CC BY
34
--------------------------------------- © А.М. Валуев, Л.Е. Кулигин,
2009
УДК 681.3:658.7
А.М. Валуев, Л.Е. Кулигин
РАЗРАБОТКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОГРАММНОАППАРАТНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ВЫПОЛНЕНИЯ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ ОПЕРАЦИЙ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ В УПРАВЛЕНИИ ЛОГИСТИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ
Описывается программно-аппаратный комплекс, позволяющий измерять, хранить и обрабатывать длительность и частоту механизированных операций массового типа, включающий КПК для измерений и персональных компьютеров для обработки данных. Приводятся результаты применения комплекса на Предприятии «Никс».
Ключевые слова: программно-аппаратный комплекс, научная организация труда, распределенная обработка данных.
Яесмотря на целое столетие, отделяющее нас от работ классиков «научной школы управления», вопросы определения рациональных нормативов выполнения технологических операций работниками остаются актуальными для многих предприятий или подразделений, в которых комплексная автоматизация производства остается задачей будущего. Данная техническая задача имеет большое значение для повышения эффективности технологических процессов и производительности труда.
В последнее время прогресс в области изучения производительности труда связан, прежде всего, с применением новых эконометрических моделей и вычислительных методов на макроэкономическом уровне, а также с применением алгоритмов анализа больших массивов данных. Инструменты изучения труда, однако, при этом остаются прежними - секундомер, ручка и карандаш, в отдельных случаях - фото- и видеотехника (для изучения труда на микроуровне) [1, 2, 3, 4]. Подобные технологии приводили к тому, что сбор данных был достаточно затратным, в результате рекомендованное количество измерений редко превышало 20-30 действий, что порождало точность в пределах 10-20% [5].
В то же время современные аппаратные возможности, связанные с миниатюризацией электронно-вычислительной техники и развитием технологий проводной и беспроводной связи, позволяют, как показано в данной работе, существенно повысить как точность измерений, так и снизить требования к операторам, проводящим полевые исследования.
Более того, нельзя забывать, что значительная часть предприятий России по своему техническому и инфраструктурному оснащению, а также по производительности труда в ряде случаев до сих пор существенно отстает от западных фирм-конкурентов. Модернизация бизнес-процессов на уже работающих предприятиях невозможна без детального обследования технологических и производственных процессов, накоплении и обобщении статистических данных о длительности трудовых приемов по отраслям народного хозяйства. Объектом нашего исследования были организации массового типа в области логистики, использующие преимущественно ручную работу с применением механизмов при длительности трудовых приемов более 10 секунд.
Указанные причины вызвали необходимость разработки программно-аппаратного комплекса для решения задачи измерения длительностей и частоты законченных трудовых приемов и элементов технологических процессов методами научной организации труда. Была реализована поддержка основных эмпирических методов наблюдения, разработанных на настоящий момент в рамках научного изучения и организации труда — хронометраж, бригадный хронометраж, фотография рабочего дня, фотография использования оборудования. Комплекс служит для сбора и последующего анализа первичных данных о структуре трудовых процессов и рабочего времени, позволяет изучать трудовые операции с необходимой степенью детализации (на уровне законченных трудовых приемов, но не на микроуровне движений) для определения норм времени, выработки и обслуживания, в том числе сдельных норм оплаты труда. Разработка программно-аппаратного комплекса велась в 2005 и 2007 годах в рамках проекта по оптимизации бизнес-процессов, проводимого лабораторией технико-экономических исследований Предприятия «Никс». Опытная эксплуатация первого релиза была окончена в июле 2005 года, и с августа 2005 года комплекс был запущен в полноценную эксплуатацию.
В рамках разработки программно-аппаратного комплекса было разработано следующее специальное программное обеспечение:
1. Сервер базы данных для хранения полученных экспериментальных данных.
2. Компонент для планирования экспериментов и обработки результатов исследования различных трудовых приемов на персональном компьютере. В связи с тем, что к настоящему времени произведено уже несколько тысяч человеко-дней измерений и накоплена выборка длиной более чем в 500 тысяч элементов, потребовалось реализовать средства навигации и индексирования данных для быстрого доступа к требуемой информации, а также сделать поддержку стандартных статистических функций. Кроме того, реализован удобный интерфейс для планирования эксперимента, создания конфигурационных файлов, экспорта конфигурационных файлов на КПК (см. п.4) и импорта результатов с КПК, а также возможность для быстрой обработки результатов прямо внутри приложения. Кроме того, было реализовано индексное хранилище OLE-объектов и система навигации по нему для документирования неформализованных результатов наблюдений и результатов статистической обработки (всевозможных графиков, отчетов, текстовых документов и пр.).
3. Компонент для графической визуализации последовательности трудовых приемов на персональном компьютере. Последовательность действий представлялась в виде ориентированного графа, в вершинах которого находятся изучаемые трудовые приемы и существуют допустимые переходы между некоторыми вершинами. Был создан набор трафаретов для приложения двумерной визуализации средствами Microsoft Visio и протокол двустороннего обмена данными (т.е. с возможностью как создать графическую картинку по производственному процессу, так и переконфигурировать процесс непосредственно в ходе визуализации технологией drag-&-drop).
4. Компонент для проведения измерений на карманном персональном компьютере. К данному компоненту были выдвинуты максимально жесткие функциональные требования, связанные с ограниченной производительностью карманных компьютеров, необходимостью быстрого отклика системы (менее 0.1с), требованием к удобному интерфейсу при маленьких размерах экрана (3.5’’) и дополнительными условиями на сохранность результатов (в том
числе после потенциальной «жесткой перезагрузки»). Компонент работает на любом КПК под управлением Windows Mobile 2003 SE, процессор от 200MHz, память от 32Мб RAM, обязательно наличие слота для SD-карт.
При разработке использовалось общее программное обеспечение от компании Microsoft, разработка велась в среде Microsoft Visual Basic .Net 2003 (7.1) с применением библиотеки Smart Development Environment for VS .Net 2.1 и протоколов обмена данными между приложениями OLE Automation, ActiveSync, ODBC.
Автоматизация процесса нормирования и изучения уменьшить себестоимость труда операторов, повысить точность измерений, увеличить количество измеряемых параметров, а хранение данных в электронном виде позволяет применять современные методики для поиска закономерностей. Обучение работе с программой занимает не более 1-2 часов для человека, знакомого с компьютером. В рамках требования по унификации процесса разработки программного обеспечения использовались как распространенные алгоритмы и модели предметной области (например, конечный автомат), так и стандартные технологии и сервисы от компании Microsoft. Поэтому требования по скорости передачи данных, безопасности, эргономике, технической эстетике, эксплуатации, техническому обслуживанию, защите и сохранности информации дополнительно не формулировались. Выполнение требований по патентной защите подтверждены свидетельством о разработке программы для ЭВМ.
Остановимся подробнее на представлении событийноориентированного технологического процесса в виде конечно-Рис. 1. Пример экранной формы ком- го автомата понента для проведения измерений с
помощью КПК Производственный пр°цесс
^П]Х|
Emulator Help
И @ H 0
| Polu4ul | | ldop |
|}rinstupi| | 2dop |
|zakon4il|
|test 1
□test, ldop, 1/5/2006 1:42:00 PM test j Pristupil, 1/5/2006 1:42:01 PM Print, Print, 1/5/2006 1:42:05 PM,
B|*
моделируется в виде пары N и D. Множество N представляет собой четверку , 3^ по, Т1}, где N1 - конечное множество производст-
венных приемов, 31 - множество правила перехода, т.е. отображение N1 ^ N1, п0 -«начало работы», Т1 ^ N1 - конечное множество заключительных состояний и конечное множество возможных «дополнительных» действий D. Подобный процесс можно представить в виде недетерминированного конечного автомата с алфавитом 2=(е}, состоящим только из пустого символа. Конечный автомат будет представлять из себя пятерку
^, Е,3, По, Т}
Множества Q и 3 получаются следующими преобразованиями: Q = N1 и D
3 = 31 и (п е N1; р е P(D)) и (ё е D; р е P(N1)),
где под Р(А) понимается множество всех подмножеств множества
А.
Подобный подход позволил повысить отказоустойчивость, быстродействие и простоту приложения, что немаловажно в случае ресурсоограниченного устройства. Описание конечного автомата удобно хранить в одном файле, оно легко воспринимается на небольшом экране, а для изменения инструкций для работы автомата не требуется высокой квалификации оператора. Ограничение возможных состояний для следующего шага, задаваемая правилами перехода, позволяет комфортно работать с программой в условиях небольшого экрана КПК. Кроме того, блок-схему конечного автомата крайне удобно визуализировать в виде ориентированного графа, для чего служит упомянутый выше компонент для графической визуализации. Дополнительное удобство использования предложенной анал-огии заключается в том, что, поскольку конечные автоматы используются при решении широчайшего класса задач в программировании (начиная от решения задач лексического и синтаксического анализа и заканчивая использованием автоматов
Рис. 2. Уменьшение процента непроизводственных простоев (от общего рабочего времени) после оптимизации процесса взаимодействия между подразделениями (левый график— до проведения преобразований, правый — результат оптимизации)
при построении функциональных языков и формальных грамматик), на сегодняшний момент сформулирована масса подходов к программированию конечных автоматов [6].
Разработанный программно-аппаратный комплекс с момента запуска в эксплуатацию получил широкое использование. К настоящему времени накоплены и изучены статистические выборки о более чем полусотне технологических процессов области производства компьютеров и управления логистическими комплексами. Проведено более 500 тысяч измерений. Проведенные исследования позволили успешно разработать несколько десятков технологических нормативов (в том числе, сдельных). Были построены классификационные таблицы трудовых приемов для технологических процессов Предприятия, содержащие в себе нормативную длительность действия, ожидаемую ошибку измерения, рекомендованное количество измерений и краткое описание. В результате проведенных мероприятий удалось повысить производительность труда в среднем на 30-50% и сократить непроизводственные простои в 2-3 раза до экономически обоснованных значений, значительно повысить выработку и производительность труда.
В качестве новых задач, которые предполагается решать на основе сбора информации о продолжительности трудовых операций, рассматривается применение новых подходов к управлению складской подсистемой Предприятия. К настоящему времени разработаны и протестированы некоторые оптимизационные задачи размещения хранимых товарных позиций и алгоритмы их приближенного решения [7]. Использование более точных моделей управления складской подсистемой требует систематического сбора информации об операциях ее обслуживания, для чего также будет применен разработанный программно-аппаратный комплекс.
---------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бычин В.Б., Малинин С.В., Шубенкова Е.В. Организация и нормирование труда. — М.: Экзамен, 2005 - 463 с.
2. Генкин Б.М. Организация и нормирование труда на промышленных предприятиях. — М.: Норма, 2004 - 432 с.
3. Кравченко А.И. Классики социологии менеджмента: Ф. Тейлор, А. Гастев. — СПб.: ИРХГУ, 1998 - 319 с.
4. Тейлор Ф.У. Принципы научного менеджмента. М.: Контроллинг, 1992 — 75с.
5. «Основные методические положения по нормированию труда рабочих в народном хозяйстве», М.: НИИ Труда, 1977
6. Сацкий С. «Дизайн шаблона конечного автомата на C++», RSDN Magazine, №1, 2003.
7. Овчаров А.В., Валуев А.М. Разработка алгоритма размещения элементов в ячейках логистических систем // Труды 51-й научной конференции МФТИ «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук». Ч. III. Аэрофизика и космические исследования. Т. 2.. — С. 128-130. Н5Н=Д
A.M. Valuev, L,E. Kuligin
THE DEVELOPING AND IMPLEMENTATION OF THE SOFTWARE AND HARDWARE COMPLEX FOR MEASURING THE CHARACTERISTICS OF THE MECHINIZED OPERATION IMPLEMENTATION IN THE LOGIC SYSTEM MANAGEMENT
The software-and-hardware complex is described aimed at measurement, storing and processing of durations andfrequencies of massive type mechanized working operations. The complex includes palmtops for measurement and desktop PCs for their treatment. Results of the complex usage at the Nix Company are presented.
Key words: software and hardware complex, scientific organization of the work, distributed data processing.
— Коротко об авторах -------------------------------------------------
Валуев А.М. — доцент кафедры Организации и управления в горной промышленности МГГУ, канд. физ.-мат. наук; по совместительству старший научный сотрудник Института машиноведения им. А.А. Благонравова РАН, доцент Московского физико-технического института (государственного университета). amvaluev@online.ru
Кулигин Л.Е. — аспирант Московского физико-технического института (государственного университета), kulighin@mail.ru
