CC BY
615
УДК 658.5
ББК: 30.6+ 34+ 65.291
Шутеев В.А., Бром А.Е.
ПРОБЛЕМА ВЫБОРА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА
Shuteev V.A., Brom A.E.
THE PROBLEM OF CHOOSING TECHNOLOGICAL SUPPORT FOR THE ENTERPRISES OF THE MACHINE-BUILDING COMPLEX
Ключевые слова: машиностроительная отрасль, производство, технологическое обеспечение, конкурентоспособность, экспертная система, автоматизированная система технологической подготовки производства
Keywords: мachine-building industry, production, technological support,
competitiveness, expert system, automated preproduction engineering system
Аннотация
В статье раскрываются факторы, влияющие на значения конкурентоспособности продукции машиностроительной отрасли. Представлен подход к созданию автоматизированной системы выбора оптимального технологического обеспечения для выполнения производственных задач и обеспечения необходимых параметров конкурентоспособности.
Abstract
The article reveals the factors affecting the competitiveness of production of machine-building industry. An approach to creation of automated system of choosing the optimal technological support for production problems and provision of necessary competitive parameters is presented.
В современных условиях для производителей наукоемкой продукции машиностроительного комплекса особую актуальность приобретают вопросы повышения конкурентоспособности выпускаемой продукции и эффективности производства. Решение данных проблем невозможно без автоматизации процессов технологической подготовки производства (ТПП). Целью создания автоматизированных систем поддержки ТПП является совершенствование ТПП на базе математических методов, оптимизации процессов проектирования и управления с применением современных средств вычислительной и организационной техники. Современные системы данного класса представляют собой программно-аппаратный комплекс на базе информационных технологий, предназначенный для выполнения функций ТПП
В настоящий момент рынки высокотехнологичных изделий машиностроительной отрасли требуют от каждого предприятия адаптации к требованиям заказчика и выполнения в кратчайшие сроки специализированных запросов. Для этого предприятия четко должны быть ориентированы на конкретного потребителя, при этом обеспечивая высокую эффективность производства.
Современные экономические условия и высокая конкуренция на рынках готовой продукции заставляют предприятия бороться за заказы на производство определенных узлов, деталей и комплектующих. Нужно отметить, что машиностроительная область разнородна и ее структуру можно описать на верхнем уровне следующим образом. Крупные промышленные предприятия осуществляют финальную сборку и поставку конечной техники потребителям; предприятия средней и малой форм, являющиеся поставщиками и подрядчиками для крупных предприятий, выполняют полученные подряды по производству и поставке узлов, деталей и комплектующих конечного изделия.
В США, в компании Боинг, на долю малого и среднего бизнеса приходится большая половина производства и поставок комплектующих.
Текущая проблема развития машиностроительных предприятий малой и средней формы, производителей комплектующих, деталей и узлов заключается в том, что быть привязанным к одному производителю конечного изделия проблематично и недальновидно. На сегодняшний момент не существует никаких гарантий того, что, даже при сохранении всех внешних и внутренних показателей на производстве, заказы будут поступать непрерывно длительное время.
Дело в том, что внешний спрос на конечное изделие машиностроения может изменяться, также как и структура поставщиков у производителя конечного изделия. Это негативно сказывается на конкретном производителе комплектующих. Необходимо понимать, что в крупных промышленных предприятиях, осуществляющих производство и сборку конечного изделия, существуют аналитические отделы, насчитывающие сотни специалистов, учитывающих в прогнозах различные факторы, влияющие на конечный спрос - от политических и экономических до природных. Что касается поставщиков -предприятий малых и средних форм - то они не обладают такими возможностями по инвестированию ресурсов для получения своевременной информации и построения точных рыночных прогнозов на выпускаемую ими продукцию. Можно сказать, что они не «видят» рынка в стратегической перспективе, и поэтому не могут спрогнозировать спрос на свою продукцию на какой-либо длительный период времени.
Известно, что каждое предприятие-производитель ищет таких поставщиков, которые смогут наилучшим образом удовлетворить спрос на поставляемые детали и узлы при минимальных расходах. При выборе поставщика, кроме физической возможности выполнения заказа с необходимыми параметрами качества, важными условиями являются стоимость и скорость выполнения заказа. И для выполнения заказа необходим такой поставщик, который сможет осуществить заказ с необходимыми значениями качества за обозначенное в контракте время и стоимость. Для каждого такого конкретного заказа предприятие-поставщик обсчитывает нужное качество исполнения, длительность выполнения заказа и его стоимость для заказчика. Если существует несколько способов обработки и достижения поставленной цели - то предприятие имеет определенную гибкость для варьирования данных параметров и выбора наиболее выгодного способа производства. Кроме того, обладая несколькими возможностями обработки деталей, производитель может выполнять подобные заказы, не сильно отличающиеся от исходного, что позволит диверсифицировать производство.
С другой стороны, если предприятие имеет только один вид оборудования и способно производить только минимальный типовой набор деталей - это делает его полностью зависимым от потока заказов и заказчика-производителя конечных изделий, к которому оно привязано. В этом случае, при потере заказчика (например, в случае, если другое предприятие может выполнить этот заказ быстрее), или резком падении спроса на конечное изделие это приводит к банкротству небольших производственных фирм. Поэтому для предприятий малых и средних форм так актуальны вопросы технологического обеспечения производства различными видами оборудования, чтобы предлагать несколько видов обработки детали по различным параметрам. Это позволит иметь возможность варьировать множество ключевых показателей обработки деталей -качество, затраты, время.
При этом необходимо заметить, что государственная поддержка машиностроительной отрасли в основном заключается в поддержке производителей конечных изделий, а не частных мелких и средних предприятий. Считается, что крупные предприятия обеспечивают развитие машиностроения, а малое-среднее - обеспечивает развитие экономико-социального уровня (например, занятость населения). Но опыт развитых стран, с высоким уровнем промышленного и высокотехнологичного производства, показывает, что малый и средний бизнес в отраслях машиностроения
обеспечивает большую часть производства комплектующих и обладает большим инновационным потенциалом в этой области.
Для своего развития предприятия должны получать заказы, успешно их выполнять и искать новые. Поэтому предприятия будут заинтересованы брать кредиты и на них закупать или брать в лизинг новое оборудование, для того чтобы иметь возможность выполнять разные заказы. Это позволит предприятию расширить количество возможных заказов за счет поисках родственных заказов - заказов с другим качеством и временем обработки, себестоимостью.
Для решения задачи повышения конкурентоспособности выпускаемых машиностроительным предприятием изделий требуется обеспечивать снижение временных и финансовых затрат на производство изделия при сохранении требуемого уровня качества выпускаемой продукции.
Как правило, выполняемые заказы требуют изготовления высокотехнологичных изделий, отличающихся повышенной сложностью, что влечет за собой необходимость решения задачи управления такими заказами, которая характеризуется аспектами технического, экономического и организационного характера. Основными аспектами в контексте решаемой задачи являются:
• экономический - трудоемкость изготовления полученного заказа,
• технический - длительность производственного цикла в целом,
• организационный - мониторинг прохождения заказа по этапам производственного цикла.
На данный момент можно выделить три основных параметра, характеризующих конкурентоспособность изделия (Рисунок 1):
• качество произведенной продукции (в терминах надежности изделия),
• длительность времени выпуска (длительность технологического цикла
- время от получения заказа до поставки готового изделия заказчику),
• себестоимость продукции.
Конкурентоспособность машиностроительной продукции
Длительность технологического цикла
Рисунок 1 - Факторы, определяющие конкурентоспособность изделия предприятия
машиностроения
После разработки каждого изделия на предприятии осуществляется ТПП. Задача ТПП - это обеспечение полной технологической готовности предприятия к производству новых изделий с заданными технико-экономическими показателями (высоким техническим уровнем, качеством изготовления, а также с минимальными трудовыми и материальными издержками - себестоимостью при конкретном техническом уровне предприятия и планируемых объемах производства). На этой стадии устанавливается, при помощи каких технических методов и средств, способов организации производства должно изготавливаться данное изделие, окончательно определяется его себестоимость и эффективность производства. Такая технология разрабатывается как для каждого нового
изделия, так и для традиционной продукции с целью повышения технического уровня и снижения издержек производства, улучшения условий труда, охраны окружающей среды.
Именно на этапе технологической подготовки закладываются показатели конкурентоспособности и пути их достижения для каждого изделия; а на этапе производства данные показатели реализуются. Поэтому при решении задачи повышения конкурентоспособности изделий предприятий машиностроительной отрасли важным является обеспечить максимально качественную технологическую подготовку производства.
Как известно, многооперационность и большое разнообразие технологических процессов, применяемых при изготовлении деталей и сборочных единиц, отличают машиностроительные и приборостроительные предприятия от других отраслей хозяйственной деятельности.
Поэтому определение оборудования, которое позволит лучшим образом выполнить заданные технологических операций, является важной задачей. При этом на сегодняшний день существует большое разнообразие оборудования для выполнения определенного типа операций.
На сегодняшний день существует большое разнообразие технологий обработки материалов. Они основаны на различных физических процессах и поэтому обладают различными характеристиками: режимы обработки, требования к обрабатываемым материалам, требования к вспомогательным процессам, показатели получаемого изделия и другие.
Таким образом, на производстве должны решаться разнообразные задачи посредством выполнения технологических операций. При этом могут использоваться большое количество разновидностей одного процесса и соответствующие им множества марок материалов, видов оборудования и приемов выполнения производственных операций. В целом задачи обработки материалов является многокритериальной и ее решения образуют сложную многоуровневую иерархическую структуру.
При технологической подготовке производства для каждой операции может быть определена технология обработки и режим обработки (оборудование) для получения заданных параметров изделия. А обоснование делается при сопоставлении свойств и характеристик получаемых изделий после совершения одной технологической операции различными технологиями (на различном оборудовании).
Таким образом, можно сказать, что для выполнения каждой технологической операции может быть использована одна из нескольких альтернативных технологий, выбор которой определит физические свойства объекта, время выполнения операции, ее длительность и себестоимость. Другими словами при выборе технологии обработки осуществляется выбор длительности операции, ее себестоимость и получаемое качество обрабатываемого объекта. А уже для выбранной технологии осуществляется выбор режима обработки. Под термином режимы обработки, понимается (например, для задачи резания) совокупность числовых значений глубины резания, подачи, скорости резания, геометрических параметров инструмента и его стойкости, а также силы резания, мощности и другие параметры резания.
Режимы обработки будут рациональны, если процесс ведется с такими значениями режимных параметров, которые позволяют получить высокие технико-экономические показатели. Параметры режима взаимосвязаны, поэтому нельзя произвольно изменить значение хотя бы одного из них, не изменяя соответствующим образом другие. При выборе и назначении режимов обработки, необходимо производить соответствующее согласование значений рассматриваемых параметров с учетом возможности их реализации на применяемом оборудовании.
В общем случае, сущность задач выбора сводится к подбору наиболее предпочтительного варианта из нескольких конкурирующих (альтернативных). Для
осуществления выбора необходимо знать, из чего выбирать и как выбирать (по какому принципу оценивать и сравнивать варианты).
Поскольку на этапе технологической подготовки закладывается конкурентоспособность изделия машиностроительного предприятия, то выбор технологий для выполнения каждой технологической операции (совокупность которых определяет технологический цикл) является одной из самых важных задач на данном этапе. Именно на этом этапе определяются основные параметры, влияющие на конкурентоспособность (технологичность, надежность изделия, выбор используемых технологий обработки и выполнения технологических операций, последовательность технологических операций, длительность технологического цикла).
В рамках технологической подготовки производства любой производственный процесс может быть описан, нормирован и контролируем по трем основным параметрам, влияющим на конкурентоспособность предприятия машиностроительной отрасли по выпуску высокотехнологичных изделий: качество производимой продукции, время выполнения процесса и себестоимость (стоимость) производимой операции (продукции).
Поэтому каждый из указанных параметров требует отдельного рассмотрения.
Качество исполнения заказа в настоящее время является основополагающим фактором выбора поставщика - производителя деталей и узлов. В машиностроительной отрасли данный фактор является ограничивающим - от поставщика требуется обеспечить определенное, заранее известное качество поставляемой продукции (показатели надежности). Физическая невозможность предприятия выполнить заказ с определенными показателями надежности, требуемыми заказчиком, является необходимым условием при выборе поставщика.
Для обеспечения высокого уровня конкурентоспособности изделий машиностроения требуется использовать такую совокупность технологий по обработке материалов (и соответствующих режимов), которая даст высокий уровень качества выпускаемых продукции, требуемый рынком. Важнейшими характеристиками качества наукоемких изделий машиностроительной отрасли являются параметры надежности, характеризующие такие свойства надежности, как безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.
Требуемое качество изготовляемого изделия (требуемые параметры надежности) известно заранее (при проектировании) и оно влияет и определяет выбор технологий, с помощью которых будет осуществляться технологические операции на производстве, материалов, используемых на производстве.
Каждая из альтернативных технологий, используемых при выполнений технологических операций обработки, имеет свои собственные значения качества обработки, которые выражаются численно. Для резания такими показателями могут быть значения шероховатости, или ширины реза.
Сроки изготовления продукции или выполнения заказа определяется его производственным циклом на предприятии. Под производственным циклом понимают календарный период времени, в течение которого материал, заготовка или другой обрабатываемый предмет проходит все операции производственного процесса или определенной его части и превращается в готовую продукцию (или в готовую ее часть). Значение производственного цикла выражается в календарных днях, а при малой трудоемкости изделия в часах.
Малый срок выполнения (изготовления) заказа и точность в исполнении сроков производства являются конкурентным преимуществом предприятия, наряду с качеством исполнения и стоимостью продукции.
Для предприятия уменьшение длительности производственного цикла означает улучшение использования производственного потенциала предприятия, повышение производительности труда, снижение объема незавершенного производства, снижение себестоимость выполняемых работ.
Задача снижения объема незавершенного производства является одной из важнейших для машиностроительной отрасли. Известно, что на предприятиях машиностроения, имеющих относительно долгий производственный цикл, незавершенное производство составляет 30-50% оборотных средств в запасах товарно-материальных ценностей предприятий. На предприятиях, где длительность цикла особенно велика, -судостроительные заводы, заводы по изготовлению мощного энергетического оборудования и др., - в незавершенном производстве находится 60-80% оборотных средств.
Увеличение срока поставок ведет к росту неопределенностей, увеличению стоимости запасов и понижению оперативности реакции на требования клиентов. Сокращение же срока поставок по всей цепи делает возможным реализацию системы «точно в срок», которая помогает решить каждую из этих проблем.
Сокращения длительности производственного цикла может быть достигнуто путем сокращения перерывов и оптимизации технологического цикла.
Величина затрат на производство выпускаемой продукции является одним из важных аспектов конкурентоспособности предприятия машиностроительного комплекса. Большое влияние на себестоимость продукции оказывает множество и последовательность технологических операций, а также себестоимость их выполнения для достижения требуемых показателей качества изделий машиностроения.
Машины и оборудование, транспортные средства составляют более 40% стоимости основных фондов промышленных предприятий. Именно машины и оборудование, являясь активной частью основных производственных фондов, формируют технический и технологический уровень промышленного производства, во многом определяя конкурентоспособность предприятий.
Стоимость машин и оборудования, как и других видов основных фондов, в процессе функционирования переносится на создаваемые товары, при этом материальновещественная форма технических объектов в целом остается неизменной. Технические характеристики средств труда, их структура, количество и уровень использования определяют эффективность производства, влияют на качество выпускаемой продукции и в итоге формируют уровень производительности труда, определяя эффективность функционирования предприятия и его конкурентоспособность.
Стоимость выполнения одинаковых работ при одинаковом по исполнению качестве может отличаться на различных предприятиях. Это обусловлено различиями в затратах на производство и технологическом процессе изготовления отдельного заказа.
При расчетах себестоимости технологических операций и производственнотехнологического цикла в целом необходимо понимать структуру затрат для технологии (и оборудования, в котором она была реализована). Затраты можно разделить на капитальные и эксплуатационные. Капитальные затраты включают в себя затраты на приобретение оборудования, дополнительного оборудования и его монтаж. Эксплуатационные затраты могут включать в себя затраты на расходные материалы, электроэнергию и на обслуживание оборудования.
Значения себестоимости, производительности для каждой технологии и оборудования, реализующего его, могут уточняться для каждого конкретного предприятия.
После описания и анализа каждого из трех параметров, характеризующих как технологическую операцию, так и производственно-технологический цикл, становится понятным необходимость тщательного выбора технологического обеспечения, при помощи которого будет осуществляться производство изделий машиностроения. Выбор должен осуществляться с учетом необходимости решения трех взаимосвязанных задач: снижение затрат на производство, уменьшение длительности вывода изделия на рынок, повышение качества производимой продукции. Поэтому необходимо разработать и предложить подход к выбору технологического обеспечения производственного процесса.
Такой подход должен быть реализован в виде программного комплекса, или модуля автоматизированной системы технологической поддержки производства.
Подход к выбору технологического обеспечения должен позволять осуществлять выбор оборудования и технологий, реализованных в нем, которое будет наиболее подходящим для каждого определенного вида продукции. Выбор должен осуществляться как из перечня оборудования предприятия, так и из оборудования, которое возможно приобрести или получить в аренду. Механизм выбора должен осуществляться через процессы оптимизации и моделирования на основе суждений экспертов - инженеров-технологов, построенных моделей и базе знаний технологий и оборудования, реализующего их.
Авторы для выбора технологического обеспечения предлагают подход, основанный на построении таблицы соответствий (табл. 1). Назначение таблиц соответствий заключается в выборе оптимального варианта из нескольких возможных.
Таблица 1 - Структура таблицы соответствий
Множество условий Х= Х1,Х2,...,Хп - вектор входных параметров
Множество возможных решений У = У1,У2, ...,Ут - вектор выходных параметров Связь между условиями и решениями. (Матрица соответствий)
В таблице соответствий (ТС) имеются 3 области разного вида и функций.
В левой части таблицы представлено множество возможных решений. Для задачи выбора оптимальной технологии выполнения заданной технологической операции множество возможных решений является множество технологий (Например, для задачи резания материалов: лазерная резка, плазменная резка, гидро-абразивная резка,
механическая резка).
В правой верхней части таблицы соответствий находится множество условий (критериев), влияющих на выбор того или иного решения. При этом в верхней строке записываются критерии, а под каждым отдельным - сгруппированные значения этих факторов. Для задачи выбора оптимальной технологии примером множества условий может служить следующее множество: тип материала (сталь, дерево, резина), свойства материала(взрывоопасно, пожароопасно), толщина материала (множество толщин материалов), качество получаемого изделия (множество числовых параметров шероховатости получаемого изделия).
В центральной части таблицы - матрице соответствий - с помощью численных значений отмечают наличие связей между значениями условий и решениями. Строки ТС содержат образы значений признаков, а столбцы указывают, при каких значениях этих признаков существует то или иное решение из их множества. Если для какого-то значения признака XI существует решение из множества У, то клетка ТС в пересечении соответствующих столбца и строки заштриховывается. Множество заштрихованных и незаштрихованных клеток представляет существующие связи между множеством исходных данных для проектирования X и множеством возможных решений У. Возможные решения представляют пересечения этих множеств.
Поскольку при одних и тех же исходных данных может существовать несколько альтернативных решений, то вводится понятие об эффективности каждого из них, которая определяется группой экспертов по специальной методике и обозначается баллами эффективности. Эти баллы определяются для каждого сочетаний значений исходных данных. Решение заносится в таблицу в соответствующую клетку графика.
Для принятия решений по технологической подготовке производства используется база знаний. Содержанием базы знаний являются экспертные данные, полученные группой экспертов - инженеров-технологов о функциональных связях между исходными данными (характеристиками заказа) и возможными решениями (технологиями). Эти данные представлены в виде плоских реляционных таблиц, или таблиц соответствий, так как они представляют связи между множествами, известные в теории множеств как соответствия.
В зависимости от стратегии развития производственного предприятия могут меняться приоритеты производства. Например, главным приоритетом для выполнения заказа может служить время выполнения заказа, поэтому из двух альтернативных технологий будет выбрана та, что имеет меньшее значение продолжительности выполнения операции обработки. Приоритеты отражаются в ТС увеличением значений рассматриваемого параметра в указанное число раз.
Выбор технологий на основе ТС осуществляется следующим образом. На основе значений матрицы соответствий выбираются те технологии, которые удовлетворяют основным требования на обработку. Для этого пересечения строк данных технологий со столбцами, обозначающими параметры текущего заказа должны быть заштрихованы и иметь числовое значение. Если пересечения строк и столбцов не заштрихованы - значит данная технология не позволяет осуществить данную операцию для данного заказа. Далее, на основе значений в пересечении строк и столбцов, определенных экспертным методом, для каждого решения определяется средний балл Ууех (как комбинация значений клеток ТС соответствующей технологии Руех = ”=117у1, где П - количество критериев, а Уу1 -
значение заштрихованной клетки матрицы соответствия на пересечении у строки и £ столбца). При наличии нескольких возможных альтернативных решений из них выбирается имеющее наибольший балл эффективности г?уех.Таким образом, выбирается технология для выполнения заданной технологической операции. Остальные технологии ранжируются по значению Ууех. Таким образом, к этому моменту из всего количества технологий определены те, которые могут быть использованы при данных начальных условиях и ранжированы (поставлены в последовательность) по значению Ууех.
Рассмотрим пример выбора технологии на основе представленной таблицы соответствий (табл. 2). Необходимо выбрать технологии для технологической операции, которая характеризуется тем, что значение критерия 1 попадает в группу 2, а значение критерия 2 в группу 3.
Таблица 2 -Таблица соответствий для заданной технологической операции
Критерий 1 Критерий 2
1 2 3 1 2 3 4 5
Технология 1 0,1 0,8 0,8 0,2 0,1 г.
Технология 2 0,9 0,1 0,39 0,53 0,17
Технология 3 0,15 0,3 0,6 0,21 0,28 0,35
Технология 4 0,25 0,9 0,43
Как это видно из таблицы, для данного заказа существует два возможных решения: Технология 1 (V™ = 0,8 + 0 Д = 0,9) и технология 3(^зех = 0,3 + 0,21 = 0,51). Соответственно, осуществляется выбор технологии 1 для выполнения заданной
и Тру ^ ТРХ
технологической операции, поскольку У± > У3 .
Подобным же образом определяются режимы обработки уже выбранной технологии.
В современных условиях поддержка в принятии решений по выбору технологической оснастки для производства должна осуществляться в автоматическом режиме, что позволит наиболее быстрым и эффективным способом выбирать такое оборудование из множества наличного для выполнения заказов, которое позволит достигать стратегических целей, поставленных руководством предприятия.
Становится понятно, что это должна быть информационная система (ИС), обрабатывающая такую информацию, как потребности заказчика, список существующих технологий на сегодняшний день, набор всех режимов обработки для каждой технологии, знания экспертов об эффективности обработки материалов по различным критериям, стратегические приоритеты предприятия и прочее. Класс ИС, позволяющий осуществлять принятия решения с учетом суждений экспертов называется экспертным.
Ниже представим описание экспертной системы (ЭС), позволяющей решать вопрос оптимизации производственно-технологического цикла за счет выбора технологического обеспечения для каждого поступившего заказа на производство изделия с учетом планов и приоритетов производства, требований заказчика, и загрузки технологического оборудования.
Экспертная система, прежде всего - это ее участники и информационные потоки между ними. На следующей схема (рисунок 2) показаны основные участники ЭС (окружности, с номерами, для дальнейшего описания) и информационные каналы между ними (стрелки между участниками ЭС).
Заказчики деталей и узлов
Заказчик / \
полуфабрикатов Заказчик деталей Заказчик узлов
изделия (1) (1)
(1) \ у
Эксперты по технологиям (инженеры-технологи) (3)
Эксперты по стратегии (руководство компании) (5)
Плановый отдел (4)
Производственное предприятие
Рисунок 2 - ЭС: Участники и информационные каналы между ними
Ниже представим описание каждого участника ЭС.
Заказчик полуфабрикатов, деталей и узлов - предприятие, имеющее потребность в получении определенного вида изделия, с известными и формализованными требуемыми характеристиками. Является заказчиком выпускаемой рассматриваемым производственным предприятием продукции.
Эксперты по технологиям - множество экспертов -инженеров технологов, имеющих специальные знания по различным технологиям обработки. Их задачей является формализация своих знаний и осуществление оценки существующих технологий и их применимости.
Эксперты по стратегии - руководство компании-производителя, определяющие стратегию развития предприятия. Их задачей является определение текущих приоритетов компании, степени доминирования одних целей над другими, что отражается на приоритетах производства.
Плановый отдел - группа специалистов, отвечающих за процессы производства и его контроль. Их задачей в рамках ЭС является обеспечение своевременной информацией
о загрузке оборудования, существующих планах производства, последовательности запуска изделий в производство и т.д.
Обработка информации - точка сбора и анализа поступающей информации от всех участников ЭС. Задачей является формирование приемлемых решений на базе текущих ресурсов и существующих ограничений. Представляет из себя модуль ИС, осуществляющий обработку всей входящей информации и формирующий оптимальное решение.
Опишем характер и структуру каждого информационного потока:
1-2: Формализованный заказ на производство изделия с определенными параметрами качества, срока исполнения заказа, стоимостью и другими характеристиками желаемого изделия.
2-1: В случае возможности выполнения заказа при заданных заказчиком условиях и ограничениях предлагается подтвердить полученное решение для отправки заказа на исполнение. В противном случае, предлагается несколько вариантов решений, которые могут быть приемлемы при снятии некоторых ограничений. Если решения оказываются приемлемы, предлагается подтвердить одно из них.
2-3: Запрос формализованных экспертных оценок и Матрицы соответствия для различных альтернативных технологий выполнения определенной операции, на основе которых может быть осуществлен выбор альтернативы.
3-2: Запрошенные формализованные экспертные оценки и матрицы соответствия для альтернативных технологий обработки.
2-4: Запрос списка оборудования в наличии и графика его загрузки; запрос производственных планов и информации об обязательствах перед другими заказчиками.
4-2: Передача производственных планов и информации о доступности оборудования, об обязательствах перед всеми заказчиками.
2-5: Запрос текущих приоритетов руководства предприятия для осуществления расчетов и принятия решений в соответствии с ними
5-2: Передача формализованных значений приоритетов при построении производственного плана и технологического цикла.
Ниже приведем функциональную схему ЭС (рисунок 3).
Заказ на производство продукции
БД
Технологий
Плановый
отдел
Блок принятия решений
Формализация потребностей
Выбор технологий для построения решения
Построение нескольких решений
Стратегия
развития
предприятия
Проверка и адаптация
Решение
Инженеры-
технологи
План
производства,
загрузка
технологического
оборудования
Рисунок 3 - ЭС: Функциональная схема ЭС и необходимая информация
для принятия решений.
Поясним каждый блок в представленной функциональной схеме.
Заказ на производство продукции - внешний спрос на производство продукции предприятия машиностроения, выраженный в поступлении заказа
Формализация потребностей - перевод требований заказчика к изделию в «понятную» экспертной системе форму.
Выбор технологий для построения решения - определение множества технологий, которые могут быть использованы для построения оптимального решения.
Построение нескольких решений - построение нескольких допустимых решений, которые удовлетворяют требованиям на производство и при этом не нарушают существующие ограничения.
Проверка и адаптация - анализ возможности осуществления полученных решений с учетом уже существующих планов производства, загрузки оборудования и приоритетов предприятия-производителя. При отсутствии допустимых решений изменяем приоритеты, граничные условия, осуществляется попытка найти решения, которые будут близки к граничным.
БД Технологий - База знаний о существующих метода и технологиях обработки, технологическом оборудовании, в котором реализованы данные технологии.
Инженеры-технологи выступают в роли экспертов при определении значений матрицы соответствий для выбранных технологий.
Плановый отдел на основе существующей стратегии развития предприятия определяет приоритеты производства, которые должны быть применены для решения поставленной задачи.
План производства, загрузка технологического оборудования - информация о загрузке технологического оборудования, о плане выполнения поступивших заказов. Данная информация выступает как ограничения при поиске решения.
Решение - найденное оптимальное решение для задачи выполнения поступившего заказа с учетом приоритетов производства и требований заказчика к производству изделия.
Таким образом, в статье была раскрыта актуальность задачи повышения конкурентоспособности продукции машиностроительной отрасли. Отмечено, что для ее решения и повышения показателей конкурентоспособности необходимо решать задачи автоматизации процессов технологической подготовки производства. Был представлен подход для выбора технологического обеспечения, основанный на построении таблиц соответствий. Была представлена функциональная схема и схема участников ЭС для решения задачи оптимизации производственно-технологического цикла, которая может быть реализована в виде модуля автоматизированной системы технологической подготовки производства, позволяющий автоматизировать процесс выбора технологического обеспечения для предприятий машиностроительной отрасли.
В дальнейшем авторы планируют подробно рассмотреть алгоритмы построения решений на основе технологической вариативности и их применение в системе поддержки принятия решений по оптимизации и организации процессов технологической подготовки производства.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Абрамов А.А. Моделирование информационных процессов в системе управления промышленного предприятия. - М.: Изд-во МАИ, 1997. - 130 с.
2. Арефьев И.Б., Гезлинг Г.Б., Кукор Б.Л. Интегрированные автоматизированные системы управления в машиностроении. - Л.: Машиностроение, 1988. - 224 с.
3. Бендиков М.А. Стратегическое планирование развития наукоемких технологий и производств (на примере космического машиностроения). - М.: Academia, 2000. - 304 с.
4. Калянов Г.Н. Консалтинг при автоматизации предприятий: Подходы, методы, средства. - М.: СИНТЕГ, 1997. - 316 с.
5. Колесов И.М. Основы технологии машиностроения. М.: Высшая школа, 2001.
591 c.
6. Кузнецов В. А., Черепахин А. А., Колтунов И. И., Пыжов В. В. Технологические процессы машиностроительного производства: учебное пособие. М.: ФОРУМ, 2010. 528 с.
7. Новиков Д.А. Теория управления организационными системами. - 2-е изд. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. - 584 с.
8. Новицкий Н.И. «Организация производства на предприятиях» учебнометодическое пособие. - Москва, 2004г. (стр. 64).
9. Норенков И.П., Кузьмик П.К. Информационная поддержка наукоемких изделий. CALS-технологии. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 320 с.
10. Пегат А. Нечеткое моделирование и управление. - М.: Бином. Лаборатория знаний, 2009. - 800 с.
11. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем: Учебник. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 2001. - 344 с.
12. Соломенцев Ю.М. Информационно-вычислительные системы в машиностроении. CALS-технологии. - М.: Наука, 2003. - 290 с.
13. Уайт О.У. Управление производством и материальными запасами: Пер. с англ.
- М.: Прогресс, 1978. - 304 с.
14. Филлипс Ч., Харбор Р. Системы управления с обратной связью: Пер. с англ. -М.: Лаборатория базовых знаний, 2001. - 616 с.
15. Хоботов Е.Н. Управление в технических системах. Управление запасами: Учеб. пособие. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. - 96 с.
16. Чичерова Е.Ю. Управление развитием наукоемких производств в России. - М.: КноРус, 2004. - 176 с.
