Методология организации согласованных механизмов управления процессом конструкторско-технологической подготовки производства на основе информационно-технологических моделей

Размещено на http://www.allbest.ru/

МЕТОДОЛОГИЯ ОРГАНИЗАЦИИ СОГЛАСОВАННЫХ МЕХАНИЗМОВ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА НА ОСНОВЕ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ

Специальность: 05.02.22 - Организация производства (машиностроение)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

ХАЙМОВИЧ ИРИНА НИКОЛАЕВНА

Cамара, 2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева»

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Морозов Владимир Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Гришанов Геннадий Михайлович

доктор технических наук, профессор Семенов Владимир Семенович

доктор технических наук, профессор Попов Петр Михайлович

Ведущая организация: открытое акционерное общество «Волгабурмаш» (г. Самара)

Защита состоится 26 июня 2009 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д212.215.03 при ГОУ ВПО «Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева» (СГАУ) по адресу: 443086, г. Самара, Московское шоссе, 34.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СГАУ.

Автореферат разослан ________ 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат технических наукКлочков Ю.C.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы определяется тем, что в современных условиях интеграции предприятий в мировую экономику при быстром изменении спроса и предложения стратегически важной для обеспечения конкурентного развития предприятия является его способность к решению задач: динамического развития и оптимизации деятельности на основе новейших бизнес-технологий; снижения себестоимости и стоимости продукции при одновременном совершенствовании ее технических и потребительских характеристик; обеспечения высокого качества производства и продукции на всех этапах жизненного цикла; максимальной информатизации и автоматизации бизнес-процессов; обеспечения гибкости и адаптивности технологии производства.

Способность решения указанных задач определяется эффективностью действующих процессов конструкторско-технологической подготовки производства (КТПП), при этом важнейшей задачей этого вида подготовки производства является устранение противоречий между конструкторскими и технологическими процессами.

Значительный вклад в развитие теории управления организационными системами внесли многие отечественные и зарубежные ученые, в том числе Багриновский К.А., Волкович В.Л., Гермейер Ю.Б., Засканов В.Г., Ириков В.А., Новиков Д.А., Морозов В.М., Гришанов Г.М., К. Arrow, T. Croves, O. Hart, R. Radner и другие. Несмотря на большое число публикаций, посвященных организационным системам, исследованию и разработке механизмов их функционирования и взаимодействия, на сегодняшний день не сформирована методология организации согласованного взаимодействия процессов в КТПП при принятии проектных решений с учетом гибкости проектируемых структур.

Вместе с тем, совершенствование организации производства в процессе конструкторско-технологической подготовки невозможно без разработки моделей и методов оптимизации бизнес-процессов на основе теории управления проектами.

Исследования в области управления проектами выполнены зарубежными и российскими учеными, такими как М. Хаммер, Дж. Чампи, М. Робсон, Ф.Уллах, Д. Мартин, Г.Н. Калянов, Р.А. Фатхутдинов, Е.Г. Ойхман, Э.В. Попов, В.И. Воропаев, П.В. Кутелев, И.В. Мишурова, Разу М.Л. и пр. В этих работах рассмотрены состав, порядок, последовательность и методы проектирования в ходе реинжиниринга промышленных предприятий и реализации процессов эволюции бизнес-систем к оптимальному для современных условий уровню организации производства. Однако проблемы описания бизнес-процессов и последующего реинжиниринга производства и научно обоснованной реорганизации управления на основе управления проектами для конструкторских и технологических подразделений предприятий недостаточно изучены.

Вместе с тем, нерешенной остается проблема разработки инновационной методологии оптимизации бизнес-процессов КТПП с перераспределением информационного ресурса на основе проектного управления и взаимодействия внутри конструкторских и технологических подразделений. Для внедрения данной методологии потребуется проектирование новых организационных систем для принятия решений в КТПП на основе поэтапного привлечения инвестиций в условиях ограничения по ресурсам и уменьшения нереализованных проектов.

Проблемам внедрения новых информационных систем в организации производства посвящено значительное количество работ. Среди наиболее известных работ, посвященных организации производства и методам проектирования и оценки информационных систем в этой области, следует отметить работы российских ученых: Куликовой Л.Ф., В.В. Липаева, А.М.Вендрова, С.А. Орлова, Е.З. Зиндера, И.Ю. Тудера, А.Я. Меламеда, Д.Ю.Журавлева и др. Среди зарубежных можно выделить работы таких авторов, как G. Booch, E. Yourdon, I. Jacobson, D. Longstreet, B. Boem,R. Ganter и др. В то же время довольно мало внимания уделяется проблеме внедрения информационной среды при ограниченных ресурсах.

Таким образом, вышеперечисленные проблемы являются актуальными, и их решение имеет особо важное значение для теории и практики организации производства.

Целью исследования является повышение эффективности процессов конструкторско-технологической подготовки производства на основе выбора механизмов согласованного взаимодействия между конструкторскими и технологическими службами с учетом улучшения качества изделий с использованием функциональных и информационных системных моделей.

Данная цель предполагает решение следующих конкретных задач исследования:

- провести анализ и оценку действующих механизмов взаимодействия, сформулировать актуальные проблемы, возникающие в задачах организации процессов конструкторско-технологической подготовки производства, определить направления их совершенствования и выделить роль механизмов согласованного взаимодействия в организационной системе;

- разработать комплекс взаимосвязанных математических моделей принятия решений по определению надежности изделия конструкторскими и технологическими службами;

- выявить и отобразить в математическую схему противоречивые ситуации при организации процессов конструкторско-технологической подготовки производства с учетом надежности изделия;

- на основе методов математического моделирования сформулировать постановку задачи и разработать методологический подход формирования механизмов согласованного взаимодействия процессов конструкторско-технологической подготовки производства, обеспечивающих высокое качество изделия;

- обосновать эффективность организации механизмов согласованного взаимодействия и показать практическое их применение к решению задач обеспечения высокой надежности изделия как основной характеристики его качества; конструкторский технический надежность реинжиниринг

- определить технические и организационные факторы повышения качества для конструкторских и технологических служб;

- разработать инновационную методологию, реализующую сбалансированное и согласованное взаимодействие между центром, конструкторами и технологами;

- разработать методологию реинжиниринга бизнес-процессов КТПП с перераспределением информационного ресурса и оптимизацией данных.

Объектом исследования является организация процессов конструкторско-технологической подготовки производства промышленных предприятий.

Предметом исследования являются механизмы взаимодействия между конструкторскими и технологическими службами в процессе функционирования организационной системы.

Научная новизна состоит в следующем: разработана методология сбалансированного взаимодействия конструкторов и технологов в процессе конструкторско-технологической подготовки производства, ориентированная на повышение качества выпускаемых изделий.

В частности:

- разработан комплекс взаимосвязанных математических моделей принятия решений по определению надежности изделия конструкторскими, технологическими и производственными службами;

- сформированы условия согласованного взаимодействия в конструкторско-технологической подготовке производства;

- определены технологические и организационные факторы, позволяющие оценить надежность деталей узлов и изделия в целом;

-разработан методологический подход формирования механизмов согласованного взаимодействия процессов конструкторско-технологической подготовки производства, обеспечивающих высокую надежность изделия;

- разработаны информационно-технологические модели бизнес-процессов конструкторско-технологической подготовки производства с оптимизацией процессов и данных;

- разработана методология оценки эффективности процессов подготовки производства на основе функционально-стоимостного анализа по информационно-технологическим моделям управления проектами;

- разработана система критериев верификации моделей конструкторско-технологической подготовки производства;

- спроектирована и обоснована организационная система управления внедрением инновационной методологии согласования интересов конструкторско-технологической подготовки на основе инвестиционного проекта с учетом требований заказчика, повышающая качество изделий.

Практическая ценность исследования. Разработанная инновационная методология управления коммуникациями при реинжиниринге бизнес-процессов КТПП как объектов проектного производства позволяет: сократить сроки проведения конструкторских и технологических проектов и, соответственно, всего процесса производства в целом; повысить качество технических решений в целом для объектов машиностроительного производства; обеспечить повышение конкурентоспособности предприятия в условиях рыночной экономики; обеспечить эффективное использование трудовых и информационных ресурсов при выполнении конструкторско-технологических работ в условиях проектного производства.

Разработанный прикладной программный пакет позволяет выполнить имитацию инвестиционного процесса функционирования организационной системы с реинжинирингом бизнес-процессов КТПП.

В результате проведенных в диссертационной работе исследований разработанные предложения позволяют совершенствовать организацию проектного производства в КТПП на базе структурного системного анализа и функционально-информационного моделирования процесса проектирования.

Разработанные методики, программное обеспечение и предложенные рекомендации могут быть применены при реорганизации и реинжиниринге бизнес-процессов и для построения организационных структур проектных подразделений.

Внедрение результатов исследования. Предложенные модели и методы нашли применение при реинжиниринге бизнес-процессов проектных подразделений с учетом внедрения организационной системы на основе инвестиционного процесса на ОАО «Волгабурмаш» и СМЗ «Аlcoa».

Результаты диссертации нашли применение в учебном процессе по подготовке инженеров-технологов в Самарском государственном аэрокосмическом университете и специалистов в области информационных технологий в Международном институте рынка.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на:

Всероссийской научно-технической конференции «Управление и контроль технологических процессов изготовления деталей в машиностроении» - Уфа, 1995 г.;

Всероссийской научно-технической конференции «Управление и контроль технологических процессов изготовления деталей в машиностроении» - Уфа, 1996 г.;

Международной научно-технической конференции «Металлодеформ - 99» - Самара, 1999 г.;

межрегиональной научно-методической конференции «Актуальные проблемы развития университетского и технического образования в России» - Самара, СГАУ, 2004 г;

межвузовской научно-методической конференции «Актуальные проблемы университетского образования» - Самара, СамГТУ, 2003 г.;

Международной научно-технической конференции «Металлофизика, механика материалов и процессов деформирования. Металлдеформ - 2004/2», Самара - 2004 г.;

Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы современного социально-экономического развития: образование, наука, производство» - Самара, 2004 г.;

2-я международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современного социально-экономического развития: образование, наука, производство» - Самара, МИР, 2006 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 30 работ, в том числе 11 из них опубликованны в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных Высшей аттестационной комиссией. Также опубликованы монографии «Информационные системы в экономике и управлении», «Разработка производственной среды внедрения информационных систем конструкторско-технологической подготовки производства при ограничениях на ресурсы» и учебные пособия «Информационные технологии в промышленности», «Основы информационных систем и технологий».

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы.

Работа содержит 307 страниц текста, включая 65 рисунков, 50 таблиц. Список используемой литературы составляет 151 наименование.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении на базе анализа изменения условий хозяйствования предприятий показана актуальность темы диссертации (совершенствование методологии проектного управления в КТПП на основе организационной системы), сформулирована проблема, определены цель и задачи работы.

Первая глава посвящена анализу современных методик, описывающих процессы КТПП в структуре происходящих инновационных процессов в управлении производством. Инновации в управлении производством основаны на стандартах, регламентирующих деятельность предприятия. Среди них прогрессивным является международный стандарт управления предприятием - ERP, в котором выявлен основной блок, необходимый для принятия управленческих решений на первых этапах разработки проекта по изготовлению конкурентоспособного изделия - КТПП. Данный стандарт не регламентирует подготовку производства как объект управления проектами.

В рамках проектного управления, реализующего процессы КТПП, невозможно провести согласование интересов конструкторских и технологических подразделений, между которыми имеются противоречия. Для реализации процесса согласованного управления КТПП объект исследования рассматривается как организационно-техническая система (ОТС) с активными элементами, вводится понятие ОТС как иерархической системы, образованной совокупностью объектов - активных элементов и связей между ними, которые осуществляют процессы подготовки производства.

Работы в области теории активных систем явились основой для расширения круга рассматриваемых задач по организации согласованного управления. В диссертации теоретические исследования и практическое применение полученных результатов сосредоточены на задачах принятия управленческих решений, обеспечивающих согласование интересов конструкторов и технологов.

В работе проанализированы подходы к рассмотрению процессов КТПП с позиций проектного управления, приведен анализ тенденций в этой области в России и за рубежом.

Улучшения в области управления проектами за рубежом осуществляются за счет управления конфигурацией проекта и командой проекта, за счет развития компьютерных технологий управления проектами, стандартизации процессов управления проектами и применением системного анализа. В России улучшения происходят за счет развития методов программно-целевого управления и создания программных комплексов управления проектами, то есть вся область управления проектами может быть улучшена за счет оптимизации управления коммуникациями и формированием ОС для управления проектами.

Основой управления проектами является информационно-технологическая модель, которая формируется на использовании методологии проектирования систем SADT, закрепленной в стандарте моделирования бизнес-процессов IDEF0. Методология SADT применена на следующих этапах организационно-управленческой диагностики: при анализе системы целей и поддержки стратегий предприятия, при анализе укрупненных функций и процессов управления, при анализе информационных систем предприятия.Поставлена проблема разработки и внедрения инструментария для моделирования ОТС КТПП. Для КТПП выявлен жизненный цикл программного обеспечения (ЖЦ ПО) с изменением требований в процессе проектирования, т.е. спиральный цикл. Рассматриваются средства моделирования процесса производства ИС (SADT -диаграммы, графы, многослойные графы, сети Петри, сетевые диаграммы, PERT - диаграммы), предложен комбинированный метод производства ИС: для описания статики использовать графовое представление, для проектирования динамических характеристик предлагаются сети Петри.

Рассмотрены методы моделирования процессов КТПП - объектно-ориентированный и структурный, выявлены их недостатки, заключающиеся в следующем:

1) не определены критерии, определяющие границы проекта по составу объектов предметной области в условиях ограниченных (фиксированных) ресурсов;

2) ограничения по сложности и размерности модели данных на стадии анализа для моделирования предметной области в КТПП из-за большого количества функциональных и информационных элементов на каждой стадии итерационного процесса разработки ИС.

Методология инновационного подхода к управлению КТПП на машиностроительном предприятии представлена в виде схемы на рисунке 1, где предмет исследования является организационно-технологической системой (ОТС), реализующей управление процессами на основе проектного, а для разработки инструментария используется механизм математического моделирования. ОТС, управляющая процессами в данной системе, обладает признаками: целостности, наличия внешней среды, наличия подсистем и цели - и может быть отнесена к классу активных систем. Процессы в системе основаны на признаках проектного управления, которое является динамическим, целостным, сплошным, объективным и внутренним. Инструментарий для управления ОТС основан на признаках моделирования, оптимальности и модульности. В итоге удается поставить задачу управления КТПП на основе ОТС, состоящей из математических моделей объектов организационной системы и информационно-технологической модели процессов внутри системы.

Во второй главе решается проблема устранения противоречий при взаимодействии конструкторских и технологических подразделений на основе согласованного управления как основного инструмента повышения эффективности функционирования организационной системы.

Так как все производственные и функциональные подразделения предприятия связаны информационно и технологически между собой, то выпуск изделия зависит от их совместной, согласованной деятельности. На рисунке 2 представлена схема взаимосвязи конструкторско-технологической службы между собой и производственными подразделениями, в которой отмечены и обратные корректирующие связи по различным параметрам: объемам, качеству, ценам реализуемого изделия и другие. Реализация представленной схемы должна быть обеспечена соответствующими организационными механизмами взаимодействия между субъектами приведенной системы. Рассмотрим в соответствии с представленной схемой организационный механизм взаимодействия между субъектами системы.

Крупные промышленные комплексы имеют, как правило, матричную структуру управления, в которой на иерархическую организационную вертикальную производственную структуру накладывается «горизонтальная» функциональная структура. Особенность таких структур состоит в том, что исполнители могут быть одновременно подчинены нескольким управляющим органам (центрам), функции которых могут быть различными. Например, технолог в цехе одновременно подчинен начальнику цеха, а функционально - начальнику технологической службы, который определяет его квалификацию. Специфика таких систем заключается в том, что в них возникает взаимодействие между центрами, равновесие в которых имеет сложную структуру. Центры, действуя совместно в режиме сотрудничества, обеспечивают высокую эффективность деятельности предприятия с минимальными затратами на используемые ресурсы. Однако сотрудничество между субъектами производственной системы обеспечивается выбором соответствующих механизмов взаимодействия. Руководитель организационной системы (предприятия) (РОС) заинтересован в результатах деятельности технологических, конструкторских, производственных подразделений и осуществляет их стимулирование в зависимости от этих результатов.

Рис. 1 Методология инновационного подхода к управлению КТПП как ОТС на основе комплекса моделей

Рис. 2 Схема взаимосвязи между субъектами организационной системы

Деятельность технологов направлена на выбор такой технологии изготовления деталей, узлов и конечного изделия, которая позволяет выпускать изделие в нужном количестве и с заданным качеством, то есть результатом деятельности технологов является технологический проект изготовления деталей, узлов, изделия, обеспечивающий выпуск продукции в соответствии с требованиями рынка. Руководитель технологической службы (РТС) получает от РОС бюджетные средства за результаты деятельности его сотрудников, зависящих от их квалификации, и стимулирует их в зависимости от квалификации, а также поощряет за результаты деятельности конструкторов.

Деятельность конструкторов направлена на выбор такой конструкции детали, узла, изделия, которая обеспечивает его необходимую надежность в процессе эксплуатации. Качество изделия влияет на его цену и, следовательно, на эффективность функционирования производственной системы. Руководитель конструкторской службы (РКС) получает от РОС финансовые ресурсы за результаты деятельности его сотрудников, зависящих от их квалификации, и стимулирует их в зависимости от квалификации.

Руководитель производственного подразделения (РПП) заинтересован в результатах деятельности технологов и осуществляет их стимулирование в зависимости от этих результатов, а также стимулирует своих сотрудников в зависимости от результатов их деятельности и квалификации. На рисунке 3 представлен фрагмент матричной структуры организационной системы, включающий функциональные и производственные подразделения.

В рамках рассматриваемой модели взаимодействия участников системы (руководители функциональных, производственных подразделений и их сотрудники, руководитель организационной системы) в работе анализируются равновесные состояния и обосновывается роль руководителя системы в целом, который выбором параметров организационного механизма взаимодействия согласует интересы функциональных и производственных подразделений, побуждая их, соответственно, эффективно управлять деятельностью сотрудников и повышать их квалификации.

Рис. 3 Матричная структура взаимодействия

Целевые функции участников организационной системы, представленной на рисунке 3, имеют вид:

(1),

,(2)

,(3)

,(4)

,(5)

,(6)

,(7)

где D(H,у) - функция дохода организационной системы; ,, - бюджетные ресурсы, выделяемые конструкторскому, технологическому и производственному подразделениям со стороны руководителя организационной системы (РОС); ,,- функции стимулирования конструкторского, технологического и производственного подразделений; - функция стимулирования i-того конструктора со стороны технологического подразделения; - функция стимулирования j-того технолога со стороны производственного подразделения; - функция стимулирования сотрудников s- того производственного подразделения; ,,- функции затрат конструкторского, технологического и производственного подразделений; - функции затрат l-того сотрудника s-того подразделения; H - качество (надежность) изделия; ,, - квалификация, соответственно, конструктора, технолога, сотрудника производственного подразделения.

Содержательно конструктор, подчиненный руководителю конструкторского подразделения (РКП), выбирает свою квалификацию и конструкцию узла или изделия, обеспечивающую его надежность и выпуск в количестве у. РОС получает от выбора уровня качества доход, равный D(Н,у), и выплачивает РКП бюджет . Вознаграждение конструктора складывается из двух составляющих, получаемых от технологического подразделения и зависящих от конструкции (ее качества) и стимулирования , получаемого от РКП и зависящего от его квалификации. Вторая составляющая оплаты может рассматриваться как тарифный оклад, не зависящий от выбираемого качества изделия. Затраты конструктору по выбору качества H зависят от его квалификации . Повышение или поддержание квалификации конструктора требует от РКП затрат .

Технолог, подчиненный руководителю технологического подразделения (РТП), выбирает свою квалификацию и технологический проект изготовления узла или изделия, обеспечивающий выпуск изделия в количестве у. Руководитель организационной системы (РОС) получает от выбора технологии доход, равный D(Н,у), и определяет РТП и РПП бюджеты и . В рамках полученных бюджетных ресурсов РПП стимулирует подчиненного ему технолога в соответствии с функцией , а РТП стимулирует технолога в зависимости от его квалификации по функции . В связи с этим вознаграждение технолога складывается, так же как у конструктора, из стимулирования, получаемого от РПП и зависящего от выпуска изделий в количестве у, и стимулирования от РТП, зависящего от его квалификации . Затраты технолога по выбору технологии, обеспечивающей выпуск изделия в объеме у, зависят от его квалификации . Повышение квалификации технологов требует от РТП затрат . Отметим, что в рамках своего бюджета РПП стимулирует подчиненных ему сотрудников в зависимости от объема выпускаемой продукции и профессиональной квалификации в соответствии с функцией .

Предположим, что каждый из сотрудников конструкторского, технологического, производственного подразделений выбирает решение в соответствии с принципом рационального поведения. Это означает, что каждый сотрудник при известных функциях стимулирования со стороны функциональных и производственных подразделений стремится своим выбором максимизировать свою целевую функцию: конструктор - целевую функцию (5), технолог - (6), производственник - (7).

В рассматриваемой модели матричной структуры задача взаимодействия, решаемая с точки зрения руководителя организационной системы, заключается в определении РОС бюджетных средств, побуждающих руководителей функциональных и производственных подразделений выбирать такие стратегии, которые максимизировали бы целевую функцию РОС (1). В свою очередь, руководители функциональных и производственных подразделений при заданных со стороны РОС объемах бюджетных средств решают задачу определения систем стимулирования своих сотрудников, побуждающих их выбирать такие стратегии, которые максимизировали бы целевые функции РКП (2), РТП (3), РПП (4).

Основная трудность при решении задач взаимодействия заключается в том, что модели принятия решений по выбору параметров организационной системы в ограничениях содержат модели оптимизационных задач нижних уровней. В связи с этим, в работе такие задачи согласованного взаимодействия решаются путем независимого рассмотрения задач согласованного взаимодействия нескольких двухуровневых иерархических систем - задач верхней и нижней иерархии.

Организационная система, представленная на рисунке 3, состоит из главного центра в лице РОС на верхнем уровне и трех промежуточных центров в лице функциональных и совокупности производственных подразделений, подчиненных РОС, и множества сотрудников нижнего уровня, подчиненных функциональным и производственным подразделениям. Такая организационная система разбита на четыре двухуровневые подсистемы. Первая двухуровневая система состоит из РОС и трех подчиненных ему подразделений (верхняя иерархия), остальные три двухуровневые системы состоят из одного подразделения и подчиненных ему сотрудников. РОС определяет такое качество изделия и такой объем его выпуска, который максимизирует его прибыль и одновременно минимизирует расходы на содержание подразделений. Каждое подразделение, обладая свойством целенаправленного поведения, стремится максимизировать собственную целевую функцию путем выбора таких заданий на параметры подсистем, которые в совокупности совпадают с установленными верхней иерархией этому подразделению. В этом случае отсутствует конфликт (противоречие) между центром и подсистем нижнего уровня в двухуровневой подсистеме.

Сотрудники осуществляют реализацию заданных параметров нижней иерархии, руководствуясь при этом собственными целевыми функциями, множествами допустимых параметров. Таким образом, организационная система верхней и нижней иерархии являются двухуровневыми подсистемами, которые взаимодействуют друг с другом через промежуточные центры.

Математическая модель задачи согласованного взаимодействия в рассматриваемой организационной системе имеет следующий вид.

Модель задачи принятия решений РОС:

.(8)

РОС выбирает эффективную стратегию при условии, что Если все неравенства выполняются, то это означает, что с ростом качества, объема выпускаемых изделий, повышения квалификации сотрудников подразделений прибыль предприятия увеличивается.

Модель задачи принятия решений РКП:

.(9)

Модель задачи принятия решений РТП:

.(10)

Модель задачи принятия решений РПП:

.(11)

Модель задачи принятия решений сотрудником конструкторского отдела:

.(12)

Модель задачи принятия решений сотрудником технологического отдела:

.(13)

Модель задачи принятия решений сотрудником производственного подразделения:

.(14)

Решением задачи взаимодействия является область параметров функции стимулирования, которая наиболее выгодна для РОС. В то же время, эта область позволяет ставить и решать задачи выбора параметров, оптимальных с точки зрения функциональных подразделений и их сотрудников.

Используя механизм материального стимулирования удается получить несколько вариантов конструкторско-технологических решений в виде матрицы, позволяющей определить необходимую надежность изделия.

Таким образом, в настоящей главе рассмотрена матричная иерархическая организационная структура управления, в которой учитывается взаимодействие между руководителями организационной системы и функциональными руководителями. Получено решение задачи выбора механизма согласованного взаимодействия и определена область компромисса, представляющая собой множество таких стратегий руководителей, которые являются равновесными. Исследована роль РОС в обеспечении эффективного функционирования организационной системы в целом.

В главе 3 рассматриваются факторы, проводится их оценка для решения задач повышения надежности в конструкторской и технологической службах.

К факторам повышения надежности отнесены технические и организационные. Техническими факторами повышения надежности детали являются: материалоемкость; применение высокопрочных новых материалов; геометрия детали, оптимизированной на основе прочностных расчетов с использованием математических моделей высокого уровня; использование эвристических решений, обладающих признаками патентной новизны (новых элементов); степень соответствия аналогам с повышением показателя надежности; наличие программы доводки с анализом «узких» по надежности мест; использование лучшего покупного аналога.

Полученная в работе оценка факторов используется как исходная информация в задачах принятия решений (8), (9), (10) при выборе надежности конструкции деталей, узлов изделия.

К организационным факторам отнесены: уровень развития информационно-консалтинговых услуг, компетенция менеджеров, опыт работы в области создания конструкции или технологии, квалификация специалистов в службах, степень соответствия средств технического оснащения потребностям конструкторов или технологов, уровень средств технического оснащения конструкторских или технологических отделов. Уровень использования показывает необходимое значение фактора для решения конструкторских и технологических задач, степень использования определяет имеющееся значение этого фактора в службе.

Модель качественной оценки развития организационно-технической деятельности в соответствующих службах оценивается по матрице свертки и имеет вид:

,(15)

где - агрегированная оценка по интегральному критерию «уровень организационно-технической деятельности», - весовой коэффициент, который принимает два значения 0 и 1 (0 - фактор есть, 1 - фактора нет); - частный критерий (n - уровень фактора в дихотомическом дереве, q - порядковый номер фактора), - агрегированная оценка по интегральному критерию, соответствующему технологии для n-ой детали; - заданная величина агрегированного показателя, как правило, его минимальный допустимый уровень.

Данная модель позволяет определить затраты на проведение организационных мероприятий по повышению надежности в технологической службе.

Для информационного управления КТПП формируются данные на основе математической модели, которые являются объектами жизненного цикла изделия (ЖЦИ) иерархического вида, описанные с использованием теории множеств.

Структурой верхнего уровня является выпускаемое предприятием изделие. На нижнем уровне иерархии располагаются неделимые детали. Определена модель структуры изделия, изготавливаемого на производстве, следующим образом:

A₁= < {M^sl(U_i)}, >;(16)

M^sl(U_i) = <{U_j | U_i>U_j} >,

Ui	- элемент изделия: сборочная единица, деталь и т.д.
MslMsl	- отношение полного порядка (древовидное отношение), определяющее иерархию элементов изделия.
{ Uj | Ui>Uj}	- множество элементов (деталей, сборочных единиц) Uj, входящих в состав вышестоящего элемента (сборочной единицы) Ui.

Модель сети процессов конструкторско-технологической подготовки производства описывается как следующая их совокупность:

A₂ = < {M^sl(P_i)}, ш >, где(17)

M^sl(P_i) = < { P_j | P_iш_>P_j}, M^ш (P_i)>, где

Pi	- процесс. При этом Pi - неделимая технологическая операция, если не существует пары подпроцессов Pk и Pl таких, что Piш>Pk Piш>Pl
ш MslMsl	- отношение частного порядка (древовидное отношение).
{ Pj | Piш>Pj}	- множество бизнес-подпроцессов Pj, реализующих процесс Pi.
Mш(Pi)	- модель отношения, определяющего последовательность выполнения подпроцессов, реализующих процесс Pi.

Для каждого процесса на производстве определено связанное с ним подразделение организационной структуры. В связи с этим иерархическая структура организационной системы представлена следующим множеством:

A₃ = < {M^sl(O_i)}, >;(18)

M^sl(O_i) = <{ O_j | O_i>O_j}, S_i, (S_i) >,

Oi	- подразделение КТПП;
MslMsl	- отношение частичного порядка (древовидное отношение), определяющее иерархию оргструктур;
{ Oj | Oi>Oj }	- множество подразделений Oj, входящих в структуру вышестоящего подразделения Oi;
Si	- множество сотрудников (должностей), работающих непосредственно в данном подразделении, т.е.: SiSj = , j | Oi>Oj
(Si)	- отношение частичного порядка, задающее внутреннюю подчиненность (субординацию) сотрудников подразделения Oi.

Определена структура моделей процессов P_j при изменении жизненного цикла изделия.

P_j = ( В(P_j), Pв^E(P_j)^, Pв^C(P_j) ),где (19)

В(P_j) = {в_i(P_j)}- множество дескриптивных атрибутивных свойств;

Pв^E(P_j)={p^E_i(P_j)}- множество параметров управления, воздействие на которые через отображение E влияет на течение процесса P_j, т.е. обеспечивает управляемость процесса;

Pв^C(P_j)={p^C_i(P_j)} - множество параметров контроля, значения которых обеспечивают наблюдаемость процесса P_j через отображение C.

Элементы множества В(P_j) содержат общее описание процесса, опирающееся на нормативный документ. Это требование реализуется через отношение _P документирования процессов.

_P = {(в_i(P_j), D_k)}, P_j - документирование процессов, где (20)

D_k - документация предприятия,

_PE={(p^E_i(P_j),D_k)}, p^E_i(P_j)-документирование параметров управления, (21)

_PC={(p^C_i(P_j),D_k)}, p^C_i(P_j)-документирование параметров контроля(22).

При документировании хода процесса его итоги фиксируются через систему отчетности. Структура отчета имеет вид:

R = (t, {d_i}, ),где (23)

t - момент времени актуальности отчета в жизненном цикле документа;

{d_i} - множество показателей отчета (данные);

- специальное отношение на множестве {d_i}, определяющее форму («бланк») отчета. При этом {_i}- количество реестров в виде отчетов предприятия.

Для форм отчетов также вводится отношение документирования:

_R = { (_i, D_k) }, _I (24)

Система отчетности предприятия включает в себя отчеты по параметрам процессов, состояниям элементов, составу изделия и средствам обеспечения. Каждому отчету ставится также в соответствие подразделение или сотрудник, ответственный за составление данного отчета:

_PEn= { (p^E_i(P_j), _k, O_m) } , p^E_i(P_j)(25)

_PC= { (p^C_i(P_j), _k, O_m) } , p^C_i(P_j)(26)

_PL= { (в_i(U_j), _k, O_m) } , в_i(U_j) (27)

_EQ= { (в_i(E_j), _k, O_m) } , в_i(E_j) (28).

В итоге сформирована структура модели данных и процессов для информационного управления КТПП. Для анализа разработанной модели объектов КТПП в теории управления проектами используется процессный подход на основе методологии SADT, который позволяет представить математическую модель в виде информационно-технологической.

Ранжирование бизнес-процессов проводится методом экспертного анализа. Для этого вводится понятие критических факторов успеха (КФУ), определяющих такие направления деятельности, которые влияют на достижение главной цели и являются значимыми.

Информационно-технологическая модель для оценки сбалансированного взаимодействия конструкторских и технологических служб с учетом надежности составлена из:

- функциональной модели (ФМ), представляющей детальную систему функций документооборота КТПП, связанных между собой отношениями, через объекты (документы КТПП с их жизненным циклом - ЖЦД) системы;

- модели данных (документов) (МДД) дуальны к ФМ и представляют собой описание объектов (документов), связанных с системными функциями;

- модели информационных ресурсов (МИР) - интерпретация ФМ в спецификации [ресурс(исполнитель)/ресурс(информационная система) перечень системных функций «Работа»] с привязкой к рабочим местам сотрудников КТПП;

- информационной модели данных (ИМД) - структурированной модели объектов системы документооборота КТПП в терминах классов, связанных между собой отношениями полного порядка и отношениями соответствия.

Для оптимизации данных в информационно-технологической модели КТПП разработан метод определения базовых сущностей, позволяющий формализовать процесс выбора границ проекта в рамках проектного производства на основе критериального подхода к определению полноты модели. Чтобы определить структуру модели с минимальным набором элементов, определен состав словаря документов, элементами которого являются документы КТПП (ДКТПП), а затем словарь сущностей, элементами которого являются сущности (СКТПП).

На следующем этапе по словарю сущностей и словарю документов выделяют значимые СКТПП по разработанной методике, используя правила реляционной или матричной алгебры.

Данная методика позволит минимизировать размеры информационно-технологической модели при реинжиниринге бизнес-процессов. Для определения коэффициента минимального использования проведено исследование размерности и стабильности модели. Пусть S (t) - стабильность какой-либо составляющей КТПП за период времени t (нормированная); К (t) - коэффициент изменения состава какой-либо составляющей КТПП за период времени t. Изменение К может быть объективным за счет появления новых бизнес-процессов или сущностей в КТПП или субъективным за счет уточнения существующих процессов.

Тогда стабильность определяется по формуле:

S (t) = 1 / К (t).(29)

При этом:

, (30)

где nj (t) - количество изменений j-го элемента за период t; R - количество элементов какой-либо составляющей.

Из формулы 30 следует, что К (t) >= 1, из чего на основании уравнения (29) следует область значений величины стабильности S (t): 0 < S (t) <= 1.

Проведем расчет стабильности предметной области для ОАО «Волгабурмаш» и СМЗ «Alcoa». В таблице 1 рассчитаны величины R_ф (количество функциональных элементов) и R_и (количество информационных элементов) по данным IDEF - моделей КТПП указанных предприятий.

Таблица 1

Исследование размерности КТПП

	Проект	Размерность составляющей
		Функц. Rф	Информац.Rи
1	Волгабурмаш	14	302
2	СМЗ «Alcoa»	59	416
3	Авиакор	16	167

Проанализировав результаты расчета размерности КТПП по данным для конкретных предприятий, можно сделать вывод, что информационная составляющая в КТПП больше функциональной. Данные расчетов по формулам (29-30) показаны в таблице 2.

Таблица 2

Исследование стабильности КТПП

	Проект	Стабильность составляющей
		Функц. Sф	Информац.Sи
1	Волгабурмаш	0,54	0,73
2	СМЗ «Alcoa»	0,71	0,78
3	Авиакор	0,61	0,97

По данным из таблицы 2 видно, что стабильность информационной составляющей больше функциональной.

Для расчета количественных характеристик связи бизнес-процессов по информационным сущностям введен в рассмотрение коэффициент информационной связи функциональной модели (Kc):

,(31)

где Mp_ij - количество общих информационных сущностей (СКТПП) у пары (i,j) бизнес-процессов функциональной модели; N - количество бизнес-процессов в функциональной модели; N(N-1) / 2 - количество пар бизнес-процессов.

Таблица 3

Статистическое исследование сущностей (СКТПП) и общесистемных сущностей (ОСКТПП)

Характеристика	ОАО «Волгабурмаш»	СМЗ «Alcoa»	ОАО «Авиакор»
Количество бизнес - процессов	16	11	13
СПО	175	51	97
ОСПО	25	18	12
Кс (с учетом СПО)	9,44	4,06	8,14
Кс (без учета ОСПО)	1,44	2,04	2,52

При этом коэффициент использования i-й СКТПП рассчитывается следующим образом:

Ki = Ri / N,(32)

где N - количество бизнес-процессов в функциональной модели; Ri - количество бизнес-процессов, с которыми связана i-я СКТПП.

На рисунке 4 количеству СКТПП соответствует площадь под кривой на выбранном интервале значений коэффициентов использования.

Рис. 4 Исследование коэффициента использования при проектировании информационной модели данных (ИМД)

Для определения влияния характеристик использования сущностей на коэффициент связи функциональной модели построен график функции Kc (рис.5):

Kc = f(N),(33)

где N - количество сущностей в процентах от общего их числа.



Рис. 5 Исследование коэффициента связи

Сопоставление участка резкого понижения кривых рисунка 5, что соответствует количеству ОСКТПП около 35% от общего числа сущностей, с графиком распределения СКТПП по коэффициентам использования (рисунок 4) позволяет выявить наиболее эффективное значение коэффициента минимального использования сущностей в КТПП.

Рисунок 4 показывает, что область второго локального экстремума, соответствующего требуемому количеству СКТПП с высокими значениями коэффициента использования, находится в интервале (0.55 - 1.0).

Таким образом, результаты проведенного исследования показали:

- в информационно-технологической модели КТПП существует доля информационных сущностей (менее 35 %), связанных с большинством (около 55%) бизнес-процессов, что позволяет выявлять общесистемные сущности и понижать размерность информационной модели данных при первой итерации моделирования КТПП (моделирование предметной области в целом);

- в КТПП целесообразно выявлять ОСКТПП на основе значения Kmin равного 0.55.

В итоге определен метод оптимизации элементов информационно-технологической модели и метод формализации БП. Учет стоимости оптимизированной информационно-технологической модели проводится методом функционально-стоимостного анализа с расчетом трудоемкости процессов, которые освещены в главе 4.

В четвертой главе рассматривается изменение методики функционально - стоимостного анализа бизнес-процессов для информационно-технологической модели. Блок верхнего уровня модели имеет вид, показанный на рисунке 6.

Рис. 6 Верхний уровень декомпозиции функциональной модели проектного производства

По диаграмме верхнего уровня рассчитывается стоимость документоориентированного процесса КТПП в рамках рассматриваемой теории сбалансированного взаимодействия служб:

, (34)

где С^к_утв - стоимость утвержденных документов, N - количество утвержденных документов на верхнем уровне функциональной модели.

Расчет стоимости утвержденных документов осуществляется по блокам нижнего уровня декомпозиции информационно-технологической модели, соответствующим изменению жизненного цикла документа (ЖЦД), вид функциональных блоков диаграммы нижнего уровня показан на рисунке 7.

Рис. 7 Блок нижнего уровня декомпозиции функциональной модели КТПП, соответствующий диаграмме по ЖЦД

На рисунке 7 указаны рабочие документы (D_р), которые характеризуются сменой статуса документа с I на I+1 после изменения в функциональном блоке по ЖЦД, а также внешние документы, которые являются дополнительными для блока, они утверждаются в других бизнес-процессах. Признаком рабочего документа является наличие дуг входа и выхода по этому документу либо только выходных дуг.

Стоимость утвержденных документов по информационно-технологической модели рассчитывается по следующей формуле:

, (35)

где p - количество стадий ЖЦД, Сⁱ_k - стоимость формирования документа в одном функциональном блоке нижнего уровня декомпозиции.

Пользуясь разработанным подходом при расчете стоимости и информационно-технологической моделью для управления проектами, рассчитывается трудоемкость процессов КТПП:

 ,(36)

где Тⁱ_pk - трудоемкость разработки рабочего документа в одном блоке бизнес-процесса на нижнем уровне декомпозиции модели КТПП,

Т^m_вн - трудоемкость разработки внешнего документа по другим бизнес-процессам КТПП до утверждения,

R_m - количество использования документа «m» в качестве внешнего на нижнем уровне декомпозиции модели КТПП,

д_im - показатель использования документов,

Т^l _{ресурса} - трудоемкость используемого ресурса «l»для рабочего документа, то есть дуг механизмов в блоке (трудовых и технических - информационных систем и компьютеров),

Т_аморт - потери от амортизации ресурса «l»,

P2- количество используемых ресурсов в 1 блоке для рабочего документа на нижнем уровне декомпозиции модели КТПП,

L - количество выходных документов в верхнем уровне декомпозиции модели КТПП,

P1- количество стадий ЖЦД для рабочего документа по нижнему уровню декомпозиции модели КТПП,

N - количество внешних документов для одного блока на нижнем уровне декомпозиции модели КТПП.

Таким образом, рассчитав по формулам (34-36) и информационно-технологической модели стоимость и трудоемкость бизнес-процессов подготовки производства, можно получить экономический эффект от проведения уменьшения бизнес-процессов с перераспределением информационного ресурса. В итоге определяется инновационная технология информационного управления, состоящая из методов выбора необходимых для управления БП и оптимизации данных информационно-технологической модели, а также методологии оценки эффективности анализируемых процессов.

В работе формируется система критериев верификации информационно-технологической модели реальным процессам. Определяем структуру системы верификации моделей КТПП: контроль соответствия требованиям заказчика; контроль синтаксиса нотаций; контроль функциональной полноты и целостности; контроль семантической корректности; контроль глубины декомпозиции. При этом основное внимание уделено критерию глубины декомпозиции как самому важному в информационном управлении.

На рисунке 8 представлен пример информационно-технологической модели КТПП с использованием разработанного условия необходимости и достаточности глубины декомпозиции, показан БП «Согласование и утверждение технологической документации», где меняется ЖЦД у маршрутной и операционной карты и в следующей последовательности: С1>С2>С2>С3, у норм расхода материала, ведомостей трудоемкости и заказа оснастки: С1>С3.

Рис. 8 Пример нижнего уровня декомпозиции модели КТПП

Совокупность разработанных моделей и методов определяют инновационную технологию информационного управления процессами в условиях согласованного взаимодействия служб КТПП с системой критериев верификации информационно-технологической модели.

Проведен анализ процесса внедрения разработанной инновационной технологии управления с учетом перераспределения информационного ресурса, и моделируется организационная система для внедрения на основе инвестиционного проекта с поэтапным привлечением рассчитываемых ресурсов по мере развития проекта.

...