Управление современным промышленным производством на основе методов распознавания проблемных ситуаций

Размещено на http://www.allbest.ru/

Управление современным промышленным производством на основе методов распознавания проблемных ситуаций

Актуальность темы исследования

Реализация стратегии социально-экономического развития России до 2020 года, обеспечения экономической безопасности страны связана с необходимостью существенного повышения эффективности отечественного производства, конкурентоспособности продукции и услуг, потенциальные резервы которых скрыты во внутренней среде производственных предприятий. Одним из таких потенциальных резервов является совершенствование систем управления производственными предприятиями.

На современном промышленном предприятии, функционирующем в условиях нестабильной внешней среды и интенсивного влияния случайных внутренних возмущений, вызывающих генерацию различных проблем внутри предприятия, возникает острая необходимость резкого повышения скорости адекватных реакций внутренней среды на спонтанно возникающие проблемные ситуации, нивелирования негативных влияний «человеческого фактора» в реализации функций управления и принятии управленческих решений, осуществления управления на основе прогрессивных принципов организации управления с целью обеспечения возможности роста объемов производства и производительности труда, максимально возможного соответствия фактических состояний производства целевым, снижения себестоимости изготавливаемой и реализуемой продукции, уменьшения производственно-хозяйственных и финансово-экономических рисков, рационального осуществления воспроизводства израсходованных ресурсов.

Возможным путем реализации указанных требований к управлению современным предприятием является увеличение доли формализованных процедур в процессах обнаружения влияния возмущений в реальном масштабе времени; констатации, анализе, генерации возможных альтернатив, выборе из них наиболее адекватных для разрешения возникающих проблемных ситуаций; реализации ряда функций управления на основе применения для этих целей экономико-математических методов и моделей, к которым относятся и методы теории распознавания объектов и явлений, ситуаций и процессов.

Обеспечение функционирования промышленных предприятий (производственных систем) в соответствии с целевыми состояниями выпуска продукции, устанавливаемыми стратегическими планами, бизнес-планами, осуществляется системой оперативного управления основного производства, вспомогательных производств и обслуживающих подразделений.

Вопросам организации и методического обеспечения оперативного управления производством посвящены работы известных отечественных ученых: С.А. Думлера, Б.Я. Каценбогена, А.А. Колобова, В.А. Летенко, С.П. Митрофанова, А.И. Неймарка, О.И. Непорента, Ф.И. Парамонова, Н.А. Саломатина, С.А. Соколицына, К.Г. Татевосова, Г.В. Теплова.

Значимый вклад в разработку моделей календарного планирования производства внесли отечественные ученые, такие как В.И. Дудорин, С.А. Думлер, Б.И. Кузин, А.Л. Лурье, Н.Б. Мироносецкий, А.А. Первозванский, А.С. Плещинский, В.М. Португал, А.И. Семенов, Л.И. Смоляр, С.А. Соколицын, В.В. Шкурба, И.П. Шубкина, а также зарубежные: Р. Беллман, Г. Гант, С. Джонсон, Дж. Келли, Р. Конвей, В. Максвелл, Д. Малькольм, М. Уолкер.

Формализация оперативного управления производством на основе методов теории автоматического управления, кибернетики рассмотрена в работах К.А. Багриновского, В.М. Глушкова, В.С. Михалевича, А.А. Первозванского, В.П. Перцева, Л.А. Растригина, В.В. Титова, В.А. Трапезникова, Я.З. Цыпкина.

Совершенствование учетных показателей производства отражено в работах В.И. Дудорина, Б.И. Кузина, Ю.А. Первина, В.М. Португала, А.И. Семенова, А.Н. Трошина.

Рассматривается ряд подходов к решению задач регулирования в массовом (Г.Н. Розенблат, М.М. Фишман, Н.А. Фурман), серийном (В.А. Арефьев, Ф.Н. Богомолова, В.А. Гольденберг, В.М. Гуревич, С.А. Журженко, Р.А. Расмус, Н.А. Таряник) и мелкосерийном (Г.П. Пиастро, А.Д. Пчеленцев, И.А. Сорокин, Д.А. Уклеба) производствах.

Тем не менее, при имеющемся разнообразии решения задач оперативного управления производством, теории и практике, задачам организации управления выполнением оперативных планов, графиков, заданий в различных типах дискретного производства уделено незаслуженно мизерное внимание. Не разработана теория и методология организации управления выполнением оперативных планов в условиях производств смешанных типов, имеющих широкое распространение на современных промышленных предприятиях. Разработаны лишь для частных случаев модели, механизмы принятия решений по регулированию производства в проблемных ситуациях. Практически применяемые методы оперативного управления производством не обеспечивают желаемой «меры близости» фактических результатов производственной деятельности промышленных предприятий целевым (запланированным). А ведь именно в процессе реализации оперативных планов, графиков, заданий производству осуществляется изготовление товарной продукции предприятия (заданных номенклатуры и количеств в установленные сроки). Существующая методология оперативного управления производством характеризуется недостаточной полнотой (фрагментарностью) располагаемых возможностей по эффективному разрешению указанных проблем. Необходима разработка теоретических основ и методологии формализованного управления выполнением оперативных планов, графиков и заданий дискретным производством массового, серийного, единичного и смешанных типов современных промышленных предприятий.

Анализ литературных источников, различных инструментов и средств, связанных с возможными направлениями решения вопросов эффективного разрешения проблемных ситуаций, возникающих в процессе производства в реальном масштабе времени при действии возмущений, позволил сформулировать рабочую гипотезу о перспективности применения для этих целей методов теории распознавания объектов и явлений, ситуаций и процессов, подобно широко используемым системам распознавания в управлении техническими объектами (системами). Формализованное оперативное управление производственным процессом современного производственного предприятия целесообразно осуществлять на основе применения методов и систем распознавания возникающих проблемных ситуаций. Их применение позволит в реальном масштабе времени устанавливать принадлежность проблемных ситуаций к соответствующим классам. Это обеспечит в реальном масштабе времени: фиксацию результатов действия возмущений; установление уровней иерархии управления предприятием, полномочных в ликвидации последствий влияния возмущений; выработку оптимальных (рациональных) решений по устранению результатов влияния возмущений; принятие решений по корректированию календарных планов, графиков, заданий производственных систем предприятия на заводском, межцеховом, цеховом и участковом уровнях с целью минимизации отклонений фактического хода производства от запланированного и гибкого изменения целевого состояния производства, вызываемого нестабильностью внешней среды предприятия и внутренними возмущениями. Положительно повлияет на результаты производственно-хозяйственной и финансово-экономической деятельности предприятий.

Следовательно, выбранная тематика диссертационного исследования, состоящая в разработке совокупности способов формирования управляющих воздействий на ход производства в реальном масштабе времени на основе применения методов и алгоритмов распознавания проблемных ситуаций, возникающих в результате действия возмущений, является актуальной научной задачей.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка теоретических основ и методологии управления производственным процессом машиностроительного предприятия в реальном масштабе времени в условиях действия внешних и внутренних возмущений с использованием теории и методов распознавания ситуаций.

В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе решаются следующие основные задачи:

· исследовать и проанализировать методы оперативного управления процессами основного производства машиностроительных предприятий;

· формализовать задачи управления процессами машиностроительного производства различных типов в реальном масштабе времени;

· разработать методологические основы создания систем распознавания ситуаций и процессов в производственных системах;

· проанализировать существующие подходы к разработке и принятию управленческих решений в условиях возмущений;

· разработать методы принятия управленческих решений по устранению действия возмущений на производственный процесс, позволяющие сократить длительность процесса выработки решения и оперативно устанавливать компетентный уровень при разрешении проблемной ситуации;

· определить основные этапы создания систем распознавания проблемных ситуаций, требующие принятия решений по организации ликвидации действия возмущений на процесс производства и корректированию оперативных планов производственных систем различного уровня в процессе их выполнения;

· исследовать возможности и направления использования методов и систем распознавания для решения типовых задач управления производственными системами.

Объект исследования. В качестве объекта исследования выбраны машиностроительные предприятия.

Предмет исследования. Предметом исследования являются теоретические, методические и прикладные аспекты принятия и реализация управленческих решений в процессе производства в реальном масштабе времени при возникновении проблемных ситуаций в результате действия возмущений.

Методы исследования. Диссертационная работа базируется на основных положениях кибернетики, организации производства, экономики промышленного предприятия. Для решения поставленных задач в диссертационном исследовании использовали теоретические, методологические и методические основы построения систем распознавания ситуаций и процессов, а также разработки, принятия и реализации управленческих решений. Для обоснования представленных в работе результатов использовали методы общей теории систем, исследования систем управления, теории расписаний, комбинаторики, статистических решений и аппарат алгебры логики.

Научная новизна работы состоит в развитии теории и средств оперативного планирования и управления машиностроительным производством на основе применения методов распознавания и учета рыночных воздействий. К числу основных результатов, составляющих элементы научной новизны, относятся:

· с системных позиций в управляющей и управляемой подсистемах предприятия выделены классы задач: разработки и принятия управленческих решений, формализации функций оперативного управления, структуризации и реструктуризации, выбора оптимальных вариантов инвестирования и др., для решения которых с целью повышения эффективности функционирования предприятия целесообразно применять методы и системы распознавания;

· развиты основные положения теории систем распознавания объектов, явлений, ситуаций применительно к организационным системам, заключающиеся в системном расширении состава традиционно решаемых задач на всех этапах жизненного цикла данных систем, например: формирование команды специалистов, осуществляющей маркетинг, разработку, изготовление и эксплуатацию системы распознавания; установление назначения и формулирование целей ее создания и использования; представление результатов распознавания пользователю; поддержание работоспособности системы распознавания в процессе эксплуатации;

· разработана для условий современного высокотехнологичного промышленного производства методика разрешения проблемных ситуаций, заключающаяся в применении в управляющей подсистеме систем распознавания различного назначения, реализация которой позволяет существенно увеличить быстродействие управляющей подсистемы и улучшить технико-экономические показатели предприятия;

· предложена классификация известных способов формирования сменно-суточных заданий (ССЗ) первичных производственных систем машиностроительных предприятий по порядку закрепления работ за рабочими местами, что позволило выделить четыре эталонных класса, сформулировать для каждого из них специфические многокритериальные задачи оптимального управления ССЗ в реальном масштабе времени, решение которых отыскивается на основе единого подхода и использования специализированных систем распознавания проблемных ситуаций;

· предложен метод решения многокритериальных задач оптимального управления процессом производства на основе применения специализированных систем распознавания проблемных ситуаций, отличающийся тем, что в реальном масштабе времени множество возможных решений сужается до подмножества допустимых;

· разработаны методы идентификации полномочного уровня управления и принятия адекватных оперативных решений в производственных системах с иерархической структурой, основанные на единообразном использовании типовой совокупности специализированных систем распознавания проблемных ситуаций на каждом иерархическом уровне управления предприятием;

· предложен комплексный критерий оптимальности разрешения проблемной ситуации в процессе производства, учитывающий как стоимостной, так и временной аспект реализации решения, что позволяет, в отличие от известных критериев, находить компромисс между денежными затратами на его реализацию и потерями, связанными с возможным нарушением плановых сроков поставок готовой продукции потребителям, с одной стороны, и продолжительностью реализации решения - с другой;

· доказана перспективность использования аппарата Булевой алгебры для описания классов проблемных ситуаций в промышленном производстве на языке признаков, что позволяет создавать и эффективно применять логические системы распознавания в оперативном управлении производством;

· установлены принципы классификации проблемных ситуаций, выбраны алфавиты классов, определены словари признаков, выполнены описания классов на языке признаков, предложены алгоритмы для специализированных систем распознавания (полномочных уровней управления, адекватных управленческих решений по устранению результатов действия возмущений, необходимости внесения изменений в календарные планы различных уровней управления, решений по корректировке сменных заданий), применяемых для формализации функций оперативного контроля, анализа, регулирования в производственных системах;

· предложен альтернативный способ организации управления производством, основанный на применении специализированных систем распознавания проблемных ситуаций, позволяющий в реальном масштабе времени принимать адекватные управленческие решения, вносить изменения в календарные планы, что обеспечивает существенное повышение оперативности управления, улучшение технико-экономических показателей производства, снижение производственно-хозяйственных рисков и т.п.

Практическая ценность работы заключается в том, что в условиях активного сложного объекта - машиностроительного предприятия показано как по совокупности критериев оценки качества функционирования исследуемых производственных процессов использовать методы и системы распознавания при реализации следующих обоснованных в работе перспективных направлений их применения, а именно:

· формализация таких функций управления производственным процессом как контроль, анализ, регулирование в реальном масштабе времени;

· разработка и принятие стандартных управленческих решений в проблемных ситуациях, возникающих в производстве в результате действия возмущений;

· установление уровней управления и лиц, принимающих решения, при разрешении проблемных ситуаций возникающих в производственных системах имеющих многоуровневые системы управления;

· решение задач оценки, сравнения, поиска, классификации и идентификации объектов и ситуаций;

· использование в процессе решения таких производственных задач как реинжиниринг бизнес-процессов, минимизация реальных и потенциальных потерь в производстве, выбор оптимальных вариантов вложения инвестиций и ряде других задач;

· использование в информационных технологиях, реализующих принципы CALS, например, таких как технологии ИПИ (Информационная Поддержка жизненного цикла Изделия) в решениях под названием mySAP PLM (Product Lifecycle Management).

Применение методов и систем распознавания в целях рационализации перечисленных направлений положительно влияет на производственно-хозяйственную деятельность предприятий, экономические и финансовые результаты их функционирования.

Реализация на практике основных результатов диссертации будет способствовать росту объемов производства и производительности труда, гибкому изменению целевого состояния производства, наиболее полному соответствию фактического состояния производственного процесса целевому, а также эффективному использованию располагаемых ресурсов. Решение поставленных в диссертации задач имеет важное народнохозяйственное значение и позволяет решить научную проблему обеспечения устойчивого функционирования современного производственного предприятия за счет системного, комплексного, непрерывного и целенаправленного оперативного управления производственным процессом.

Внедрение полученных результатов. Отдельные результаты диссертационной работы внедрены на пяти промышленных предприятиях, что подтверждено актами внедрения. В целом основные результаты диссертационной работы приняты для внедрения на подведомственных предприятиях Управления радиоэлектронной промышленности и систем управления Федерального агентства по промышленности.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены на Российской научно-технической конференции «Новые материалы и технологии машиностроения» (Москва, МГАТУ, 1993г.), на конференции «Применение ИПИ-технологий в производстве» (Москва, «МАТИ»-РГТУ им.К.Э.Циолковского, 2003г.), на научном семинаре «Проблемы моделирования развития производственных систем» (Москва, ЦЭМИ РАН, 2005), на кафедре Менеджмента ТРТУ (Таганрог, 2005), на Международной научно-технической конференции «Интеллектуальные системы» (AIS*06) и «Интеллектуальные САПР» (CAD-2006) (Дивноморское, РАИИ, ТРТУ, 2006), на кафедре «Управление организацией в машиностроении» ГУУ (Москва, 2006), на заседании Международной академии науки и практики организации производства (Москва, 2007), на Восьмом всероссийском симпозиуме «Стратегическое планирование и развитие предприятий» (Москва, ЦЭМИ РАН, 2007), на конференции «ЭКОНОМИЧЕСКАЯ НАУКА СОВРЕМЕННОЙ РОССИИ: ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ» (Москва, ЦЭМИ РАН, 2008).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликованы монография [1], статьи [2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17], тезисы докладов [18, 19, 20], учебные пособия и методические указания [21, 22, 23, 24, 25, 26] общим объемом 82,1 п.л., в том числе 45,6 п.л. - лично автором.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, трех приложений. Общий объем работы 445 страниц. Без списка литературы, рисунков и приложений 353 страницы. Список литературы включает 181 наименование.

На защиту выносятся методологические положения и организационные решения по управлению производственным процессом машиностроительного предприятия в реальном масштабе времени в условиях действия контролируемых возмущений с использованием теории и методов распознавания ситуаций, а именно:

· метод применения систем распознавания в управлении машиностроительным предприятием в целях совершенствования системы оперативного управления производственным процессом;

· метод разработки и принятия управленческих решений на основе применения систем распознавания в производственных системах;

· метод установления уровня управления компетентного в разрешении возникающих в производственных системах с иерархической структурой управляющей подсистемы проблемных ситуаций на основе их распознавания;

· реализация основных этапов построения систем распознавания проблемных ситуаций, возникающих в процессе производства и требующих управления в реальном масштабе времени;

· способ организации управления производством в проблемных ситуациях, требующих принятия решений по устранению результатов действия возмущений, внесения изменений в календарные планы, графики, задания на заводском, межцеховом, цеховом и участковом уровнях;

· структура системы внутрисменного управления процессом производства, включающая блоки распознавания, оптимизации, корректировки;

· перспективные направления применения методов и систем распознавания в управляющей подсистеме производственной системы.

Содержание работы

Первая глава «Анализ сущности и проблемы управления производственным процессом в реальном масштабе времени в условиях воздействия возмущений» посвящена исследованию проблем и анализу методов оперативного управления производственными процессами машиностроительных предприятий. Управление производственным процессом предприятия в реальном масштабе времени рассмотрено комплексно как скоординированное взаимодействие систем оперативного управления основным производством, вспомогательным производством и обслуживающими службами. Поскольку в указанных системах оперативного управления выполняется множество аналогичных функций, а организация устранения результатов действия внешних и внутренних возмущений на производственный процесс в основном производстве осуществляется в неразрывной связи с функционированием вспомогательных производств и обслуживающих служб, то диссертационное исследование сосредоточено на проблематике управления основным производством в реальном масштабе времени. Полученные результаты использованы при совершенствовании оперативного управления вспомогательными производствами и обслуживающими службами, а также прочими подразделениями предприятия, задействованными в производственно-хозяйственной и финансово-экономической деятельности.

С позиций системного анализа рассмотрена взаимосвязь функций оперативного управления основным производством (ОУОП) по уровням организационной структуры машиностроительного предприятия и представлена графически на рис.1.

Установлено, что действие внешних и внутренних возмущений в ходе производства вызывает возникновение проблемных ситуаций, препятствующих выполнению программы выпуска продукции предприятия, оперативных планов, графиков, заданий производственных систем различного уровня или требующих внесения коррективов в них. Разрешаются проблемные ситуации управленческим персоналом заводского, межцехового, цехового, участкового уровня управления производством недостаточно эффективно. Вскрыты причины низкой эффективности разрешения проблемных ситуаций.

Сделан акцент на проблематике нижнего уровня управления производством, обеспечивающего выполнение оперативных планов работы цехов и предприятия в целом. В результате выполненного анализа двенадцати широко применяемых в практике машиностроительных предприятий систем оперативно-календарного планирования основного производства предложена классификация известных способов формирования сменно-суточных заданий первичных производственных систем предметной и технологической формы специализации по порядку закрепления работ за рабочими местами в условиях единичного, серийного и массового типов производства (табл. 1). Проанализированы методы решения задач календарного планирования, применяемые для реализации сменно-суточного планирования и внутрисменного управления основным производством. По каждому из четырех установленных способов формирования сменно-суточных заданий рассмотрена сущность и содержание управления их выполнением, выполнены постановки задач внутрисменного управления ходом производства в условиях влияния внешних и внутренних возмущений. Сущность указанных задач заключается в следующем:

В возникающих в первичной производственной системе (ППС) в ходе смены проблемных ситуациях из множества возможных решений по ликвидации результатов действия возмущений и корректированию сменного задания необходимо находить такие решения по управлению производственным процессом, реализация которых при ограниченных мощностях рабочих мест (РМ) обеспечивала бы минимальное значение отклонения каждого установленного показателя оценки его фактического состояния от запланированного (табл. 2).

Исследованы возможные пути решения поставленных задач и обоснован путь их

Рис. 1. Состав, взаимосвязь задач и функций ОУОП

Таблица 1Способ установления сменного (суточного) задания рабочему месту первичной производственной системы

Тип \ вид производ-ства	Поточное	Непоточное
	Однопред-метное	Постоянное многопред-метное	Переменное многопред-метное	Группо- вое
Единичное					1	3 (4)
Серийное			3 (4)	3 (4)	1	3 (4)
Массовое	2	2	2 (3)	2 (3)

Примечение: 1 - объем выполнения работы;

2 - количество предметов одного наименования

3 - очередность изготовления различных партий предметов производства;

4 - расписание изготовления различных партий предметов производства;

- трудоемкость выполнения работы на рабочем месте;

- продолжительность рабочей смены.

Таблица 2Показатели оценки состояния производственного процесса

Объект\спо-соб уста-новления задания	Объем выполнения работы	Количество предметов одного наименования	Очередность изготовления партий предметов производства	Расписание изготовления партий предметов производства
Рабочее место	Объем работы Зарплата	Количество предметов производства Трудоемкость Зарплата Темп Оборотный задел	Количество предметов установленной номенклатуры Трудоемкость Зарплата Очередность	Количество предметов установленной номенклатуры Трудоемкость Зарплата Моменты времени начала и окончания выполнения работ
Первичная производ-ственная система	Номенклатура Объем Зарплата	Номенклатура Трудоемкость Зарплата Установленные виды заделов	Количество партий предметов производства Трудоемкость Зарплата	Количество партий предметов производства Трудоемкость Зарплата

решения на основе применения специализированных систем распознавания проблемных ситуаций (рис.2).

Рис. 2. Схема внутрисменного управления объектом

Во второй главе «Методологические основы построения систем распознавания проблемных производственных ситуаций» развиты методологические основы построения систем распознавания применительно к распознаванию проблемных производственных ситуаций. Интерпретирован процесс распознавания. В процессе распознавания выделены две части: первая - разработка метода преобразования входной информации об объекте распознавания в выходную информацию о нем, вторая - получение информации о принадлежности распознаваемого элемента внешней среды к определенному классу. Соответственно первая часть процесса распознавания отождествлена с проектированием и созданием системы распознавания, а вторая - с ее функционированием. Рассмотрены подходы к классификации систем распознавания. Предложен вариант классификации распознающих устройств и систем, позволяющий классифицировать системы распознавания, рекомендованные к использованию на промышленных предприятиях. Представлен расширенный с позиций системного анализа перечень задач, решаемых на основных этапах жизненного цикла распознающей системы: разработке, построении, эксплуатации. Выполнен обзор основных математических методов, применяемых в процессе распознавания.

В третьей главе «Место распознавания в разработке и принятии управленческих решений в современном промышленном производстве» определено назначение процесса распознавания при разработке и принятии управленческих решений в системах организационного управления. Рассмотрена сущность, подходы к принятию решений. Предложен вариант классификации управленческих решений как результат систематизации известных вариантов классификаций. Выполнена постановка задачи принятия управленческих решений и рассмотрен метод ее решения - процесс принятия управленческих решений. Разработана структурная модель процесса разработки, принятия и реализации управленческих решений, включающая блок распознавания (рис.3). Установлено назначение распознавания при реализации различных подходов к принятию управленческих решений. Раскрыты различные аспекты объективной необходимости применения специализированных систем распознавания проблемных ситуаций в управлении производственным предприятием (рис.4).



Рис. 4. Аспекты применения методов и систем распознавания проблемных ситуаций (ПС) в управлении современным промышленным предприятием

В четвертой главе «Использование методов и систем распознавания в принятии решений по управлению производственными процессами» рассмотрены возможные аспекты использования методов и систем распознавания в принятии решений по устранению действия возмущений на процесс производства в реальном масштабе времени. Сформулирована содержательная и формализованная постановка задачи принятия стандартных управленческих решений на основе распознавания проблемных ситуаций. Исследованы пути решения указанной задачи, обусловливаемые многообразием особенностей присущих различным элементам интегрированной структуры, учет которых вызывает вариантность построения распознающих систем принятия стандартных решений в интегрированной структуре. Основные этапы решения этой задачи приведены на рис. 5.

Рассмотрена альтернативная существующей организация управления производством, основанная на принципе управления «по возмущению»; осуществлении констатации проблемных ситуаций практически одновременного с моментами их возникновения в различных производственных системах, составляющих производственную структуру предприятия; адресном установлении уровней управления и лиц, принимающих решения, полномочных в разрешении возникающих проблемных ситуаций; выработке адекватных управленческих решений в минимально возможные по длительности интервалы времени в реальном масштабе времени, реализуемая на основе применения специализированных систем распознавания. На рисунке 6 приведен перечень задач, предлагаемый для решения в оперативном управлении основным производством на основе применения специализированных систем распознавания проблемных ситуаций (ПС) на различных уровнях управления производством, а именно:

· распознавание уровней управления и ЛПР, полномочных в разрешении проблемных ситуаций (РУРПС);

· распознавание решений по устранению результатов действия возмущений на заводском, межцеховом, цеховом и участковом уровнях управления;

· распознавание фактов необходимости внесения изменений в оперативно-производственные планы, графики, задания на заводском, межцеховом, цеховом и участковом уровнях;

· распознавание решений по корректировке календарных планов, графиков, заданий производственных систем различного уровня.

Выполнена формализованная постановка задачи распознавания уровня управления, полномочного в разрешении проблемной ситуации, для организационных систем, имеющих иерархические структуры управления. Разработаны типовые варианты



Рис. 5. Основные этапы решения задачи принятия управленческих решений в проблемных ситуациях на основе применения процедуры распознавания

построения систем распознавания уровней управления предприятием, полномочных в разрешении возникающих проблемных ситуаций в производстве, многообразие которых определяется вариантностью используемых разновидностей словарей признаков, описаний классов на языке признаков, алгоритмов распознавания. Рассмотрена сущность распознавания лица, принимающего решение, (ЛПР) установленного уровня управления. В качестве примера рассмотрены основные этапы создания двух возможных вариантов логической специализированной системы распознавания уровней управления, полномочных в разрешении проблемных ситуаций, возникающих при выполнении работ на участке цеха машиностроительного предприятия в ходе смены, вызываемых неисправностью применяемых средств технологического оснащения (СТО) - инструментов, оснастки. Основные этапы создания одной из них (обозначенной в диссертационной работе аббревиатурой СР№1М) приведены ниже.

1. Выбор принципа классификации. В качестве принципа классификации в данном случае использованы сведения о количестве уровней управления на предприятии, располагающими ресурсами для ликвидации причины сбоя. На машиностроительном предприятии таких уровней четыре, а именно: первый (нижний) уровень - участковый, второй - цеховой, третий - межцеховой и четвертый (верхний) уровень - заводской.

2. Разработка алфавита классов. В соответствии с установленным принципом классификации в алфавит классов ситуаций данной системы распознавания включены пять непересекающихся классов, а именно:

Рис. 6. Задачи распознавания проблемных ситуаций в оперативном управлении основным производством

- СТО, используемые для выполнения работ, включенных в сменное задание участку цеха, исправны;

- при выполнении работы имеет место неисправность СТО, ресурсы участка позволяют осуществить замену вышедшего из строя СТО;

- при выполнении работы имеет место неисправность СТО, ресурсы участка не позволяют, а ресурсы цеха позволяют осуществить замену вышедшего из строя СТО;

- при выполнении работы имеет место неисправность СТО, ресурсы цеха не позволяют, а ресурсы межцехового уровня позволяют осуществить замену вышедшего из строя СТО;

- при выполнении работы имеет место неисправность СТО, ресурсы только заводского уровня позволят осуществить замену вышедшего из строя СТО.

Классу соответствует участковый уровень, - цеховой, - межцеховой, - заводской уровень.

3. Формирование рабочего словаря признаков. В рабочий словарь признаков данной системы распознавания включены информативные признаки, которые позволяют выполнить однозначное описание установленных выше непересекающихся классов ситуаций, имеющих место при выполнении работ сменного задания, а именно:

- наличие сведений о неисправном СТО, являющимся причиной сбоя выполнения сменного задания участку цеха;

- наличие идентичного исправного СТО на участке;

- наличие возможности организации срочного ремонта неисправного СТО силами ремонтной инструментальной мастерской цеха за допустимый интервал времени на задержку выполнения работы на рабочем месте;

- наличие идентичного исправного СТО в инструментально-раздаточной кладовой (ИРК) данного цеха;

- вышедшее из строя СТО возможно заменить аналогичным СТО;

- наличие аналогичного СТО в ИРК данного цеха.

- наличие идентичного исправного СТО в ИРК смежного цеха (производственного подразделения);

- наличие идентичного исправного СТО в центральном инструментальном складе (ЦИС) предприятия;

- наличие аналогичного СТО в ИРК смежного цеха (производственного подразделения);

- наличие аналогичного СТО в центральном инструментальном складе (ЦИСе) предприятия;

- наличие возможности срочного изготовления идентичного и (или) аналогичного в инструментальном производстве предприятия;

- наличие возможности экстренной поставки идентичного и (или) аналогичного в ЦИС предприятия со стороны;

- наличие возможности включения в план поставок со стороны или в план инструментального производства предприятия идентичное и (или) аналогичное СТО.

Рассматриваемые признаки логические. Они принимают два значения: «истинно», если идентифицируемый признаком факт установлен (признаку присваивается значение единица), или «ложно», если идентифицируемый признаком факт не установлен (признаку присваивается значение нуля).

4. Описание классов ситуаций на языке признаков. Описание классов системы распознавания СР№1М представлено в следующем виде:

, (1)

, (2)

, (3)

, (4)

. (5)

Где: + - логическое «или»,

- логическое «и»,

- отрицание Х («не Х»).

5. Выбор алгоритма распознавания. Алгоритм распознавания ситуаций, связанных с поломками СТО при выполнении работ сменного задания участку цеха для установления уровня управления, компетентного в разрешении причины сбоя, разработан на основе метода сокращенного базиса. Размер матрицы составил = 18х8192 = 147456 бит (18 строк матрицы - это сумма 13 признаков и 5 классов, а 8192 столбцов - - это число возможных комбинаций из 13 признаков).

Рассмотрен традиционный подход выработки стандартных управленческих решений по ликвидации последствий возмущений, влияющих на производственный процесс в реальном масштабе времени, на примере организации замены вышедших из строя инструментов. Разработан альтернативный подход организации замены вышедших из строя инструментов в процессе производства продукции на основе применения систем распознавания сбойных ситуаций. Приведены результаты разработки системы распознавания проблемных ситуаций, вызванных поломками инструментов в производственном процессе, с целью выработки адекватных стандартных управленческих решений по их разрешению. Эта система распознавания обозначена аббревиатурой СР№2.

Основные этапы создания системы распознавания СР№2 приведены ниже.

1. Выбор принципа классификации. В качестве принципа классификации в данном случае использованы сведения о мощности множества стандартных решений, которые можно применить для ликвидации причины сбоя в выполнении работ сменного задания Множество стандартных управленческих решений по разрешению проблемных ситуаций, связанных с поломками СТО при выполнении работ на рабочих местах участка цеха в ходе смены, включает два типа решений. Первый тип указанных решений вырабатывается и принимается нижними уровнями управления производством, то есть участковым и цеховым (начальником инструментально-раздаточной кладовой (ИРК), мастером производственного участка, начальником цеха). Второй - верхними уровнями управления производством, то есть межцеховым и заводским - руководителями подразделений инструментального отдела (ИНО) предприятия (начальником ИНО, заведующим центральным инструментальным складом (ЦИС), начальником планово-экономического бюро (ПЭБ), начальником бюро покупного инструмента и оснастки (БПИО), начальником инструментального производства) и руководителями производственного отдела (ПО) предприятия. Обозначим первый тип решений индексом 1 (единица), а второй - 2 (двойка). Тогда указанное множество включает следующие решения:

- организовать срочный ремонт неисправного СТО силами ремонтной инструментальной мастерской цеха за допустимый интервал времени на задержку выполнения работы на рабочем месте (состав ЛПР: мастер участка, начальник ИРК);

- доставить идентичное исправное СТО на рабочее место из ИРК данного цеха (состав ЛПР: мастер участка, начальник ИРК);

- доставить годное для выполнения работы аналогичное СТО на рабочее место из ИРК данного цеха (состав ЛПР: мастер участка, начальник ИРК, технолог цеха);

- доставить идентичное исправное СТО в ИРК данного цеха из ИРК смежного цеха (состав ЛПР: начальник цеха-потребителя, начальник ПО, начальник ИНО, начальник цеха-поставщика);

- доставить годное для выполнения работы аналогичное СТО в ИРК данного цеха из ИРК смежного цеха (состав ЛПР: начальник цеха-потребителя, начальник ПО, начальник ИНО, начальник цеха-поставщика);

- доставить идентичное исправное СТО в ИРК цеха из ЦИС предприятия (состав ЛПР: начальник цеха-потребителя, начальник ИНО, начальник ЦИС);

- доставить годное для выполнения работы аналогичное СТО в ИРК цеха из ЦИС предприятия (состав ЛПР: начальник цеха-потребителя, начальник ИНО, начальник ЦИС);

- осуществить экстренную внешнюю (со стороны) поставку идентичного и (или) аналогичного либо только идентичного СТО в ЦИС предприятия (состав ЛПР: начальник ИНО, начальник БПИ);

- срочно изготовить идентичное и (или) аналогичное либо только идентичное СТО в инструментальном производстве предприятия и передать в ЦИС предприятия (состав ЛПР: начальник ИНО, начальник ПЭБ и начальник инструментального производства);

- включить в план поставок со стороны или в план инструментального производства предприятия идентичное и (или) аналогичное либо только идентичное СТО (состав ЛПР: начальник ИНО, начальник БПИ или начальник ПЭБ и начальник инструментального производства);

- принять нестандартное (оригинальное) решение (состав ЛПР: начальник ПО, начальник ИНО).

2. Разработка алфавита классов. В соответствии с установленным принципом классификации в алфавит классов ситуаций данной системы распознавания включены двенадцать непересекающихся классов. Одиннадцати, из которых, соответствуют указанные выше решения ( - ). Дополнительный двенадцатый класс необходим для информирования персонала цеха о том, что в данный момент времени на процесс выполнения сменного задания не действуют возмущения обусловленные неисправностью применяемых СТО. Алфавит классов распознающей системы СР№2 включает следующие классы:

- возможна организация срочного ремонта неисправного СТО силами ремонтной инструментальной мастерской цеха за допустимый интервал времени на задержку выполнения работы на рабочем месте;

- идентичное исправное СТО имеется в ИРК данного цеха;

- годное для выполнения работы аналогичное СТО имеется в ИРК данного цеха;

- идентичное исправное СТО имеется в ИРК смежного цеха (производственного подразделения);

- годное для выполнения работы аналогичное СТО имеется в ИРК смежного цеха;

- идентичное исправное СТО имеется в ЦИСе предприятия;

- годное для выполнения работы аналогичное СТО имеется в ЦИСе предприятия;

- возможна экстренная поставка идентичного и (или) аналогичного либо только идентичного СТО в ЦИС предприятия со стороны;

- возможна организация срочного изготовления идентичного и (или0 аналогичного либо только идентичного СТО в инструментальном производстве предприятия;

- возможно включение в план поставок со стороны или в план инструментального производства предприятия идентичное и (или) аналогичное либо только идентичное СТО;

- разрешить проблему стандартными решениями невозможно;

- СТО, используемые для выполнения работ, включенных в сменное задание участку цеха, исправны.

3. Формирование рабочего словаря признаков. В рабочий словарь признаков данной системы распознавания включены следующие информативные признаки:

- наличие сведений о неисправном СТО, являющимся причиной сбоя выполнения сменного задания участку цеха;

, , … , - аналогичны соответствующим признакам системы распознавания СР№1М, рассмотренной выше.

Рассматриваемые признаки логические.

4. Описание классов ситуаций на языке признаков. Описание классов системы распознавания СР№2 представлено в следующем виде:

=, (6)

=, (7)

=, (8)

=. (9)

=, (10)

=, (11)

=, (12)

=, (13)

=, (14)

=, (15)

=, (16)

=. (17)

5. Выбор алгоритма распознавания. Алгоритм распознавания ситуаций, связанных с поломками СТО при выполнении работ сменного задания участку цеха, построен на основе метода сокращенного базиса. Размер матрицы составил = 24х4096 = 98304 бит.

Специализированная система распознавания СР№2 при возникновении сбоев за весьма ограниченный отрезок времени, измеряемый десятками секунд, несколькими минутами, способна осуществить их диагностику. Установить уровни иерархии управления предприятием, располагающие необходимыми ресурсами для разрешения возникших сбойных ситуаций. Выработать стандартные управленческие решения, направленные на разрешение возникших сбойных ситуаций. Сформировать состав групповых или индивидуальных лиц, принимающих решения, по разрешению сбоев в реальном масштабе времени. Для наглядности демонстрации сокращения времени на принятие идентичных решений по осуществлению замены вышедшего в процессе выполнения сменного задания участку цеха СТО при применении системы распознавания СР№2, традиционную (типовую) процедуру ликвидации сбоя по причине неисправности СТО и аналогичную процедуру с применением системы распознавания отразим на рис. 7.

Рисунок наглядно показывает, что чем сложнее возникшая сбойная ситуация, тем существенно больший отрезок времени на принятие идентичного решения экономится при применении системы распознавания в процедуре ликвидации сбоя в сравнении с традиционной процедурой. Демонстрируется существенное увеличение скорости поступления информации ЛПР для принятия адекватного решения по ликвидации сбоя.

Исследованы возможности использования стоимостных критериев в системах распознавания проблемных ситуаций, требующих устранения действия возмущений на производственный процесс в реальном масштабе времени, на примере организации обеспечения предприятия дефицитными инструментами.

Задача выбора оптимального стандартного управленческого решения по организации поставки в ЦИС предприятия со стороны либо из собственного инструментального производства дефицитных СТО сформулирована в следующем виде.

Из множества возможных решений по организации экстренной или плановой поставки в ЦИС предприятия со стороны либо из собственного инструментального производства дефицитных СТО - го наименования необходимо выбрать такое решение , , которому соответствует наименьшее значение установленного стоимостного критерия выбора:

· для решений, реализация которых не приводит к нарушению плановых сроков поставки продукции потребителю - величина денежных затрат на реализацию выбранного решения ,

· для решений, реализация которых вызывает нарушение плановых сроков поставки продукции потребителю - суммарная величины затрат финансов на реализацию выбранного решения , включающая как затраты на реализацию выбранного решения , так и издержки, связанные с нарушением плановых сроков поставок продукции потребителю (заказчику), , а именно: =+.



Рис. 7. Процедура организации замены вышедшего из строя СТО в процессе выполнения сменного задания участку цеха

Предложен также комплексный критерий для рассматриваемой задачи в виде взвешенной суммы нормированных значений частных критериев, а именно:

+ , , + = 1, , > 0,

= , ,

где: - продолжительность времени реализации допустимых решений в рабочих днях;

, - опорные значения соответствующих частных критериев (возможные максимальные значения и ).

Разработан метод организации обеспечения предприятия дефицитными инструментами, включающий решение указанной задачи, на основе применения специализированной системы распознавания проблемных ситуаций, вызывающих необходимость организации поставки в центральный инструментальный склад предприятия дефицитных инструментов. Эта система распознавания обозначена аббревиатурой СР№3.

Основные этапы создания системы распознавания СР№3 приведены ниже.

1. Формирование множества возможных решений. Во множество возможных решений системы распознавания СР№3 включены решения - и из системы распознавания СР№2. Вместо комбинированных решений по организации поставки в ЦИС предприятия со стороны либо из собственного инструментального производства дефицитных СТО , и введено множество не комбинированных решений - :

- осуществить экстренную внешнюю (со стороны) поставку идентичного СТО в ЦИС предприятия (состав ЛПР: начальник ИНО, начальник БПИ);

- осуществить экстренную внешнюю (со стороны) поставку аналогичного СТО в ЦИС предприятия (состав ЛПР: начальник ИНО, начальник БПИ);

- включить в план поставок со стороны идентичное СТО (состав ЛПР: начальник ИНО, начальник БПИ);

- включить в план поставок со стороны аналогичное СТО (состав ЛПР: начальник ИНО, начальник БПИ);

- срочно изготовить идентичное СТО в инструментальном производстве предприятия и передать в ЦИС предприятия (состав ЛПР: начальник ИНО, начальник ПЭБ и начальник инструментального производства);

- срочно изготовить аналогичное СТО в инструментальном производстве предприятия и передать в ЦИС предприятия (состав ЛПР: начальник ИНО, начальник ПЭБ и начальник инструментального производства);

- включить в план инструментального производства предприятия идентичное СТО (состав ЛПР: начальник ИНО, начальник ПЭБ и начальник инструментального производства);

- включить в план инструментального производства предприятия аналогичное СТО (состав ЛПР: начальник ИНО, начальник ПЭБ и начальник инструментального производства).

2. Разработка алфавита классов. В алфавит классов ситуаций данной системы распознавания целесообразно включить десять непересекающихся классов. Семи из которых ( - ) соответствуют указанные выше решения ( - ). Восьмому классу () соответствует множество решений по организации поставки в ЦИС предприятия дефицитных СТО со стороны либо из собственного инструментального производства ( - ). Девятому классу () соответствует решение о необходимости разработки оригинального решения (). Десятый класс () необходим для информирования персонала цеха о том, что в данный момент времени на производственный процесс не действуют возмущения обусловленные неисправностью применяемых СТО.

Алфавит классов распознающей системы СР№3 включает следующие классы:

, , … , , - аналогичны соответствующим классам системы распознавания СР№2, рассмотренной выше;

- возможна поставка дефицитного СТО в ЦИС предприятия;

- разрешить проблему стандартными решениями невозможно.

3. Формирование рабочего словаря признаков. В рабочий словарь признаков данной системы распознавания включены следующие признаки:

, , … , - аналогичны соответствующим признакам системы распознавания СР№2, рассмотренной выше;

- наличие возможности экстренной поставки идентичного СТО в ЦИС предприятия со стороны;

- наличие возможности экстренной поставки аналогичного СТО в ЦИС предприятия со стороны;

- наличие возможности включения в план поставок со стороны идентичное СТО;

- наличие возможности включения в план поставок со стороны аналогичное СТО;

- наличие возможности срочного изготовления идентичного СТО в инструментальном производстве предприятия;

- наличие возможности срочного изготовления аналогичного СТО в инструментальном производстве предприятия;

- наличие возможности включения в план инструментального производства предприятия идентичное СТО;

- наличие возможности включения в план инструментального производства предприятия аналогичное СТО.

Рассматриваемые признаки логические.

4. Описание классов ситуаций на языке признаков. Описание классов системы распознавания СР№3 представлено в следующем виде:

, , … , , - аналогичны соответствующим описаниям классов на языке признаков системы распознавания СР№2;

=

; (18)

=

. (19)

5. Выбор алгоритма распознавания. Алгоритм распознавания ситуаций, связанных с поломками СТО при выполнении работ сменного задания участку цеха, для выработки стандартных решений по организации замены вышедших из строя СТО, построен на основе метода сокращенного базиса. Размер матрицы составил = 27х131072= 3538944 бит.

Если проблемная ситуация относится к классу , то осуществляется выбор оптимальной альтернативы из множества возможный решений по критерию или .

Выработка стандартных управленческих решений по ликвидации последствий других видов возмущений (неисправность оборудования; изготовление бракованных предметов производства; необеспеченность материалами, заготовками, комплектующими изделиями, рабочей силой и прочих ), влияющих на производственный процесс в реальном масштабе времени, осуществляется методами подобными рассмотренным выше.

...