезвычайно высокой отдаче инвестиций в системы управления ремонтами оборудования и выгоды

от их внедрения. Подавляющее большинство проектов окупается менее чем за полтора-два года. Типовым результатом является сокращение на 20% затрат на ремонтные работы. Анализ исследований зарубежных консалтинговых компаний показал, что внедрение систем управления ремонтами оборудования позволяет получить предприятию следующие технико-экономические результаты: повышение производительности работ; сокращение складских запасов; сокращение аварийных работ; сокращение срочных закупок запчастей. Таким образом, система управления ремонтами оборудования является одним из важнейших элементов для повышения эффективности работы современного предприятия.

Целью работы является повышение эффективности производства за счет совершенствования системы управления ремонтом и обслуживанием технологического оборудования предприятия.

В соответствии с поставленной целью были сформулированы и решены следующие основные задачи:

1. Анализ процессов и потоков данных системы управления ремонтом и обслуживанием технологического оборудования предприятия и установление связей между ними.

2. Анализ методов и методологий проектирования систем управления предприятиями. Разработка комплекса структурных моделей системы управления ремонтом и обслуживанием технологического оборудования предприятия.

3. Разработка математической модели и обоснование метода решения задачи составления календарного плана ремонтов и обслуживания технологического оборудования.

4. Разработка алгоритма и создание программного комплекса для решения задачи календарного планирования ремонтов оборудования предприятия.

5. Проведение оценки качества и сравнения систем управления ремонтом

оборудования и выработка рекомендаций по внедрению на предприятии.

Объектом исследования в данной работе является система управления ремонтом и обслуживанием технологического оборудования предприятия.

Предметом исследования являются модели и методы анализа и проектирования системы управления ремонтом и обслуживанием технологического оборудования предприятия.

Научные исследования проводились на основе теория систем и системного анализа, теории множеств, методов функционального моделирования, моделирования потоков данных, информационного моделирования, методов теории расписаний, методов решения комбинаторных задач, методов оценки качества программных средств, методов экспертных оценок.

Научная новизна исследования состоит в достижении следующих результатов:

1. На основании выявленных связей между процессами, отдельными функциями и потоками данных системы управления ремонтом и обслуживанием оборудования предприятия, разработан комплекс структурных моделей: структурно-функциональная модель, модель потоков данных и инфологическая модель системы.

2. Разработана математическая модель задачи календарного планирования ремонтов и обслуживания технологического оборудования предприятия. Предложены три критерия оптимизации: минимизация функции стоимости, максимальное использование трудовых ресурсов, минимизация общей длительности простоя линий предприятия при ремонте.

3. Проведен анализ методов решения данного класса задач и обоснован выбор метода решения. Разработан алгоритм решения задачи календарного планирования ремонтов оборудования предприятия.

Практическую ценность работы составляют следующие полученные результаты:

1. Разработан программный комплекс, предназначенный для автоматизированного составления оптимальных календарных планов ремонта и обслуживания оборудования предприятия.

2. Разработана структура и определены весовые коэффициенты метрики для проведения комплексной оценки качества системы управления ремонтом и обслуживанием оборудования предприятия.

3. Проведена оценка качества и классификация восьми систем управления ремонтом оборудования. Даны рекомендации по выбору системы управления ремонтом оборудования для конкретного предприятия.

Основные результаты выполненных исследований были представлены на следующих выставках и научных конференциях: Всероссийская научно-практическая конференция «Стратегическое управление организациями: Проблемы и возможности современной экономики», г. Санкт-Петербург, 2009 г.; XIII, XIV Международная научно-практическая конференция «Системный анализ в проектировании и управлении», г. Санкт-Петербург, 2009 г., 2010 г.; Всероссийская научно-техническая конференция-выставка

«Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации»; Общеуниверситетская научная конференция молодых ученых и специалистов, г. Москва, 2009 г.; Всероссийская научно-практическая конференция «Стратегическое управление организациями: теория и практика инновационного развития», г. Санкт-Петербург, 2011 г.

Научные и практические результаты работы были использованы в ОАО «Кондитерский концерн Бабаевский» при выполнении хоздоговорной НИОКР по разработке и внедрению комплексной системы управления ремонтами оборудования. Разработанный комплекс структурных моделей использован в учебном процессе ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» при подготовке инженеров по специальности 230201 «Информационные системы и технологии», бакалавров и магистров по направлению 230100 «Информатика и вычислительная техника». Разработанный программный комплекс внедрен в

ООО «КОНЭКС» для составления календарных планов ремонта оборудования. На программный комплекс получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 201161795 8 РФ.

Первая глава посвящена постановке задачи исследования. Проведен анализ машиностроительной отрасли и ее место в промышленности страны. Описано функционирование ремонтной службы на предприятии. Проведен анализ существующих методов планирования ремонтов оборудования. Проанализирована эффективность внедрения системы управления ремонтом оборудования. Сформулирована содержательная постановка задачи исследования. Описана математическая модель системы управления ремонтом оборудования предприятия.

Вторая глава посвящена анализу методов и методологий проектирования программных систем и разработке комплекса структурных моделей. Проведен анализ существующих методов и методологий проектирования программного обеспечения. На первом этапе разработана структурно-функциональная модель системы управления ремонтами технологического оборудования предприятия. На следующем этапе, на основании уточненной и согласованной с заказчиком функциональной модели, построена модель потоков данных системы управления ремонтами оборудования предприятия. На основании анализа разработанной ББО модели, выделенных на ней хранилищ данных, атрибутной структуры и их логических взаимосвязей, построена модель «сущность-связь» системы управления ремонтами оборудования предприятия.

Третья глава посвящена разработке подсистемы календарного планирования ремонтных работ оборудования. Разработана математическая модель задачи календарного планирования. Описаны три критерия оптимизации: минимизация функции стоимости, максимальное использование трудовых ресурсов, минимизация общей длительности простоя линий предприятия при ремонте. Проведен анализ методов решения задачи календарного планирования ремонтов оборудования предприятия. Разработан

алгоритм решения задачи календарного планирования ремонтов оборудования предприятия. На его основе разработано программное обеспечение для составления календарных графиков ремонта оборудования.

В четвертой главе рассматривается решение задачи оценки качества и классификации восьми систем управления ремонтом и обслуживанием технологического оборудования предприятия. Проведен анализ и описана выбранная методика оценки качества и классификации систем. Описана структура метрики качества системы управления ремонтами оборудования. Проведен анализ результатов согласования экспертных оценок. Описаны результаты оценки качества и классификация восьми систем управления ремонтом. На основании анализа полученных результатов даны рекомендации по выбору системы управления ремонтом и обслуживанием оборудования для конкретного предприятия.

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 1.1. Общая характеристика отрасли машиностроения

Машиностроение по праву считается ведущей отраслью промышленности страны. Именно ее развитие отражает уровень научно-технического потенциала и обороноспособности России. Машиностроение определяет перспективы индустрии в мире в целом. В развитых странах на долю этой отрасли приходится более 1/3 общего объема промышленной продукции: в Японии -50%, в Германии - 48%, в Швеции - 42%, в США - 40%, во Франции - 38%, в Великобритании - 36% [52]. Машиностроительный комплекс включает в себя соответственно машиностроение и металлообработку, ремонтное производство, а также малую металлургию и является материальной базой технического перевооружения. От него в решающей степени зависит производительность общественного труда и научно-технический прогресс. Предприятия этой отрасли тесно связаны между собой и с производственными мощностями всех других отраслей хозяйства. Главная задача машиностроения - обеспечение всей отрасли народного хозяйства инновационнымивысокоэффективными машинами и оборудованием; повысить технический уровень и конкурентоспособность продукции на внешнем рынке; осуществить быстрый переход на производство новых инновационных машин и механизмов, способных обеспечить многократный рост производительности труда и внедрение прогрессивных технологий; повышение уровня механизации и автоматизации всех стадий производственной разработки образцов до массового выпуска готовых изделий [52,61]. Ведущими отраслями комплекса являются общее машиностроение, электротехника и радиоэлектроника, транспортное машиностроение, а также производство ЭВМ и конторского оборудования. На современном этапе наибольшим динамизмом отличаются наукоемкие подотрасли машиностроительного комплекса: производство ЭВМ,

телекоммуникационного оборудования, ракетно-космической техники, промышленных роботов и средств автоматизации [33].

Современное машиностроение многопрофильно, оно включает в себя больше сотни подотраслей и производств, является самой сложной и дифференцирова