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

Этот же процесс управления внедрением инновационной технологии c конкретизацией по работе с i -той итерацией жизненного цикла разработки показан на рисунке 9. Вводятся исходные данные в структурированную модель организационной системы, т.е. определяется этап жизненного цикла проекта с последовательностью шагов, определяется вектор ресурсов R из банка ресурсов, проводится его анализ с ограниченными ресурсами, заданными заказчиком. Если этих ресурсов достаточно, то анализируем следующий этап ЖЦ ПО и разрабатываем план-график этого этапа. Если имеющиеся у заказчика ресурсы не удовлетворяют ресурсам, определенным структурированной моделью производства ИС, то, используя критерии полноты модели и коэффициент минимального использования K_min, определяем ДМО КТПП и набор базовых сущностей Ф_упр. Процесс изменения ДМО продолжается, пока предлагаемый организационной системой внедрения набор R (ресурсов) не будет совпадать с затратами центра.

Рис. 9 Детализация модели управления внедрением инновационной методологии в условиях ограничения по ресурсам на i- той итерации

В качестве плана проекта внедрения использован связный размеченный ориентированный граф В = <В1^v,В2, (В3, В4)>, где В1- множество вершин графа к задачам проекта, V - разметка множества вершин В1, определяющая шаги и порядок их выполнения; В2 - множество вершин графа с ресурсами, В3 - множество дуг, определяющих передачу продуктов между задачами, В4 - множество дуг с назначением ресурсов. Это многослойный ориентированный граф.

Оценка трудоемкости этапов внедрения производится на основе информационно-технологической модели. ДМО делится на базовый и пользовательский функциональные блоки.

Трудоемкость по настройке базового функционала данных рассчитана по формуле:

,(37)

где N_д - количество иерархически связанных списков, N_i - количество сущностей в i-том иерархическом списке, С_i - эмпирический коэффициент трудоемкости настройки i-того иерархического списка (соответствует удельной трудоемкости кодирования), T₀ - трудоемкость настройки базовых механизмов.

Пользовательский функциональный блок составлен из следующих компонент: работа со справочниками конструкторской и технологической информации, интерфейс по заполнению учетной информации объектов (сущностей); настройки интерфейса связи с программами; настройки БП; генерация пользовательских отчетов.

В результате использования разработанного компонентного метода оценки определена трудоемкость проектирования организационной системы для внедрения инновационной технологии информационного управления КТПП на основе инвестиционного проекта.

В пятой главе рассматривается применение разработанной инновационной технологии управления процессами КТПП на ОАО «Волгабурмаш» и СМЗ «Alcoa». Для предприятий разработана информационно-технологическая модель данных и процессов с использованием механизмов согласованного взаимодействия в КТПП.

На основании результатов теоретических исследований разработаны методические рекомендации по внедрению механизмов согласованного взаимодействия служб КТПП в практику отечественных машиностроительных предприятий на примере ОАО «Волгабурмаш» (г. Самара), осуществляющего производство буровых долот.

Рассмотрен механизм взаимодействия между центром КТПП (РОС) и заказчиком. Он состоит в том, что центр осуществляет разработку конструкции, технологии, производства, поставку изделий по договорной цене. Заказчик покупает долота по цене, установленной в договоре, и производит их эксплуатацию при выполнении заданного объема буровых работ. Оценка надежности полученных долот проводится в зависимости от величины проходки на изделие.

Задачей центра является определение при фиксированной договорной цене такого объема и уровня качества изделия, который обеспечивает максимум величины прибыли при ограничениях на производственно-технологические возможности и объем заказа долот со стороны заказчика. В формализованном виде эта задача представлена в следующем виде:

,(38)

где у - количество выпускаемых долот в заданный период времени; Ц - договорная цена поставки изделия; З_y - затраты на единицу изделия; З_h - затраты на прирост величины проходки относительно нижней ее границы; h_н, h_в - нижняя и верхняя границы величины проходки на долото; Х_с - спрос на изделие со стороны заказчика, N - максимально возможный выпуск изделия; f(y, h) - прибыль, получаемая центром от реализации.

Если Х_с < N, то оптимальная стратегия поведения центра в процессе производства долот сводится к определению объема поставки долот и величины проходки из уравнения:

y₀ = Х_с, h⁰ = h_н.

Из этой стратегии следует, что центру экономически невыгодно повышать величину проходки, и он стремится поддержать ее на нижней границе, равной h_н. Однако реализация такой стратегии центром может привести к потерям у заказчика, связанным с низким качеством долота.

Для оценки эффективности функционирования заказчика рассмотрена стратегия его поведения в процессе эксплуатации долота. Задача заказчика состоит в определении при фиксированной договорной цене поставки долота, заданной его конструкцией потребности в долотах, режимов бурения, обеспечивающих минимальное значение стоимости буровых долот с учетом ограничения на объемы бурения:

,(39)

где Ф(Х) - стоимость при бурении всех скважин долотом данного типоразмера; х - потребность в долотах данного типоразмера для разбуривания всех скважин; Q - планируемый объем бурения долотом данного типоразмера; С= - стоимость проходки одного рейса долотом данного типоразмера; v - механическая скорость бурения; Т_сп - продолжительность спуско-подъемных и подготовительно-заключительных операций, отнесенных к рейсу; С_ч - стоимость часа работы буровой установки; =Т - величина стойкости долота конкретной конструкции.

Модель описывает задачу принятия решений заказчиком на этапе формирования планов потребности в долотах в заданный период времени. Оптимальная стратегия поведения заказчика в процессе эксплуатации долот сводится к определению их потребности:

^.

При оптимальной потребности в долотах минимальная стоимость бурения составит:

. (40)

Из уравнения (40) следует, что величина минимальной стоимости бурения уменьшается с ростом величины проходки h, поэтому заказчик заинтересован в увеличении проходки на долото до верхней границы h_в. Эффект, получаемый заказчиком при увеличении проходки на величину и фиксированном объеме бурения, равен:

. (41)

Центр же при реализации стратегии h=h_в, Х=Х_с=Х⁰ несет потери, равные:

. (42)

Для организации согласованного взаимодействия между центром и заказчиком необходимо, чтобы эффект , получаемый заказчиком на этапе эксплуатации долот, был не меньше потерь центра , связанных с повышением проходки (надежности), т.е.:

.(43)

Если неравенство (43) выполняется, то для реализации согласованного взаимодействия необходимо часть эффекта, получаемого заказчиком при проведении буровых работ, направлять на компенсацию потерь центра, что обеспечит их эффективное функционирование (рис.10). Это означает, что центру выгодно в процессе производства повышать уровень качества проходки на величину при условии, что h<h_в.

Руководитель предприятия согласовывает с заказчиком уровень качества долота, величина которого является заданием для конструкторских, технологических и производственных подразделений.

Рис. 10 Алгоритм формирования механизма взаимодействия между заказчиком буровых долот и ОАО «Волгабурмаш» путем выбора стимулирующих воздействий

В ходе диссертационного исследования рассмотрено повышение технического уровня конструкций долот при взаимодействии ОАО «ВБМ» с крупнейшим заказчиком его продукции - ОАО «Сургутнефтегаз». Определены потери, которые несет центр с увеличением проходки на величину Дh, при этом значение h_н - равно проходке долот, выпускаемых ОАО «ВБМ», значение h_в - равно проходке долот, выпускаемых конкурентом.

В таблице 4 представлен размер прибыли - f(h_н) и f(h_в), получаемой заказчиком при двух крайних значениях величины проходки h_н и h_в. Сравнивая значения прибыли, определяем, что его потери с увеличением проходки по долотам до верхнего значения составят:.

Таблица 4

Прибыль центра при двух крайних значениях проходки долот

Однако заказчик заинтересован в том, чтобы величина проходки на долото соответствовала верхней границе. В случае реализации центром невыгодной для него стратегии, заказчик в соответствии с формулой получит общий суммарный эффект 94675,39 тыс. руб. Сравнивая полученный заказчиком эффект с потерями поставщика, заключаем, что неравенство выполняется, а это означает, что если заказчик частью своего эффекта скомпенсирует потери центра, то его интересы будут настроены на повышение величины проходки до верхней границы, выгодной и для центра.

Отметим, что потери центра, равные 15703,79 тыс. руб., связаны непосредственно с увеличением проходки на величину Дh м по долотам и не учитывают убытки центра от возможного снижения спроса на эти долота, который можно рассчитать по формуле (шт). Снижение величины спроса вызовет уменьшение прибыли у центра на величину: . Таким образом, суммарные убытки центра, связанные с увеличением проходки (надежности), составят величину:.

Полученные убытки у центра не превышают величины эффекта у заказчика, что позволяет ему устранить имеющееся между ними противоречие и организовать взаимовыгодное взаимодействие.

На основе рассмотренного согласованного механизма взаимодействия для ОАО «ВБМ» и других машиностроительных предприятий Самарской области был разработан инструментарий для осуществления информационного управления КТПП. Эффективность внедрения инструментария для предприятий проводилась по разработанному диссертантом компонентному методу. В итоге определено, что внедрение организационной системы для инновационной технологии информационного управления позволило уменьшить трудоемкость разработки конструкторско-технологической документации для ОАО «Волгабурмаш» в 1,8 раза; для СМЗ «Alcoa» в 2,0 раза, для ОАО «Авиакор» в 2,8 раза.

Полученные в ходе исследования результаты имеют большое значение как теоретическая и методическая основа создания средств обеспечения систем поддержки принятия решений по управлению взаимодействием в системе конструкторско-технологической подготовки производства.

Разработанные в диссертационном исследовании механизм согласованного взаимодействия в организационной системе и методические рекомендации по его внедрению направлены на формирование устойчивых организационных образований, функционирующих на взаимовыгодных условиях и обеспечивающих высокую эффективность как по отдельным службам, так и во всей сложной системе конструкторско-технологической подготовки производства в целом.

Основные результаты и выводы

В заключении диссертации сформулированы следующие выводы и рекомендации:

1. Анализ существующих организационно-технических систем привел к представлению конструкторско-технологической подготовки производства как многоуровневой иерархической системы с матричной структурой управления, что позволило выделить роль согласованного взаимодействия в организационной системе, сформулировать принципы, актуальные проблемы и направления их решения.

2. Сформулирована в аналитическом виде общая постановка задачи согласованного по уровню качества изделий взаимодействия между конструкторскими, технологическими службами и производственными структурами, решение которой позволит настроить интересы коллектива на реализацию заказа, установленного потребителями.

3. При работе конструкторских и технологических служб машиностроительных предприятий выявлено противоречие в подходах к достижению требуемого уровня качества изделий, приводящее к снижению прибыли и увеличению затрат.

4. На основе факторного анализа определены основные технические и организационные компоненты, влияющие на достижение заданного уровня качества изделия в конструкторских и технологических службах.

5. Доказано, что эффективно устранить противоречие между службами и центром возможно с использованием разработанных оценочных моделей достижения заданного уровня качества изделия, позволяющих оперативно формировать область компромисса для принятия конструкторских и технологических решений при информационном управлении.

6. Определена корреляционная зависимость технических факторов, сопряженных с затратами в технологических службах, и организационных факторов, учет которых позволит реализовать уровень качества изделия, установленный заказчиком.

7. Разработана система мотивации сотрудников конструкторских и технологических подразделений, позволяющая обеспечить одновременно и максимальный уровень прибыли всей организационной системы и каждого из его элементов.

8. Разработана матрица принятия решений, позволяющая выбрать вариант для конструкторско-технологического проекта, который соответствует требуемому заказчиком качеству изделия с минимальными затратами.

9. Смоделированы и выявлены необходимые трудовые, финансовые, временные ресурсы на основе изменения информационно-технологических моделей в условиях ограничения стоимости внедрения.

10. Для эффективного функционирования организационной системы внедрена система информационного управления, позволяющая сократить время принятия решений за счет уменьшения трудоемкости разработки конструкторско-технологической документации для ОАО «Волгабурмаш» в 1,8 раза; для СМЗ «Alcoa» в 2,0 раза, для ОАО «Авиакор» в 2,8 раза.

Основные положения диссертации опубликованы

В монографиях:

1. Хаймович, И.Н. Информационные системы в экономике и управлении [Текст]/ И.Н. Хаймович: монография. Самара: Изд-во Самар. науч.центра РАН, 2006. 115 С.

2. Хаймович, И.Н. Разработка производственной среды при внедрении ИС КТПП в условиях ограничения по ресурсам [Текст]/ И.Н. Хаймович: монография. Самара: Изд-во Самар. науч.центра РАН, 2008. 164 С.

В ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных Высшей аттестационной комиссией.

3. Ковалькова, И.Н., Ненашев, В.Ю. Применение интерполяционных и сглаживающих сплайнов в САПР поковок компрессорных лопаток [Текст]/ И.Н. Ковалькова, В.Ю. Ненашев: Вестник СГАУ им. акад. С.П. Королева. Серия Проблемы и перспективы развития двигателестроения. Выпуск 2.Часть 1. Самара, 1998. С. 10-15.

4. Ковалькова, И.Н., Ненашев, В.Ю. САПР ТПП штампованных поковок компрессорных лопаток [Текст]/ И.Н. Ковалькова, В.Ю. Ненашев // Кузнечно - штамповочное производство. М., 1999. №9. С. 33-36.

5. Ковалькова, И.Н. Интегрирование автоматизированного проектирования и инженерного анализа в САПР технологической подготовки производства компрессорных лопаток [Текст]/ И.Н. Ковалькова И.Н.: Вестник СГАУ им. акад. С.П. Королева. Серия Проблемы и перспективы развития двигателестроения. Самара, 2000. С. 10-18.

6. Хаймович, И.Н., Хаймович, А.И. Рационализация организации производства машиностроительного предприятия на основе реинжиниринга [Текст]/ И.Н. Хаймович, А.И. Хаймович: Вестник СГАУ им. акад. С.П. Королева. Самара, 2006. №3. С. 53-58.

7. Хаймович, И.Н. Анализ характеристик стабильности и размерности промышленной предметной области при автоматизации систем документооборота [Текст] / И.Н. Хаймович: Вестник СГАУ им. акад. С.П. Королева. Самара, 2008. №1. С.243-247.

8. Хаймович, И.Н., Хаймович, А.И. Процедурные правила разработки и согласования бизнес-процессов кузнечно-штамповочного производства. [Текст]/ И.Н.Хаймович, А.И. Хаймович: Вестник СГАУ им. акад. С.П. Королева. Самара, 2008. №1. С. 248-252.

9. Гречников, Ф.В. Хаймович, И.Н. Разработка информационных систем управления конструкторско-технологической подготовкой производства как интегрированной базы информационных и функциональных структур [Текст]/ Ф.В. Гречников, И.Н. Хаймович // Кузнечно-штамповочное производство. М., 2008. №3. С. 34-41.

10. Гречников, Ф.В., Ненашев, В.Ю., Хаймович, И.Н. Управление ТПП компрессорных лопаток на основе интегрирования автоматизированного проектирования и инженерного анализа [Текст]/ Ф.В. Гречников, В.Ю. Ненашев, И.Н. Хаймович // Кузнечно-штамповочное производство. М., 2008. №6. С. 42-46.

11. Хаймович, И.Н. Методологические аспекты создания единого информационного пространства предприятия с использованием PDM - системы [Текст]/ И.Н. Хаймович // Известия Самар. науч. центра РАН. Самара, 2008. №1. С. 10-15.

12. Хаймович, И.Н. Применение методологии SADT при моделировании бизнес- процессов технологической подготовки производства машиностроительного предприятия [Текст]/ И.Н.Хаймович // Известия Самар. науч.центра РАН. Самара, 2008. №1. С. 21-25.

13. Хаймович, И.Н. Модели и методы, используемые при внедрении информационных систем конструкторско-технологической подготовки производства, при ограничении на ресурсы [Текст]/ И.Н.Хаймович: Вестник Самарского государственного технического университета. Выпуск 21. Серия Технические науки. Самара, 2008. С. 114-117.

В других изданиях

14. Дмитриева, И.Б., Ковалькова, И.Н. Инструментальные средства для создания моделей чертежей в DXF - формате [Текст] / И.Б. Дмитриева, И.Н. Ковалькова: тез.докл. Всерос.науч.техн. конф. «Управление и контроль технологических процессов изготовления деталей в машиностроении». Уфа, 1995. С. 12-13.

15. Ковалькова, И.Н., Ненашев, В.Ю. САПР заготовок компрессорных лопаток [Текст] / И.Н. Ковалькова, В.Ю. Ненашев: тез.докл. Всерос.науч.техн. конф. «Управление и контроль технологических процессов изготовления деталей в машиностроении». Уфа, 1996. С. 22-23.

16. Аронов, Б.М., Ковалькова, И.Н. Учет тенденций развития технологий компьютерного проектирования в планировании работ по созданию САПР штампового оснащения [Текст]/ Б.М. Аронов, И.Н. Ковалькова: тез.докл. Междунар. науч.техн. конф. «Проблемы и перспективы развития двигателестроения» - Самара: Изд-во СГАУ,1997. С. 27-29.

17. Ковалькова, И.Н., Ненашев, В.Ю. Основные принципы и алгоритмы построения САПР ТПП штамповок компрессорных лопаток [Текст]/ В.Ю. Ненашев, И.Н. Ковалькова: Первая Междунар. науч.техн. конф. «Металлдеформ - 99». Серия Металлофизика, механика материалов и процессов деформирования. Самара: Изд-во СГАУ,1999. С. 147-152.

18. Ковалькова, И.Н. Автоматизация проектирования объектов заготовительно-штамповочного производства деталей сложной формы [Текст]: дисс…канд. техн. наук: защищена 23.06.00: утв.8.12.00/ Ковалькова Ирина Николаевна. Самара, 2000. 300 с.

19. Ковалькова, И.Н. Автоматизация проектирования объектов заготовительно-штамповочного производства деталей сложной формы [Текст]: автореферат дисс…канд. техн. наук: защищена 23.06.00: утв.8.12.00/ Ковалькова Ирина Николаевна. Самара, 2000. 16 с.

20.Проничев, Н.Д., Новиков, А.В., Ковалькова, И.Н. Разработка демонстрационного проекта по применению PDM системы SmarTEAM для организации единого информационного пространства на авиадвигательном предприятии [Текст] / Н.Д. Проничев, А.В. Новиков, И.Н. Ковалькова: тез.докл. Межрегион. науч.метод. конф. «Актуальные проблемы развития университетского и технического образования в России». Самара: Изд-во СГАУ,2004. С. 211-213.

21. Ковалькова, И.Н. Использование современных информационных систем организации технологической подготовки производства при обучении инженеров - технологов [Текст]/ И.Н. Ковалькова: тез.докл. Межвузов. науч.метод. конф. «Актуальные проблемы университетского образования» - Самара: Изд-во СамГТУ, 2003. С. 228-229.

22. Ковалькова, И.Н., Ненашев, В.Ю. Определение оптимального угла поворота поковки компрессорной лопатки в штампе [Текст]/ В.Ю. Ненашев, И.Н. Ковалькова: Вторая Междунар. науч.техн. конф. «Металлдеформ - 2004/2». Серия Металлофизика, механика материалов и процессов деформирования. Самара: Изд-во СГАУ, 2004. С. 146-147.

23. Ковалькова, И.Н. Системы управления данными (PDM - системы) как источник структурированных данных подготовки производства в системах корпоративного управления [Текст]/ И.Н. Ковалькова: тез.докл. Междун. науч.технич. конф. «Актуальные проблемы современного социально-экономического развития: образование, наука, производство» - Самара: Изд-во СГАУ, 2004. С. 278-279.

24. Хаймович, И.Н. Обеспечение целостности программных проектов при реинжиниринге машиностроительных предприятий [Текст]/ И.Н. Хаймович: Вестник Международного института рынка. Самара, 2007. №1. С. 219-227.

25. Хаймович, И.Н. Создание единого информационного пространства предприятия с использованием UML моделирования для обучения специалистов в вузах [Текст] / И.Н. Хаймович: тез.докл. Второй Междун. науч.практич. конф. «Актуальные проблемы современного социально-экономического развития». Самара, 2006. С. 132.

26. Хаймович, И.Н. Принципы построения бизнес-процессов моделей конструкторско-технологической подготовки производства машиностроительного предприятия [Текст] / И.Н. Хаймович: Вестник Международного института рынка. Самара, 2007. №1. С. 223-231.

27. Чумак, В.Г., Рамзаев, В.М., Березовский, Д.В.,Хаймович, И.Н. Повышение конкурентоспособности муниципальных образований Самарской области на современном этапе социально-экономического развития [Текст]: научно-практическое пособие / В.Г. Чумак, В.М. Рамзаев, Д.В. Березовский, И.Н Хаймович - Самара: ООО «Офорт», 2008. 402 С.

28. Дровянников, В.И., Хаймович, И.Н. Ресурсный бизнес-процесс как основа реинжиниринга процессов управления конструкторско-технологической подготовкой производства [Текст]/ В.И. Дровянников, И.Н. Хаймович: Вестник Международного института рынка. Самара, 2007. №1. С. 236-241.

29. Дровянников, В.И., Хаймович, И.Н. Производственная среда для внедрения информационных систем конструкторско-технологической подготовки производства [Текст] / В.И. Дровянников, И.Н. Хаймович: Вестник Международного института рынка. Самара, 2007. №1. С. 231-236.

30.Хаймович, И.Н. Формирование бизнес-процессов управления конструкторско-технологической подготовкой производства [Текст]/ И.Н. Хаймович И.Н.: Шестая Всерос. науч.практ. конф. «Компьютерные технологии в науке, практике и образовании»: Сб. материалов.Т.1. Самара: СамГТУ,2008. С. 100-108.

Размещено на Allbest.ru