CC BY
32
Синицын И.Н.,
ИПИ РАН, начальник отдела sinitsin@dol.ru
Шаламов А.С.,
ИПИ РАН, консультант a-shal5@yandex.ru
Корепанов Э.Р.,
ИПИ РАН, зав. сектором ekorepanov@ipiran.ru
Агафонов Е.С.
ИПИ РАН, н.с. eagafonov@ipiran.ru
Опыт создания и обучения средствам интегрированной логистической поддержки изделий наукоемкой продукции в среде MATLAB
В настоящее время наметилась тенденция увеличения темпа развития систем компьютерной математики (СКМ) в целом [1,2]. Некоторые СКМ, например MathCad, Мар1е и MATLAB, развивались настолько быстро, что их новые версии выходили ежегодно, а иногда и более часто. Наряду с положительными моментами (быстрое обновление систем и рост их функциональности) это имеет и отрицательные моменты -некоторые версии систем выходят довольно сырыми, замеченные в предшествующих версиях недостатки и недоделки вовремя не устраняются, в новые версии вносится мало действительно новых возможностей, затрудняется выпуск литературы по новым версиям. Наиболее популярны СКМ, изначально ориентированные на решение задач в образовательной сфере и мощные СКМ для выполнения серьезных расчетов и на реализацию математического моделирования сложных систем и устройств.
Несколько необычной кажется большая и постоянно растущая популярность мощной матричной системы MATLAB, явно ориентированной на численные вычисления и впитавшей в себя все возможности матричных вычислений, созданные за полвека. Как и в MathCad, в MATLAB есть ограниченные возможности аналитических вычислений с помощью пакета расширения SymbolicMath Toolbox с встроенным ядром символьных вычислений системы Мар1е (а в последних реализациях еще и MuPAD). Несомненно, большой популярности MATLAB способствовали тщательно
отработанные со времен создания больших ЭВМ методы матричных вычислений для матриц больших размеров и наличие одного из лучших пакетов блочного математического имитационного моделирования Simulink.
В технологии проведения научных расчетов СКМ стали своего рода суперкалькуляторами, практически мгновенно решающими сложные уравнения, вычисляющие интегралы и производные, строящими графики любых функций и т.д. В новейших реализациях MATLAB появились средства моделирования электрических и электронных цепей и схем с применением физических моделей компонентов и моделей, применяемых в программах схемотехнического моделирования PSPICE.
MATLAB стала признанным во всем мире средством и языком решения научно-технических вычислений и осуществления визуально-ориентированного блочного математического моделирования различных явлений, систем и устройств.
В [3] был дан обзор работ ИПИ РАН в области стохастических информационных технологий научных исследований в среде MATLAB.
Рассматриваемые СКМ находят успешное применение не только в научной и образовательной сфере, но и в финансово-промышленном секторе. Практически все крупные, территориально распределенные организации рано или поздно сталкиваются с необходимостью построения учетно-аналитических информационных систем для грамотного управления и оптимизации распределения и расходования своих ресурсов. При реализации таких систем приходится осуществлять сбор большого объема разнородной информации в некоторой центральной подсистеме, выполнять статистическую обработку данных, вычислять различные аналитические показатели текущего состояния, строить прогнозы дальнейшего развития, осуществлять визуализацию полученных результатов.
Если MATLAB ориентирован на объемные численные вычисления с матрицами, то система управления базами данных (СУБД) Oracle занимает лидирующие позиции в тех случаях, когда необходимо осуществлять хранение и быструю обработку очень больших объемов информации. Совместное использование MATLAB и СУБД Oracle для построения описываемых информационных систем позволяет получать удачные и надежно работающие решения в данной области.
В начале 2012 года вышла книга [3]. В ней дается систематическое изложение теоретических основ одного из новейших направлений в области экономики послепродажного обслуживания изделий наукоемкой продукции (ИНП) длительного использования - интегрированной логистической поддержки. Приводятся также результаты работ, выполненных в институте проблем информатики Российской академии наук в рамках Программы «Информационные технологии и анализ сложных систем» Отделения нанотехнологий и информационных
технологий РАН.
Интегрированная логистическая поддержка (ИЛП) - это система научно-исследовательских, проектно-конструкторских, организационно-технических, производственных и информационно-управленческих технологий, средств и практических мероприятий, используемых (применяемых) в течение жизненного цикла ИНП, направленных на достижение минимальных затрат по обслуживанию и ремонту ИНП при обеспечении требуемых характеристик и показателей функционального качества и технической готовности продукции при ее эксплуатации.
Излагаемые новые научные подходы позволяют кардинально реформировать традиционные системы создания и эксплуатации ИНП путем внедрения методов рационального и, по возможности, оптимального управления процессами расходования временных, материальных, трудовых и др. ресурсов на всех стадиях жизненного цикла (ЖЦ) изделий по критериям экономической целесообразности и эффективности.
Первыми на этот путь вступили западные страны, когда в 90-ых годах ХХ века были резко сокращены бюджеты военных ведомств, что вынудило их искать возможности экономии финансовых ресурсов, сохраняя при этом основные показатели обороноспособности. Были выработаны новые стандарты по созданию вооружений и военной техники (ВВТ), обеспечивающие снижение стоимости ее ЖЦ. Контракты, заключаемые с поставщиками ВВТ, стали содержать требования по неукоснительному соблюдению правил и процедур, обеспечивающих заданные характеристики и показатели качества и экономичности продукции. В настоящее время на этот путь переводятся и отрасли экономики гражданского назначения. В основу серии этих международных стандартов легла CALS - методология как первооснова современных глобальных интегрированных информационно - коммуникационных систем (CALS -Continuous Acquisition and Life cycle Support - интегрированная поддержка изделий) — непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного цикла). Эта методология позволяет создавать виртуальные предприятия (ВП) из фирм - участников ЖЦ ИНП, интегрируя их на информационной основе.
Основные принципы ИЛП и интеграции ВП изложены в стандартах MIL STD 1388 (США) и DEF STAN 00-60 (общеевропейский стандарт).
Стандарт DEF STAN 00-60, тесно связан со спецификациями ASD (AeroSpace and Defense Industries Association of Europe - Европейской ассоциации аэрокосмической и оборонной промышленности):
• S1000D «International specification for technical publications utilizing a Common Source Data Base» («Международная спецификация на технические публикации, использующие общую исходную базу данных»);
• S2000M «International specification for Material management»
(«Международная спецификация на организацию управления
материально-техническим обеспечением») и др.
Важно отметить, что в этих стандартах отсутствуют указания на методы и средства, позволяющие достигать реального минимума затрат.
Участники ВП, по сути, самостоятельно пытаются решать свои проблемы или прибегают к услугам фирм - разработчиков программных средств для решения частных (сервисно - ориентированных) задач по управлению процессами. При этом, как правило, информация об использовании каких-либо методов решения этих задач остается закрытой, что привносит неопределенность при оценке покупателем гарантий достоверности таких программ. Таким образом, напрашивается вывод об определенной неполноте современного содержания CALS, выражаемой отсутствием теоретических обоснований путей достижения провозглашаемых ею целей. Для полноценного использования преимуществ данной методологии необходима разработка теории систем ИЛП, включающей в себя единый комплекс современных методов и средств информационного и математического моделирования, оценивания и оптимального управления процессами на всех стадиях ЖЦ комплексной системы «ИНП - системы послепродажного обслуживания (СППО)», вносящими основной вклад в ее стоимость и качество.
В книге, помимо общих понятий, вводящих читателя в курс дела, даются постановки и решения практически по всему комплексу задач ИЛП, обеспечивающих управление стоимостью ЖЦ ИНП и ее минимизацию.
В части 1 «Интегрированная логистическая поддержка» (главы 1-3), излагаются элементы современной системы послепродажного обслуживания изделий, рассматриваются основы современной ИЛП. Особое внимание уделяется управлению ЖЦ, системам послепродажного обслуживания и их информационному моделированию.
Часть 2 (главы 4-6) посвящена теории гибридных стохастических систем и компьютерной поддержке исследований и разработок. Приводятся необходимые сведения из теории вероятностей, стохастического анализа и стохастических уравнений. Даются вероятностные распределения процессов в гибридных стохастических системах. Рассматриваются задачи, методы и средства компьютерной поддержки исследований и разработок.
В части 3 «Основы математического моделирования, анализа и синтеза систем послепродажного обслуживания» (главы 7-9) рассматриваются вопросы математического моделирования процессов в системах послепродажного обслуживания, моделирование систем послепродажного обслуживания со смешанными потоками расходования, восстановления и пополнения ресурсов, а также статистический анализ и синтез систем послепродажного обслуживания.
Часть 4 (главы 10-12) посвящена определению и анализу показателей экспортного потенциала ИНП при проектировании. Проводится анализ
технико-экономических факторов, определяющих экспортный потенциал ИНП. Рассматриваются вопросы разработки математической модели процессов эксплуатации ИНП для оценки показателей экспортного потенциала, а также оценки влияния эксплуатационно-технических характеристик на экспортный потенциал ИНП.
В заключительной части 5 (главы 13 и 14) рассматриваются задачи управления поддержкой послепродажного обслуживания на стороне заказчика и на стороне поставщика, а также моделирование инвестиционных процессов ИЛП в условиях современных финансовых рынков.
Особенностью отечественного подхода к решению основной задачи ИЛП является широкое использование методов математического программирования и теории гибридных стохастических систем. При этом упомянутые технико-экономические модели приобретают динамический .характер.
Результаты решения задачи моделирования и оптимизации интегрального качества и стоимости послепродажного обслуживания ИНП на примере одной из типовых распределенных систем прикладной информатики показывают, что поставленные цели минимизации затрат могут действительно достигаться в рамках использования стандартизованной CALS концепции. Но это возможно лишь за счет включения дополнительно информационно-вычислительного комплекса прогнозирования процессов и формирования долговременной Программы поставок потребных ресурсов на произвольном периоде эксплуатации. Кроме того, решение этой задачи оптимального планирования позволяет также существенно повысить ритмичность производства ИНП, что является весьма критичным для изготовителей наукоемкой продукции, а также эффективность планирования ее использования по назначению.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 10-07-00021) и программы ОНИТ РАН "Интеллектуальные информационные технологии, системный анализ и автоматизация" (проект 1.7).
Литература
1. Дьяконов В.П. Системы компьютерной математики на выходе из кризиса // Системы компьютерной математики и их приложения: материалы XII международной научной конференции. Смоленск: изд.-во СмолГУ, 2011. Вып. 12. С. 16-24.
2. Синицын И.Н., Шаламов А.С., Сергеев И.В., Белоусов В.В., Агафонов Е.С. Развитие средств интегрированной логистической поддержки изделий наукоемкой продукции на основе систем компьютерной математики // Системы компьютерной математики и их приложения: материалы XIII международной научной конференции, посвященной 75-летию профессора Э.И. Зверовича. Смоленск: Изд.-во СмолГУ, 2012. Вып. 13. С. 119-124.
3. Синицын И.Н., Синицын В.И., Корепанов Э.Р., Белоусов В.В., Агафонов Е.С. Стохастические информационные технологии в среде MATLAB в задачах компьютерной
поддержки научных исследований // Системы компьютерной математики и их приложения: материалы XII международной научной конференции. Смоленск: Изд.-во СмолГУ, 2011. Вып. 12. С. 57-59.
4. Синицын И.Н., Шаламов А.С. Лекции по теории систем интегрированной логистической поддержки. М.: ТОРУС ПРЕСС, 2012. 624 с.
