Размещено на http://www.allbest.ru/

Черкаський державний технологічний університет

УДК 621.01:004(043)

МЕТОДИ І МОДЕЛІ МАТРИЧНОЇ ІНФОРМАЦІЙНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ КОНСТРУКТОРСЬКО-ТЕХНОЛОГІЧНОЇ ПІДГОТОВКИ ВИРОБНИЦТВА

на машинобудівних підприємствах

05.13.06 - інформаційні технології

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

САВЕЛЬЄВА Тамара Василівна

Черкаси - 2008



Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Черкаському державному технологічному університеті Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професорТесля Юрій Миколайович, Київський національний університет будівництва і архітектури, професор кафедри інформаційних технологій.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Подчасова Тетяна Павлівна, Київський національний торгово-економічний університет, професор кафедри економічної кібернетики та інформаційних технологій;

кандидат технічних наук, доцент Ус Михайло Федорович, Східноєвропейський університет економіки та менеджменту, директор департаменту інформаційних технологій в освіті, доцент кафедри інформатики та вищої математики.

Захист відбудеться « 1 » липня 2008 року о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 73.052.01 у Черкаському державному технологічному університеті за адресою: 18006, м. Черкаси, бул. Шевченка, 460.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Черкаського державного технологічного університету за адресою: 18006, м. Черкаси, бул. Шевченка, 460.

Автореферат розісланий « 30 » травня 2008 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Палагін В.В.



АНОТАЦІЯ

Савельєва Т.В. Методи і моделі матричної інформаційної технології конструкторсько-технологічної підготовки виробництва на машинобудівних підприємствах. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук із спеціальності 05.13.06 - інформаційні технології. - Черкаський державний технологічний університет, Україна, Черкаси, 2008.

Дисертаційна робота присвячена розробці методів, моделей та засобів підвищення ефективності управління машинобудівними підприємствами на основі використання АІС КТПВ у матричних інформаційних технологіях управління.

В дисертаційній роботі розроблено математичну модель інформаційного середовища КТПВ, яка дозволяє формалізувати цілі реалізації та процедурно-об'єктну структуру матричної інформаційної технології та будувати раціональні схеми наповнення об'єктів інформаційного середовища.

Запропоновано нову модель структуризації програмно-інформаційного наповнення матричної інформаційної технології.

Розроблені засоби матричної інформаційної технології впроваджені у відділі головного металурга Новокраматорського машинобудівного заводу.

Ключові слова: матрична інформаційна технологія, управління підприємствами машинобудівного профілю, конструкторсько-технологічна підготовка виробництва.



АННОТАЦИЯ

Савельева Т.В. Методы и модели матричной информационной технологии конструкторско-технологической подготовки производства. - Рукопись. інформаційний машинобудівний управління автоматизований

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.06 - Информационные технологии. - Черкасский государственный технологический университет, Украина, Черкассы, 2008.

В современных условиях машиностроительное производство, отличающееся высоким уровнем технического и технологического оснащения и сложной системой материально-технического обеспечения на всех его этапах, предъявляет повышенные требования к срокам и качеству технологической подготовки производства.

В настоящее время на промышленных предприятиях часто используются традиционные неэффективные подходы к информационному обеспечению проектов производства, что приводит к существенным экономическим потерям и отрицательным образом сказывается на сроках и качестве выпуска конечной продукции.

Поэтому эффективность технологической подготовки производства, как основы производственного процесса, требует наличия интегрированной автоматизированной системы информационного обеспечения соответствующего уровня. Таким образом, повышение эффективности технологической подготовки производства, как и других стадий производства, целиком зависит от наличия единой информационной инфраструктуры производства, объединяющей уровни: технологической подготовки, управления предприятием и уровень управления технологическими процессами.

Научная новизна работы заключается в постановке и решении актуальной научно-технической задачи разработки моделей, методов и средств проектно-ориентированных автоматизированных информационных систем в матричных информационных технологиях управления конструкторско-технологической подготовкой производства.

В результате решения этой задачи получены новые научные результаты:

получила дальнейшее развитие матричная схема декомпозиции систем управления конструкторско-технологической подготовкой производства (КТПП), которая разрешает исследовать информационную среду предприятия в функционально- и проектно-ориентированных направлениях, гибко интегрировать систему задач и функций управления проектами и организациями в единую автоматизированную информационную систему конструкторско-технологической подготовки производства;

построена математическая модель информационной среды КТПП за счет отображения в проектно-ориентированных процессах переработки информации функциональной схемы управленческих действий относительно решения задач управления предприятием, которая разрешает формализовать целые реализации и процедурно-объектную структуру матричной информационной технологии и строить рациональные схемы наполнения объектов информационной среды;

предложен новый метод управления производственной деятельностью машиностроительных предприятий, который основывается на формировании в процессах КТПП информационного ресурса систем подготовки производства, планирования и управления, как компонентов матричной информационной технологии КТПП, который обеспечивает эффективную реализацию информационной технологии управления машиностроительными предприятиями в неоднозначной и труднопрогнозируемой информационной среде объектов и процессов КТПП.

Практическое значение исследования состоит в том, что на основе обобщения известных результатов и использование научных результатов, полученных автором, закладывается современный научно-методологический базис повышения эффективности управления КТПП через реализацию матричной информационной технологии в проектной и операционной деятельности машиностроительных предприятий. Проведенные исследования разрешили реализовать эффективную матричную информационную технологию управления КТПП на базе единой информационной среды, в которой интегрируются системы: САПР, АСУТП, ERP, PDM.

Научные положения, выводы, предложения и рекомендации, изложенные в диссертации, статьях и других публикациях, используются для практической организации управленческой деятельности предприятий машиностроительного профиля. В отделе главного металлурга Новокраматорского завода (НКМЗ) автором внедрена интегрированная сквозная система автоматизированного управления технологией производства отливок, моделей и изготовление модельных комплектов на деревообрабатывающем центре с числовым программным управлением (ЧПУ). Использование интегрированной информационной технологии управления в системе конструкторско-технологической подготовки металлургического производства, дало возможность оптимально установить взаимосвязи между подразделениями предприятия и создать эффективную схему информационного взаимодействия при решении производственно-управленческих задач.

Ключевые слова: матричная информационная технология, управление предприятием машиностроительного профиля, конструкторско-технологическая подготовка производства.



SUMMARY

Savelyevа T.V. Methods and models of matrix information technique of design- technological preparation of manufacture. - Manuscript.

The thesis for a scientific degree of the candidate of technical sciences on the speciality 05.13.06 - Information technologies. - Cherkassy State Technological University, Ukraine, Cherkassy, 2008.

Dissertational work is devoted to development of methods, models and means of increase of management efficiency the machine-building enterprises on the basis of use of the automized information system of designer technological preparation of manufacture in matrix information technologies of management.

In dissertational work the mathematical model of information Designer technological preparation of manufacture environment which allows to formalize the whole realizations and Procedure-objective structure of matrix information technology is developed and to build rational schemes of filling of objects of the information environment.

The new model of structurization of information filling of matrix information technology is offered.

The developed means of matrix information technology are introduced in a department of main metallurgist Novokramatorskogo of a machine-building factory.

Keywords: matrix information technology, operation of business of machine works, design technological preparation of manufacture.



ЗАГАЛЬНА характеристика рОботИ

Актуальність теми дисертації. Сучасний стан підприємств машино- і приладобудування характеризується стійкою тенденцією ускладнення продукції, що випускається поряд із збільшенням номенклатури і зменшенням серійності виробництва, що веде до значного збільшення обсягів і термінів виконання робіт у сфері конструкторсько-технологічної підготовки виробництва (КТПВ). Необхідність реалізації вимог ринкової економіки змушує підприємства постійно поліпшувати споживчі властивості і якість виробів при максимальному скороченні термінів їх випуску.

Характерною рисою сучасних методів виробництва і технологічного устаткування є те, що вони забезпечують найбільш високу ефективність використання при наявності цифрової моделі об'єкта виробництва. Ця обставина обумовлює застосування інтегрованих CAD/CAM-систем (Сomputer Aided Design/ Сomputer Aided Manufacturing), а також систем класу PDM (Product Data Management) і ERP (Enterprise Resource Planning), які забезпечують автоматизоване управління підприємством і виробництвом по всім етапам життєвих циклів нових виробів (ЖЦВ). Але таке управління може бути ефективним лише через побудову матричної інформаційної технології, яка забезпечить інтеграцію всіх об'єктів і процесів проектування, конструкторсько-технологічної підготовки, планування і оперативного управління виробництвом і на основі цього спостерігається стійкий економічний розвиток самого підприємства.

Основна ідея даної наукової праці полягає в тому, що підвищення ефективності машинобудівних підприємств можливо на базі використання автоматизованих інформаційних систем у рамках матричної інформаційної технології управління проектами та підприємством. Матрична інформаційна технологія (МІТ) повинна базуватись на єдиному інформаційному середовищі, яке створюється на етапі КТПВ.

Реалізація цієї ідеї може бути здійснена на основі всебічного аналізу проблем організації і управління підприємством машинобудівного профілю, побудови математичної моделі інформаційного середовища підприємства, аналізу теоретичних основ матричних інформаційних технологій, розробки раціональної інформаційної структури бізнес процесів, розробки структури автоматизованої інформаційної системи управління КТПВ і побудови матричної інформаційної технології управління проектами і підприємствами машинобудівного профілю.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана в Черкаському державному технологічному університеті у відповідності з г/д темою №0103V003686: “Еволюційні моделі, методи і засоби підтримки прийняття рішень при створенні віртуальних підприємств”.

Мета та задачі досліджень. Дисертаційна робота присвячена створенню нових підходів до інтеграції процесів формування інформаційного ресурсу систем управління виробничою діяльністю, що забезпечує обґрунтованість вибору таких систем, скорочення термінів впровадження і підвищення ефективності експлуатації на підприємствах машинобудівного профілю.

Відповідно до поставленої мети сформовано наступні задачі дослідження:

- системний аналіз проблем інформатизації машинобудівного виробництва;

- аналіз теоретичних основ матричних інформаційних технологій (МІТ);

- дослідження існуючих методів рішення конструкторсько-технологічних задач, а також функціональних можливостей CAD/CAM-систем і методів їх застосування в КТПВ;

- побудова математичної моделі об'єктів і процесів багатопроектного управління в інформаційному середовищі машинобудівного підприємства;

- розробка методів управління на базі МІТ підприємств машинобудівного профілю;

- розробка матричної структури інформаційного середовища виробництва;

- оптимізація інформаційного середовища виробництва;

- розробка орієнтованого на використання CAD/CAM-систем методу рішення задач КТПВ.

Предметною областю дослідження є машинобудівне виробництво - одне із самих складних для автоматизації областей народного господарства. Результати досліджень можуть використовуватися й в інших предметних областях.

Об'єктом досліджень у роботі є процеси цілеспрямованого перетворення інформації в системах управління проектами й підприємствами машинобудівного профілю.

Предметом досліджень є методи, моделі та засоби формування інформаційного ресурсу систем управління підприємствами машинобудівного профілю в адміністративно-управлінських структурах з матричною організацією.

Методи дослідження ґрунтувалися на використанні теорії систем, теорії моделювання, методів системного аналізу з метою декомпозиції інформаційного середовища підприємств машинобудівного профілю і побудови адекватної реальним процесам математичної моделі; теорії інформації, теорії інформаційної взаємодії для розробки методів управління КТПВ на базі матричної інформаційної технології; методів дослідження операцій для розробки раціональної структури матричної інформаційної технології.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що вперше вирішена науково-технічна задача побудови методів, моделей і засобів проектно-орієнтованих автоматизованих інформаційних систем у матричних інформаційних технологіях управління КТПВ. Нові наукові результати, отримані автором, полягають у нижченаведеному:

- одержала подальший розвиток матрична схема декомпозиції систем управління КТПВ, що дозволяє досліджувати інформаційне середовище підприємств у функціонально- і проектно-орієнтованих напрямках і гнучко інтегрувати систему задач і функцій управління проектами й організаціями в єдину автоматизовану інформаційну систему конструкторсько-технологічної підготовки виробництва (АІС КТПВ);

- побудовано математичну модель інформаційного середовища КТПВ за рахунок відображення в проектно-орієнтованих процесах переробки інформації функціональної схеми управлінських дій щодо вирішення задач управління підприємством, що дозволяє формалізувати цілі реалізації та процедурно-об'єктну структуру матричної інформаційної технології і будувати раціональні схеми наповнення об'єктів інформаційного середовища;

- запропоновано новий метод управління виробничою діяльністю машинобудівних підприємств, який базується на формуванні в процесах КТПВ інформаційного ресурсу систем підготовки виробництва, планування і управління, як компонентів матричної інформаційної технології КТПВ, що забезпечує ефективну реалізацію інформаційної технології управління машинобудівними підприємствами в неоднозначному і важкопрогнозованому інформаційному середовищі об'єктів і процесів КТПВ.

Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що на основі узагальнення відомих результатів і використання наукових результатів, отриманих автором, закладається сучасний науково-методологічний і практичний базис підвищення ефективності управління проектами і підприємствами машинобудівного профілю через реалізацію матричної інформаційної технології на етапі конструкторсько-технологічної підготовки виробництва. Проведені дослідження дозволили реалізувати ефективну матричну інформаційну технологію КТПВ на базі єдиного інформаційного середовища, в яке інтегруються системи САПР, АСУТП, ERP, PDM.

1. Одержала подальший розвиток матрична схема декомпозиції систем управління КТПВ.

2. Побудовано математичну модель інформаційного середовища КТПВ за рахунок відображення в проектно-орієнтованих процесах переробки інформації функціональної схеми управлінських дій щодо вирішення задач управління підприємством.

3. Запропоновано новий метод управління виробничою діяльністю машинобудівних підприємств, який основується на формуванні в процесах КТПВ інформаційного ресурсу систем підготовки виробництва, планування і управління, як компонентів матричної інформаційної технології КТПВ.

Результати дисертаційної роботи знайшли застосування на практиці при впровадженні автоматизованих інформаційних систем КТПВ.

Наукові положення, висновки, пропозиції і рекомендації, викладені в дисертації і статтях, використовуються для практичної організації управлінської діяльності підприємств машинобудівного профілю. У відділі головного металурга Новокраматорського заводу (НКМЗ) автором впроваджена інтегрована наскрізна система автоматизованого управління виробництвом виливків, моделей і виготовлення модельних комплектів на деревообробному центрі з числовим програмним керуванням (ЧПК). Використання інтегрованої інформаційної технології управління в системі конструкторсько-технологічної підготовки металургійного виробництва, дозволило максимально встановити взаємозв'язки між підрозділами підприємства і створити ефективну схему інформаційної взаємодії при вирішенні виробничо-управлінських задач по всім етапам життєвого циклу нової продукції.

В 2005 році на конкурсі промислових підприємств «SolidWorks AWARD-2005» (було представлено 103 проекти з 57 підприємств) проект Новокраматорського машинобудівного заводу «Наскрізна система об`ємного проектування (CAD/САМ/Сае) виливків, форм під заливку металу, модельних комплектів і створення керуючих програм виготовлення елементів дерев'яних модельних комплектів в деревообробному центрі з ЧПК», в основі якого лежать дисертаційні дослідження автора, виборов друге місце в номінації «Методика праці».

Розроблене автором методичне забезпечення з питань створення матричних інформаційних технологій використовуються на ряді машинобудівних підприємств України при рішенні конструкторських і технологічних задач. Серед цих підприємств такі, як: Дрогобицький долотний завод (Львівська область), Новокраматорський машинобудівний завод (м. Краматорськ), НПК “Мікрони” (м. Київ), ПО “Море” (м. Феодосія), НПО ім.Фрунзе (м. Суми), Кременчуцький колісний завод, ЗАО група “НОРД” (м. Донецьк), а також в навчальному процесі Черкаського державного технологічного університету.

Особистий внесок здобувача. Дисертація є самостійно виконаною завершеною роботою здобувача. Наукові розробки, узагальнення, висновки та пропозиції, що містяться в дисертаційній роботі, одержані автором самостійно.

В публікаціях, написаних в співавторстві, здобувачеві належать: [4] - проаналізувавши наведені в роботі схеми наскрізного проектування автором розроблено концептуальну модель наскрізного циклу проектування, а також зроблено висновок про необхідність інтеграції систем проектування, підготовки виробництва і управління проектами і підприємствами на базі єдиного інформаційного середовища; [5] - описані робочі процеси в конструкторсько-технологічній підготовці Дрогобицького долотного заводу з використанням систем проектування.

Перелічені публікації із достатньою повнотою відбивають винесені на захист наукові положення, методи, одержані практичні результати та висновки.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації доповідалися й обговорювалися: на науково-технічній конференції НТШ ім. Шевченка, 2003 р. “Робочі процеси в підготовці виробництва Дрогобицького долотного заводу на базі cad/cam-системи cimatron”, на науково-технічній конференції НТШ ім. Шевченка, 2004 р. “Концептуальна модель об'єкта виробництва”, на ІV Всеукраїнській конференції молодих науковців ІТОНТ - 2004, 28-30 квітня 2004 р. “Етапи використання CAD/CAM-систем у машинобудуванні”, на науково-технічній конференції НТШ ім. Шевченка, 2005 р. “Особливості групування деталей що обробляються на фрезерних верстатах із ЧПК в умовах застосування CAD/CAM-систем”, на VI Всеукраїнській науково-практичній конференції “Комп'ютерне моделювання та інформаційні технології в науці, економіці та освіті”, 26-28 квітня 2005 р., м.Кривий Ріг “Методи скорочення термінів проектування і підготовки виробництва оснастки й інструмента”, на V Всеукраїнській конференції молодих науковців “Інформаційні технології в освіті, науці і техніці” (ІТОНТ-2006) “Проблема інтеграції автоматизованих систем в матричній інформаційній технології управління виробництвом”.

Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 10 наукових праць, в тому числі 4 - у виданнях, що затвердженні ВАК України як фахові, 6 - тези доповідей.

Структура й обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних літературних джерел (105 найменувань) і додатків. Дисертація містить 3 таблиці, 31 рисунок, 5 додатків. Повний обсяг дисертації становить 161 сторінку, у тому числі 138 сторінок основного тексту.



ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі міститься обґрунтування актуальності теми дисертаційної роботи. Сформульовані мета роботи, послідовність задач, вирішення яких забезпечує досягнення намічених цілей. Подано стислу характеристику роботи, сформульовано наукові результати, що виносяться на захист. Обґрунтована практична цінність роботи.

У першому розділі проводиться аналіз сучасного стану і основних тенденцій розвитку автоматизованих систем, розкрито особливості машинобудівного виробництва, зроблений аналіз проблем інформатизації машинобудівного підприємства.

В умовах переходу країни до ринкової економіки в КТПВ виникає ряд проблем, що визначаються недосконалими формами управління. Аналізуючи вітчизняний досвід автоматизації управління підприємствами, слід зазначити, що розробка різних систем автоматизації (САПР, АСУТП, АСУП, ІУС) проводилися роздільно. Це приводило до ряду негативних наслідків, таких як: непогодженість критеріїв рішення задач на різних рівнях систем управління; недотримання єдності цілей управління; дублювання інформації (що пов'язано з наявністю автономних систем збору й обробки інформації в кожній з автоматизованих систем, так і відсутністю наскрізної інформаційної технології управління проектами підготовки нових виробів).

Зазначені недоліки автоматизованого управління підприємствами привели до пошуку нових рішень інтеграції функціональних задач, які вирішуються різними системами в одній технології.

Таким чином, назріла необхідність реалізації на машинобудівних підприємствах України якісних змін у сфері інформаційних технологій, розробки методів і засобів такої інформаційної технології, що відповідала б сучасним вимогам управління виробництвом і підприємством і базувалася б на сучасних досягненнях в області створення інформаційних систем і технологій. Запропонована автором технологія отримала назву МІТ. МІТ управління проектами і підприємствами машинобудівного профілю на етапі КТПВ - це технологія перетворення інформаційного ресурсу КТПВ в інформаційний ресурс систем управління проектами та підприємством.

Побудова МІТ вимагає сполучення в одній управлінській системі бізнес процесів багатопроектного управління по всіх етапах життєвих циклів нових виробів машинобудівного підприємства.

Показано, що задача побудови ефективної матричної інформаційної технології є актуальною не тільки для підприємств машинобудівного профілю. Вона має місце і в інших галузях народного господарства - в кораблебудівних, літакобудівних, аерокосмічних проектах, на підприємствах енергетичного будівництва.

Сформульовано головну ідею, мету і задачі досліджень.

Другий розділ присвячено конструкторсько-технологічній підготовці виробництва на основі МІТ.

Подано функціональну характеристику існуючих систем, розроблено структуру функціональних матриць на рівнях: функціональному (використання інформаційного середовища АІС КТПВ для управління проектами й організаціями), управлінському (формування інформаційного середовища систем управління проектами й організаціями), і технічному (програмно-інформаційне середовище АІС КТПВ).

Показана традиційна схема інформаційного забезпечення проектів виробництва продуктів машинобудування, але це призводить до зниження ефективності виробництва. Щоб підвищити ефективність виробництва автором запропоновано об'єднати підсистеми інформаційного забезпечення процесів проектування, конструкторсько-технологічної підготовки виробництва та виробництва продуктів машинобудування в єдину інтегровану інформаційну систему управління проектами підприємств машинобудівного профілю, яка буде реалізована на етапі КТПВ на базі CAD/CAM-систем.

Показано, що для створення ефективної схеми перетворень вхідної інформації в інформаційний продукт необхідно: скомпонувати раціональну структуру управлінської системи і інформаційну базу КТПВ; розробити систему типових інформаційних процедур, що забезпечують максимально ефективне формування інформаційного продукту.

У відповідності зі структурою МІТ в інформаційному середовищі машинобудівних підприємств можна виділити елементи: які використовуються в процесах управління виробництвом й організаціями машинобудівних підприємств ( - інформаційні об'єкти які відносяться до організаційного рівня МІТ); які використовуються для одержання необхідної для управління проектами й організації машинобудівних підприємств інформації ( - інформаційні об'єкти які відноситься до управлінського рівня МІТ); які використовуються для автоматизації управлінської діяльності ( - інформаційні об'єкти які відносяться до технічного рівня МІТ).

З позицій системного підходу, на концептуальному рівні функціонування підприємства розглянуто як взаємодію й інтеграцію чотирьох елементів: виріб (В), система конструкторської підготовки виробництва (КПВ), система технологічної підготовки виробництва (ТПВ), управлінська система (УП), виробнича система (ВС).

Саме МІТ дозволяє зв'язати автоматизовану роботу конструкторів, технологів та інших спеціалістів підприємства в єдине ціле, забезпечити необхідний рівень ефективності при вирішенні задач КТПВ.

Автором проведений аналіз задач конструкторської і технологічної підготовки виробництва, проведений аналіз функціональних можливостей CAD/CAM-систем і методів їх застосування; розроблені методи інтеграції КТПВ в існуючі на підприємстві системи.

Для ефективної конструкторсько-технологічної підготовки виробництва в умовах функціональної організації машинобудівних підприємств необхідна побудова інформаційних систем і технологій, орієнтованих на матричну організацію процесів управління машинобудівними підприємствами. Ядром цієї технології може бути РDM-система, що забезпечить єдине інформаційне середовище, у якому можуть вирішувати свої задачі усі фахівці, які мають відношення до даних про виріб на всіх етапах життєвого циклу виробу (ЖЦВ).

Єдине інформаційне середовище підприємства характеризується єдиною базою даних (БД), одноразовим введенням інформації і можливістю її використання (без копіювання) в будь-якому підрозділі. Розроблена модель інформаційного середовища КТПВ. Розглянуто і формалізовано задачі КТПВ з позиції їх інтеграції в МІТ.

Інформаційному моделюванню об'єктів і процесів управління проектами і підприємствами машинобудівного профілю присвячено третій розділ дисертації.

Автором формалізовано структуру інформаційного середовища машинобудівного підприємства. Відповідно до цілей проектної і операційної діяльності підприємств машинобудування виділено чотири класи об'єктів і процесів управління - об'єкти і процеси проектування, об'єкти і процеси КТПВ, об'єкти і технологічні процеси виробництва, а також об'єкти і процеси управління машинобудівними підприємствами.

Для формування інформаційного середовища КТПВ об'єднано елементарні дії по створенню моделей нових виробів та процесів їх формування в обмежену кількість груп і розроблено раціональну схему їх виконання. Інформаційне середовище КТПВ подано як сукупність типів інформаційних представлень (вхідних, вихідних і робочих форм документів, електронних документів і форм документів на твердому носії). Дано формальне визначення елементів інформаційного середовища: типів інформаційного представлення КТПВ - W={w₁,w₂,...,w_h}, екземплярів інформаційного представлення - E={e₁,e₂,...,e_k}, інформаційних функцій - F={f₁,f₂,...,f_x}, інформаційних об`єктів - Q={q₁,q₂,...,q_y}, інформаційних процедур - Z={z₁,z₂,...,z_r}. Визначено структуру інформаційного середовища КТПВ:

IS Q Z.

Сформульовано задачу побудови схеми реалізації інформаційних функцій і процедур, що забезпечує найбільш ефективне формування екземплярів інформаційного представлення в інформаційному середовищі КТПВ. В процесі формування екземплярів інформаційного представлення в інформаційному середовищі КТПВ виникають типові схеми реалізації інформаційних функцій і процедур при підготовці різних виробів. Такі схеми формують МІТ підготовки нових виробів. Формально визначена МІТ як двійка:

T=<IS,U>,

де U-порядок реалізації функцій і процедур.

Для реалізації такої МІТ необхідне створення раціональної схеми багатопроектного управління інформацією в функціональних підрозділах підприємств машинобудівного профілю. Це дозволить створити дійсно ефективні системи управління підприємствами машинобудівного профілю на основі застосування сучасних методологій управління складними організаційно-технічними системами і реалізувати їх у середовищі програмно-інформаційних засобів КТПВ.

Математична модель інформаційного середовища КТПВ базується на поняттях:

1. Виробів підприємств машинобудівного профілю -

;

2. Проектних рішень по виробам підприємств машинобудівного профілю

;

3. Множин вимог до виробів підприємств машинобудівного профілю -

;

4. Технологій підготовки нових виробів

,

які характеризуються різним врахуванням вимог, різною вартістю і тривалістю.

Орієнтована на підготовку до випуску нових виробів інтегрована автоматизована інформаційна система конструкторсько-технологічної підготовки виробництва (АІС КТПВ) базується на приведених документах.

Для того, щоб МІТ, яка реалізується цією системою, забезпечила формування такого інформаційного продукту, який дасть можливість находити найкращі шляхи підготовки та випуску нових виробів, необхідно визначити цінність і вартість отримання різних екземплярів інформаційного представлення.

Метою реалізації інформаційних функцій на етапі КТПВ є оцінка можливості випуску нових виробів і умов такого випуску. Безумовно, результатом такої оцінки є знаходження такої технології випуску нового виробу, яка відповідає заданій системі вимог і мінімізує витрати на модернізацію виробництва та максимізує прибуток від продажу нової продукції.

Для реалізації наведеної моделі з метою підвищення ефективності КТПВ необхідно вирішити задачі:

1. Визначити міру відповідності умов випуску продукції заданій системі обмежень;

2. Визначити витрати на модернізацію виробництва;

3. Знайти найменш затратну технологію випуску нового продукту;

4. Знайти найбільш прибуткову модель нового виробу.

Нехай Q^т=<q^т₁,q^т₂,…,q^т_n> - об'єкти інформаційного середовища КТПВ, які відносяться до технічного компоненту; Q^у=<q^у₁,q^у₂,…,q^y_t> - об'єкти інформаційного середовища КТПВ, які відносяться до управлінського компоненту; Q^o=<q^o₁,q^o₂,…,q^o_d> - об'єкти інформаційного середовища КТПВ, які відносяться до організаційного компоненту.

Тільки при одержанні важливої інформації для управління машинобудівними підприємствами забезпечується нормальна робота підприємства (не одержання цієї інформації знижує ефективність управлінських рішень, і, відповідно, погіршує техніко-економічні показники підприємства).

Кожен із об'єктів впливає на рішення відносно тієї продукції, яка буде випускатися, та технології, яка забезпечить випуск продукції. Міра цінності кожного об'єкту визначена мірою впливу на ці рішення. Вплив інформаційних об'єктів на параметри математичної моделі КТПВ представлено у вигляді матриць, елементами якої будуть числа 0 (об'єкт не містить інформацію про дотримання вимог) чи 1 (об'єкт містить інформацію про дотримання вимог). Цей вплив, по суті, проявляється через систему індикаторів КТПВ, в якості яких виступає множина вимог до продукції та процесів її формування.

Автором запропоновано матрицю визначення стану індикаторів ефективності рішень, які відносяться до підготовки нових виробів по наповненню інформаційних об'єктів.

Задамося впливом обмежень на прийняття рішення по випуску чи не випуску нового виробу. Якщо обмеження не виконується, то в деяких випадках виріб випускатися не буде (наприклад, собівартість вища за фінансові можливості підприємства), а в деяких випадках це призводить до вибору більш витратної (але допустимої) технології випуску або необхідності модернізації підприємства (що вимагає додаткових витрат). Критичні вимоги (вимоги, порушення яких призводить до неможливості випуску продукції. Значення _i дорівнює 1 (не впливає на випуск продукції) або 0 (забороняє випуск продукції).

Визначимося з впливом недотримання вимог на рішення, пов'язані з конструкторсько-технологічною підготовкою виробництва (на вибір технології випуску продукції) . Значення _ji знаходиться в межах 0-1 і є ваговим коефіцієнтом пріоритетності вибору даної технології у випадку, коли дана вимога не дотримується (0 - технологія не може бути вибрана, 1- вибирається саме ця технологія).

Автором оцінено важливість кожного із інформаційних об'єктів, що формують екземпляри інформаційного представлення, через приведену вартість інформації, яку містить цей об'єкт. Це виконується по формулам (1 - 3):

,

де n - кількість інформаційних об'єктів технічного рівня,

t- кількість інформаційних об'єктів управлінського рівня,

d - кількість інформаційних об'єктів організаційного рівня,

- індикатори ефективності рішень.

Оцінено втрати від неотримання інформації, яка відноситься до заданого інформаційного об'єкту:

Вартість отримання інформації:

, (3)

де - функція формування екземплярів інформаційного представлення (наповнення інформаційного об'єкту);

- екземпляр інформаційного представлення.

Для оцінки важливості тієї чи іншої інформації для КТПВ побудована цільова функція яка визначає множину тих інформаційних об'єктів, наповнення яких важливе для реалізації проекту підготовки нових виробів. Така цільова функція отримана як різниця значень цільових виразів (1 - 3):

, (4)



при обмеженнях, які задані таблицями 1-3.

Тобто, ця модель дає можливість визначити, наскільки важливий кожен інформаційний об'єкт.

Реалізація матричної інформаційної технології має за мету наповнення тих елементів інформаційного середовища КТПВ, що використовуються в інструментальних програмних системах проектування, КТПВ, управління підприємством та управління технологічним процесом.

Четвертий розділ присвячений формуванню інформаційного середовища при рішенні конструкторських і технологічних задач з використанням запропонованої технології. На основі теорії складних систем і методів системно-структурного аналізу розроблена концептуальна модель об'єкта виробництва, що є основою для реалізації МІТ на етапі КТПВ.

Концептуальна модель є універсальною, тобто вона задовольняє опису виробів основного виробництва і допоміжного виробництва - технологічної оснастки. Розроблена з використанням методів системно-структурного аналізу концептуальна модель об'єкта виробництва (виробу) є основою для розробки методів рішення задач конструкторсько-технологічної підготовки виробництва в умовах застосування CAD/CAM-систем в МІТ КТПВ.

На основі концептуальної моделі розроблена зовнішня модель об'єкта виробництва, що відображує склад і структуру геометричних моделей і документів, що описують виріб. Запропоновані рекомендації з позначення моделей і документів, що забезпечують реалізацію розробленої зовнішньої моделі в системах класу PDM.

Для рішення конструкторсько-технологічних задач виконано принциповий перехід від традиційних методів проектування і автоматизації лише деяких його процесів до комплексної автоматизації КТПВ на основі сучасних програмно-технічних засобів в середовищі МІТ. Автором створено єдине інформаційне середовище, в якому інтегруються системи (САПР, АСУТП, ERP, PDM) та розроблено інтегровану систему підготовки нових виробів на підприємствах машинобудівного профілю.

Схема підготовки нових виробів на етапі КТПВ, в якій по вертикальним зв'язкам досягається узгодження дій окремих служб, а взаємодія інформаційних об'єктів забезпечується горизонтальними зв'язками. Інформаційне середовище являє собою сукупність розподілених баз даних, в яких діють єдині, стандартні правила зберігання, оновлення, пошуку і передачі інформації і через які здійснюється безпаперова інформаційна взаємодія між усіма учасниками процесу підготовки нових виробів. При цьому, інформація не дублюється, не потребує перекодування в процесі обміну, зберігає актуальність і цінність.

Автором об'єднано в МІТ системи класів CAD/CAM, CAE, PDM, ERP.

В основі матричної технології лежить PDM-система (MS Project, SmarTeam, T-Flex Docs). PDM-система є засобом для реалізації процесів керування КТПВ і базовим засобом, за допомогою якого реалізується єдиний інформаційний простір як для КТПВ, так і для інших етапів ЖЦВ. На етапі проектування виробів PDM-система забезпечує рішення наступних задач: включення конструкторів у єдиний інформаційний простір підприємства з можливістю доступу до загальних баз даних, складам матеріалів і комплектуючих; ведення складу виробу по ЄСКД у прив'язці до конструкторських підрозділів підприємства; підтримку двох і більше кодувань виробу; ведення конструкторської документації по ЄСКД; формування заздалегідь і в процесі проектування баз даних про стандартні вироби і матеріали; формування і ведення бібліотек стандартів; підтримку взаємозалежних змін 3D-моделей, документації і виробів; автоматичне формування специфікацій, відомості специфікацій і відомостей покупних виробів; автоматичний розрахунок маси деталей без креслення; планування і диспетчеризація ходу робіт із проектів з використанням автоматизованих сітьових графіків; ведення електронного архіву конструкторської документації.

CAD/САМ і Сае-системи (як підсистеми АІС КТПВ - SolidWork, Cimatron, Компас, Unigraphics, Magma) є засобами автоматизації виконання проектних процедур.

Основною ціллю ERP-системи (SAP R/3, BAAN, Texnoclass, Парус, PrimaNad) - є керування підприємством. Розв'язувані задачі: планування виробництва; планування виробничих ресурсів (потреба в сировині і матеріалах, їх замовлення); закупки; фінанси; облік основних фондів; контроль виконання планів; планування загрузки обладнання.

Наведені моделі, методи і засоби застосовані при розробці автоматизованої системи КТПВ на Новокраматорському машинобудівному заводі.



ВИСНОВКИ

Дисертаційна робота присвячена вирішенню важливої науково-технічної задачі розробки моделей, методів і засобів проектно-орієнтованих автоматизованих інформаційних систем в МІТ управління КТПВ.

В процесі вирішення задачі були отримані такі результати:

1. На основі системного аналізу, виділено задачу інформатизації машинобудівного підприємства через використання АІС КТПВ в рамках МІТ як головну в підвищенні ефективності управління КТПВ. Показано, що в зв'язку з необхідністю ефективного управління КТПВ, виникає необхідність побудови методів, моделей та засобів проектно-орієнтованих автоматизованих інформаційних систем у МІТ управління КТПВ.

2. Зроблений аналіз проблем інформатизації машинобудівного виробництва. Сформульовані задачі побудови МІТ управління КТПВ.

3. Отримала подальший розвиток матрична схема декомпозиції систем управління КТПВ, що дозволило дослідити інформаційне середовище машинобудівного підприємства і гнучко інтегрувати систему задач і функцій управління підприємством і організаціями в єдину АІС КТПВ.

4. Досліджено існуючі методи рішення конструкторсько-технологічних задач, а також функціональних можливостей CAD/CAM-систем і методів їх застосування в КТПВ.

5. Розроблено матричну структуру інформаційного середовища машинобудівного підприємства. Вперше розроблено математичну модель об'єктів і процесів багатопроектного управління в інформаційному середовищі машинобудівного підприємства. Запропоновано новий метод оптимізації наповнення інформаційного середовища КТПВ. Запропонований новий метод управління МІТ на підприємствах машинобудівного профілю, що дозволяє находити найкращі шляхи підготовки та випуску нових виробів, дає можливість визначити цінність і вартість отримання різних елементів інформаційного середовища. Побудовано модель проекту виготовлення деталі типу «Корпус».

6. На основі розробленої моделі МІТ і методів оптимізації наповнення інформаційного середовища на етапі КТПВ, розроблена концептуальна модель для детального опису нових виробів, що є основою для створення методичного забезпечення використання CAD/CAM-систем. На основі концептуальної моделі розроблена зовнішня модель об'єкта виробництва, що відображує склад і структуру геометричних моделей та документів, що описують виріб. Запропоновані рекомендації з позначення моделей і документів забезпечують реалізацію розробленої зовнішньої моделі в системах класу PDM.

Проведені дослідження дозволили реалізувати ефективну МІТ управління машинобудівним підприємством на базі АІС КТПВ.



список опублікованих автором праць за темою дисертації

1. Савельєва Т.В. Основні етапи проектування і підготовки виробництва при використанні сучасних засобів автоматизації конструкторсько-технологічної підготовки виробництва (КТПВ) / Тамара Василівна Савельєва // ПРАЦІ Луганського відділення Міжнародної Академії інформатизації. -2005. - №2 (11). - С. 155-156.

2. Савельєва Т.В. Автоматизація конструкторсько-технологічної підготовки виробництва на машинобудівних підприємствах / Тамара Василівна Савельєва // Науковий журнал “АСУ та прилади автоматики”. -2005. - №131. - С.113-121.

3. Савельєва Т.В. Оптимізація наповнення інформаційного середовища конструкторсько-технологічної підготовки виробництва / Тамара Василівна Савельєва // Вісник ЧДТУ. - 2006. - № 3. - С.72-75.

4. Савельєва Т.В. Современные технологии проектирования в машиностроении. Сквозной цикл проектирования / Т.В. Савельєва, Ю.М. Тесля, В.В. Савельєв, А.І. Моцак // Вісник ЧІТІ. - 2001.- №2. - С. 125-132.

5. Савельєва Т.В., Савельєв В.В. Робочі процеси в підготовці виробництва Дрогобицького долотного заводу на базі cad/cam системи cimatron : матеріали доповідей на засіданнях секцій та комісій [«Чотирнадцята наукова сесія Осередку Наукового товариства ім. Шевченка у Черкасах»], (Черкаси, 12-20 березня 2003р.) / Черкаський нац. ун-т ім. Б.Хмельницького. Черкаси: Осередок НТШ у Черкасах, 2003. - С.83-85.

6. Савельєва Т.В. Концептуальна модель об'єкта виробництва : матеріали доповідей на засіданнях секцій та комісій [«П'ятнадцята наукова сесія Осередку Наукового товариства ім. Шевченка у Черкасах»], (Черкаси, 10-27 березня 2004р.) / Черкаський нац. ун-т ім. Б.Хмельницького. Черкаси: Осередок НТШ у Черкасах, 2004. - С.161-163.

7. Савельєва Т.В. Етапи використання CAD/CAM систем у машинобудуванні : Інформаційні технології в освіті, науці і техніці : матеріали ІV Всеукраїнської конференції молодих науковців ІТОНТ [«Інформаційні технології в освіті, науці і техніці»], (Черкаси, 28-30 квітня 2004р.) / Черкаський нац. ун-т ім. Б.Хмельницького, Черкаський держ. технологіч. ун-т, Нац. пед. ун-т ім. М.П.Драгоманова. - Черкаси: ЧНУ, 2004. - Ч.1 - С.153-154.

8. Савельєва Т.В. Особливості групування деталей, що оброблюються на фрезерних верстатах із ЧПК в умовах застосування CAD/CAM-систем : матеріали доповідей на засіданнях секцій та комісій [«Шістнадцята наукова сесія Осередку Наукового товариства ім. Шевченка у Черкасах»], (Черкаси, 12-31 березня 2005р.) / Черкаський нац. ун-т ім. Б.Хмельницького. Черкаси: Осередок НТШ у Черкасах, 2005. - С.146-148.

9. Савельєва Т.В. Методи скорочення термінів проектування і підготовки виробництва оснастки й інструмента : матеріали VI Всеукраїнської науково-практичної конференції [“Комп'ютерне моделювання та інформаційні технології в науці, економіці та освіті”], (Кривий Ріг, 26-28 квітня 2005 р.) / Київський нац. економіч. ун-т, Криворізький екноміч. ін-т. Кривий Ріг: КЕІ КНЕУ, 2005. - С. 89-191.

10. Савельєва Т.В. Проблема інтеграції автоматизованих систем в матричній інформаційній технології управління виробництвом : матеріали V Всеукраїнської конференції молодих науковців ІТОНТ [«Інформаційні технології в освіті, науці і техніці»], (Черкаси, 3-5 травня 2006 р.) / Черкаський нац. ун-т ім. Б.Хмельницького, Черкаський держ. технологіч. ун-т, Нац. пед. ун-т ім. М.П.Драгоманова. - Черкаси: ЧНУ, 2006. - С.44.

Размещено на Allbest.ru

...