CC BY
50
ГРНТИ 50.47.02;27.47.15
Арынгазин Капар Шакимович
к.т.н., профессор, директор, ТОО «ЭкостройНИИ-ПВ».
г. Павлодар, 140008, Республика Казахстан, e-mail: kapar47@mail.ru.
Карпов Валерий Иванович
д.т.и., профессор. Московский государственный университет технологии и управления имени К. Г. Разумовского,
г. Москва, 117570, Российская Федерация, e-mail: vikarp@mail.ru. Акишев Каршыга Максутович ст. преподаватель, кафедра «Металлургия»,
Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова, г. Павлодар, 140008, Республика Казахстан, e-mail: akmail04cx@mail.ru.
РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ МОДЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ
В статье рассматривается разработка структурно-функциональной модели (СФМ) технологической системы производства с использованием техногенных отходов с применением методологии IDEF0. Технология IDEF0 используется для создания моделей, которые являются структурированным изображением функций производственной, технологической системы, а также данными и объектами связывающих эти функции.
В настоящее время для подготовки и организации бизнес-процессов (технологических процессов) используются различные программные инструменты, в том числе CASE-средства верхнего уровня BPwin, которые поддерживает разработку IDEF0. Результатом применения методологии IDEF0 является модель. Модель состоит из диаграмм, фрагментов текста и глоссария, которые имеют ссылки друг на друга. Разработанная структурно-функциональная модель технологической системы производства с использованием техногенных отходов, будет использована, в дальнейшем при организации производства строительных материалов (камень пустотелый стеновой, плита тротуарная, камень бортовой).
Ключевые слова: модель, функция, дуга, интерфейс, структура, блок, входные данные, выходные данные.
ВВЕДЕНИЕ
На основе анализа современных концепций в сфере разработок технологических систем производства строительных изделий в ассортименте с использованием техногенных отходов и практического опыта использования современных технологий в этой области можно сформулировать перечень задач, решение которых позволит повысить эффективность функционирования средних и крупных предприятий. Он включает в себя не только общеизвестные бизнес-процессы, отчётности, процессы, связанные с управлением персоналом и т.д.
Активная индустриализация в Павлодарском регионе привела к возникновению промышленных гигантов в отраслях первичной переработки (каменноугольная, металлургическая, нефтеперерабатывающая, теплоэнергетика).
Быстрые темпы роста промышленного производства имели не только положительные последствия, такие как повышение благосостояния и уровня жизни населения, но и массу отрицательных - разрушение природных экосистем, загрязнение окружающей среды промышленными выбросами, истощение запасов полезных ископаемых.
Город Павлодар относится к промышленным городам на экологию которого огромное воздействие в числе прочих, оказывают металлургические предприятия, расположенные практически в черте города. Предприятия цветной и чёрной металлургии перерабатывают полиметаллические руды, содержащие: свинец, цинк, мышьяк, вольфрам, олово и др.
При обогащении в металлургических производствах образуется большое количество твёрдых и жидких отходов, часть из которых утилизируется, а большая часть складируется в отвалах, пшамо и хвостохранилищах, накопителях [1].
Одной из самых «грязных» отраслей промышленности в Павлодарском регионе является чёрная и цветная металлургия, занимающая второе место по выбросам после теплоэлектростанций. Возможность использования техногенных отходов для производства строительных изделий предпринимается субъектами малого и среднего бизнеса Павлодарского региона, но к сожалению, без применения научного подхода в исследовании характеристик, качества техногенных отходов, используемых в строительных материалах, а также разработки моделей технологических систем производства строительных изделий с использованием техногенных отходов.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
В настоящее время для проведения анализа и организации бизнес-процессов (технологических процессов) используются различные программные средства, в том числе сазе-средства верхнего уровня ВР^п, которые поддерживает нотации ШЕБО. Данная нотация используется для построения ЗАЭТ-модели.
Основу методологии ГОЕБО составляет графический язык описания бизнес-процессов (технологических процессов). Модель в нотации ШЕБО [2] представляет собой совокупность иерархически упорядоченных и взаимосвязанных диаграмм.
Каждая детальная диаграмма является декомпозицией блока из более общей диаграммы. Каждая диаграмма является единицей описания системы и располагается на отдельном листе.
Модель SADT представляет собой серию диаграмм с сопроводительной документацией, разбивающая сложный объект на составные части, которые представлены в виде блоков. Каждая детальная диаграмма является декомпозицией блока из более общей диаграммы. На каждом шаге декомпозиции более общая диаграмма называется родительской (контекстной) по отношению к детальной (дочерней диаграмме). Родительская диаграмма также называется контекстной. Каждый процесс, отраженный на диаграммах может быть детализирован, при этом должны соблюдаться определенные правила декомпозиции [3-14].
Результатом применения методологии IDEF0 является модель. Модель состоит из диаграмм, фрагментов текста и глоссария, которые имеют ссылки друг на друга. Диаграммы - главные компоненты модели. На диаграммах все производственные процессы и интерфейсы представлены как блоки (функции) и дуги(интерфейсы). Место соединения дуги и интерфейса определяет тип интерфейса.
Рассмотрим описание функциональной модели технологической системы.
На рисунке 1 изображён функциональный блок «Обеспечить производство строительных изделий» и интерфейсные дуги.
NOTFa 1 7 .1 4 S К 7 Я а 10
LCONTEXT
ТОР
I >ы СПЕЧИГ ЬIPQMBOO ' Ш •
СТРОИТЕПЬЛЛ И"¥1ГПИИ
ОБЕСПЕЧИТЬ ПРОИЗВОДСТВО СТРОИТЕЛЬНЫХ _ИЗДЕЛИЙ_
Рисунок 1 - Функциональный блок «Обеспечить производство строительных изделий» и интерфейсные дуги
Интерфейсные дуги, входящие сверху в функциональный блок, являются управляющимися:
план производства;
ГОСТы качество ингредиентов, строительной смеси и т.д.
Интерфейсные дуги, входящие слева в функциональный блок, являются входящими, т.е. ингредиенты (сырье) необходимое для производства строительных изделий в ассортименте: цемент; щебень;
- песок; вода;
техногенные отходы; хим. добавки.
Интерфейсные дуги, входящие в функциональный блок, снизу являются механизмами: кадры;
оборудование.
Интерфейсные дуги, выходящие из функционального блока, являются выходными и заканчивают технологическую систему производства строительных изделий:
- строительные изделия в ассортименте; исполнение заказов потенциальным клиентам.
Поскольку единственный блок представляет всю систему как единое целое, имя, указанное в блоке, является общим и принято присваивать узловой номер АО.
В соответствии с одним из правил ШЕБО, диаграмма не может иметь менее трех и более шести блоков. Это условие обеспечивает единое, систематическое представление последовательных уровней детализации. Блоки на диаграмме представляют функции. Функции показывают, что должно выполняться, не идентифицируя при этом какие-либо другие аспекты, такие как необходимость в них или их смысл. Имена функций записываются внутри блоков и содержат глагольный оборот. Каждый блок на диаграмме имеет номер от 1-6 в нижнем правом углу (рисунок 2).
Разместить на складе ингредиентов(сырья)
Рисунок 2 - Блок функций «Разместить на складе ингредиентов»
Дуги, соединённые с блоками, представляют материальные объекты или информацию, в которых нуждается или которую производит функция. Каждая из дуг имеет метку в виде оборота существительного, записываемую над ней. «Данными» могут служить информация, предметы и остальное, что может быть описано оборотом существительного (рисунок 3).
Разместить на складе ^ ингредиентов (сырья)
1
\
►
Рисунок 3 - Блок функций «Разместить на складе ингредиентов»
Дуги являются для блоков ограничивающим фактором, который определяет существо блоков, но не последовательности или потоки функций. Несколько функций могут выполняться одновременно (рисунок 4).
ингредиенты
Разместить на складе • ингредиентов(сырья) 1
Пробы ин
редиентов
Оценить качество
ингредиентов! сырья)
2
Рисунок 4 - Одновременное выполнение функций.
Дуги верхнего уровня имеют метки более общего характера. Если они разветвляются, каждая ветвь имеет более конкретную надпись (см.рис.5). План производства
I-;-
Разместить на складе ингредиентов(сырья)
I
Составить план производства
з
Рисунок 5 - Разветвление дуг
Описание структурно-функциональной модели, как правило должно обеспечивать, понимаемость, ясность, краткость и функциональность. В логические построения семантики описания, авторы стараются вложить все необходимое, для точного описания технологической системы, технологического процесса и всех связей, которые влияют на конечные выходные параметры. Иногда приходиться вносить в структурно-функциональную модель корректировки связанные с изменением тех или иных входящих критериев, раннее не предусмотренных в технологической системе производства, так как они часто влияют на конечный результат и при игнорировании таких критериев, может привести к получению не совсем корректных выходных данных.
Приступим к рассмотрению структурно-функциональной модели (СФМ) технологической системы производства строительных изделий с использованием техногенных отходов «Обеспечить производство строительных изделий» (рисунок 6).
АЦТНОР К/РП0В4 Карим
толст имуг иоТтйамр
ОАТЕ 05 02 2019 1 ЯЕЦ 3103 2019
¡па I ^1 1
_I - И
' Рммвстмтьиаослал« , ингредиентов
_1
Г>66*
имммтм
Сменить «ачество ингредиентов
" :
1Л1ГрвДИ»НГЫ»й схлад» и \ информация
/
Л»форм»ц»«яо*е«»ств ингредиента
Информацией' ингредиент!
Состав»план проиавдсгаа
• игредиен»* на'
I чжягдство
план
«жсизюг^та^
1 <■ •
продукцию 1 • • • ••••-
Готовая продукция
Строите л*ые иадепия
О|»|СТ*ТкГОТ0в*10
чх>ду«цию Ну 1п_
ОБЕСПЕЧИТЬ производство СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ
Рисунок 6 Структурно-функциональная модель технологической системы производства строительных изделий с использованием техногенных отходов
Каждая функция, составляющая часть функции «Обеспечить производство строительных изделий, является некоторым объединением последовательности решений и действий, составляющую технологическую систему производства строительных изделий в ассортименте с использованием техногенных отходов. Объединение функций осуществляется на основе взаимоотношений данных, которые передаются между функциями. Эти взаимоотношения определяют границы функции и терминологию, используемую для каждой из них.
Рассмотрим диаграмму АО «Обеспечить производство строительных изделий» с точки зрения концепций методологии ШЕРО (рисунок 6).
1 Графическое представление блочного моделирования.
- все производственные операции, описаны взаимодействием блоков друг с другом посредством интерфейсных дуг, которые выражают ограничения и определяют, когда и каким образом операции будут выполняться.
2 Краткость.
- форма графического языка имеет требуемую точность без потери выразить взаимоотношения интерфейс, обратную связь.
3 Передача информации.
диаграмма основана на простой графике блоков и дуг;
- метки на естественном языке для описания блоков и дуг;
- постепенное представление информации при котором на верхнем уровне показаны основные функции, а на следующих уровнях происходит их уточнение;
- ограничение каждой диаграммы, СФМ технологической системы производства строительных изделий с использованием техногенных отходов включает 5 функциональных блоков.
4 Строгость и чёткость.
- ограничение количества деталей не больше 5;
- ограниченный контекст, нет деталей, выходящих за рамки рассмотрения; номера блоков, интерфейсов связаны между собой;
- отсутствие повторяющихся имён;
- соблюдение синтаксических правил; разделение входов и управлений;
- в каждой функции присутствует хотя бы одна управляющая дуга;
- у каждой операции есть своя цель.
5 Методология.
- пошаговое решение задачи моделирование с соблюдением иерархии.
В дальнейшем структурно-функциональная модель «Обеспечить производство строительных изделий» разбивается на диаграммы, каждая детальная диаграмма является декомпозицией блока из общей диаграммы. На каждом шаге декомпозиции более общая диаграмма называется родительской для более детальной диаграммы. Диаграммы верхних уровней охватывают большее количество деталей, поэтому словесные выражения, поэтому относящиеся к блокам и дугам обобщённые и дают общие понятия. На последующих диаграммах нижних уровней эти детали постепенно уточняются с использованием более конкретных терминов.
С учётом требуемого объёма производства, производительности оборудования, квалификации персонала может быть скорректирован план производства продукции. При необходимости изменения диаграмм могут быть возможны на любом шаге. Основная цель построения СФМ -это создание модели максимально обеспечивающей полезной информацией всех лиц, участвующих в разработке проекта.
ВЫВОДЫ
Применение методологии ГОЕБО для разработки структурно-функциональной модели технологической системы производства строительных деталей (изделий) с использованием техногенных отходов как правило:
1 Позволяет провести функциональное и информационное исследование технологической системы производства строительных изделий в ассортименте с использованием техногенных отходов:
- исследование деятельности и определение задач;
- классификацию функций структурных элементов;
- оценку качества используемых ингредиентов(сырья).
2 Позволяет провести разработку деятельности структурных элементов технологической системы производства и системы управления в целом:
- выделение множества внешних условий, оказывающих существенное влияние на работу функционально блока;
- определение критериев входных и выходных информационных потоков;
-выявление основных процессов, определяющих деятельность функциональных
блоков и обеспечивающих реализацию их целевых функций;
- обработку информационных потоков между основными процессами деятельности, уточнение связей между процессами и внешними объектами.
Настоящая публикация осуществлена в рамках подпроекта №APP-SSG-17/0290Р «Инновационные технологии использования твёрдых техногенных отходов предприятий теплоэнергетики и металлургии Павлодарской области в производстве строительных материалов», финансируемого в рамках Проекта «Стимулирование продуктивных инноваций», поддерживаемого Всемирным Банком и Правительством Республики Казахстан.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Арынгазин К. Ш., Акишев К. М., Богомолов А. В. Концепция экологической безопасности для города Павлодара // Материалы международной научно практической конференции «X Торайгыровские чтения», посвящённой 125-летию С. Торайгырова. - Павлодар, 2018.
2 ГОСТ Р50.1.028-2001 Методология функционального моделирования, ГОССТАНДАРТ РОССИИ.
3 Александров Д. В. Инструментальные средства информационного менеджмента. CASE-технологии и распределённые информационные системы: Учебное пособие. - М. : Финансы и статистика, 2011. - 224 с.
4 Калянов Г. Н. Моделирование, анализ, реорганизация и автоматизация бизнес-процессов : учеб. пособие. - М. : Финансы и статистика, 2007. - 240 с.
5 Репин В. В., Елиферов В. Г. Процессный подход к управлению. Моделирование бизнес-процессов. - Изд. «Стандарты и качество», 2009. - 408 с.
6 Сериков А. В., Титов Н. В. Компьютерное моделирование бизнес процессов. - Изд. «Бурун Книга», 2007. - 304 с.
7 Цуканова О. А. Методология и инструментарий моделирования бизнес процессов. Учебное пособие. Спб.: Университет ИТМО, 2015. - 101с.
8 ГОСТ 25192-2012. Бетоны. Классификация и общие технические требования.
9 Рекомендации по применению бокситовых шламов глиноземного производства в бетонных и строительных растворах., - М. : НИИЖБ, 1990
10 Арынгазин К. Ш., Ларичкин В. В., Алдунгарова А. К., Свидерский А. К., Быков П. О., Богомолов А. В., Тлеулесов А. К., Маусымбаева Д. К.
Инновационное использование твердых техногенных отходов предприятий теплоэнергетики и металлургии Павлодарской области в производстве строительных материалов // Наука и техника Казахстана, 2016 - № 3 - 4. - С. 34-39.
11 ГОСТ 25592-91. Смеси золошлаковые тепловых электростанций для бетонов.
12 Арынгазин К. Ш., Акишев К. М., Богомолов А. В. Влияние атмосферных выбросов промышленных предприятий на здоровье населения городов. «Павлодар облысынын экология жэне табигаты пайданаланудын езекп мэсшелерЬ) // Атты хальщаралык гылыми-тэж1рибелж конференциясынын материялдары. - Павлодар, -2018.
13 Баженов Ю. М. Технология бетона. Учебник, 3-е издание / Ю. М. Баженов. М. : АСВ, 2003 - 500 с.
14 Голубничий А. В. Камни бетонные стеновые на гранулированных металлургических шлаках и шлакощелочных вяжущих // Строительные материалы. - 1994 - № 8 - С. 24-25.
Материал поступил в редакцию 20.05.19.
Арынгазин Капар Шакимулы
T.F.K., профессор, ЖШС «ЭкостройНИИ-ПВ» директоры, Павлодар к., 140008, Ка закстан Республикасы, e-mail: kapar47@mail.ra. Карпов Валерий Иванович
т.г.д., профессор, К. Г. Разумовский атындагы Мэскеу технология
жэне баскару mcm.ickcttík университета,
Мэскеу, 117570, Ресей Федерациясы,
e-mail: vikarp@mail.ru
Акишев Каршыга Максутулы
ага окытушы. «Металлургия» кафедрасы,
С. Торайгыров атындагы Павлодар
mcm.ickcttík университет!
Павлодар к., 140008, Ка закстан Республикасы,
e-mail: akmail04cx@mail.ru.
Материал баспага 20.05.19 тустг
Техногенд! цалдьщтарды пайдалана отырып, курылыс буйымдарын енд!рудщ технологияльщ жуйесшщ курылымдык-функционалдык моделш эз1рлеу
Мацалада IDEF0 эЫснамасын крлдану арцылы техногенЫ цалдьщтарды цолдану арцылы внЫргстщ технологиялъщ жуйесшщ цурылымдьщ-фукнкционалды моделш (ЩФМ) эзгрлеу царастырылады. Технологиясы IDEF0 цуру уиин цолданылады модельдер болып табылатын цурылымдьщ бейнеленген функцияларын ondipicrniK, технологияпъщ жуйелер, сондай-ац деректерш жэне объеютлерш байланыстыратын бул функциялар.
t^asipzi уацытта бизнес-процестердi (технологиялъщ процестерЫ) дайындау жэне уйымдастыру уиин эртури' багдарламальщ цуралдар, оныц iuimde IDEF0 эзгрлеуЫ крлдайтын BPwin жогаргы децгейдегi case-цуралдар пайдаланылады. IDEF0 эЫснамасын цолданудыц нэтижеа' модель болып табылады. Модель диаграммалардан, мэтш фрагменттершен жэне 6ip-6ip¡He стпемелерi бар глоссарийден ту рады. Техногендг цалдьщтарды пайдалана отырып ондгргстщ технологияпъщ жуйесшщ эз^рленген цурылымдьщ-функционалдьщ модел! одан dpi цурылыс материалдарын(цуыс цабыргальщ mac, тротуарльщ плита, борттьщ mac) OHdipydi уйымдастыру кезтде пайдаланылатын болады.
KLnmmi создер: модель, функция, дога, интерфейс, цурылым, блок, юру деректер!, шыгу деректер!.
Aringazin Kapar Shakimovich
Cand.Sci (Eng.), Professor, director, LLP «EkostroyNII-PV», Pavlodar, 140000, Pepublic of Kazakhstan, e-mail: kapar47 iynail.ru Karpov Valeriy Ivanovich
Doctor Sci. (Eng.), Full Professor, Moscow State University of Technology and Management
named after K. G. Razumovsky,
Moscow, 117570, Russian Federation,
e-mail: vikarpfl mail.ru
Akishev Karshyga Maksytovich
senior lecturer. Department of «Metallurgy», S. Toraighyrov Pavlodar State University, Pavlodar, 140008, Republic of Kazakhstan, e-mail: akmail04cx@mail.ru. Material received on 20.05.19.
Development of a structural-functional model of the technological system of manufacturing construction products using industrial wastes
The article discusses the development of structural and functional model (SFM) of the technological systems ofproduction using industrial wastes with the application oflDEFO methodology. IDEF0 technology is used to create models that are a structured representation of the functions of the production, technological system, as well as data and objects linking these functions.
At the present time the preparation and organization of business processes (technological processes) is done with various software tools, including CASE tools of upper level of BPwin, which supports the development of IDEF0. The result of applying the IDEF0 methodology is a model. The model consists of diagrams, text fragments and glossaries that have references to each other. The developed structural and functional model of the technological production system with the use of man-made waste will be used in the future in the organization of building materials production (hollow stone wall, paving slab, stone side).
Keywords: model, function, arc, interface, structure, block, input data, output data.
