CC BY
92
Анцев Виталий Юрьевич, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой,
anzev@tsu. tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Шафорост Александр Николаевич, асп., shaforost@,tsu. tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
INCREASE ENERGY TRANSPORT OPERATIONS FOR INDUSTRIAL ENTERPRISES
V.Y. Antsev, A.N. Shaforost
This article discusses: a technique to reduce energy consumption in industry by creating a synthesis of the optimal structure of transport and storage system.
Key words: energy, transport and storage system, the duration of the transport cycle, duty, structural and parametric synthesis.
Anzev Vitaliy Yurievich, doctor of technical science, professor, manager of department, anzev@tsu. tula. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Shaforost Alexander Nikolaevich, postgraduate, shaforost@,tsu. tula. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.9
РАЗРЕШЕНИЕ КОНФЛИКТОВ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ ИНТЕРЕСОВ В ХОДЕ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА
А.Н. Иноземцев, Д.И. Троицкий
В данной статье решается задача повышения эффективности и качества процессов автоматизированной конструкторско-технологической подготовки производства изделий машиностроения на основе предотвращения конфликтов профессиональных интересов между исполнителями данных процессов на основе применения модели проектного решения, обеспечивающей прогнозирование параметров технологичности и логистического риска на этапе конструкторского проектирования, а также обеспечивающей достоверность формального представления проектного решения.
Ключевые слова: конфликт профессиональных интересов, трудоемкость, логистический риск, жизненный цикл изделия.
В настоящее время практически все основные процессы жизненного цикла изделия (ЖЦИ) автоматизированы при помощи СЛО/СЛЕ/СЛМ/РЬМ-решений. Однако вопросы эффективности и оптимальности взаимодействия между участниками конструкторско-технологической подготовки производства (КТПП) требуют дальнейшего исследования. Недостаточный уровень рассмотрения таких проблем, как
неизбежно возникающие при этом конфликты профессиональных интересов приводит к росту сроков выполнения подготовки производства и снижению ее эффективности.
Понятие конфликта профессиональных интересов (КПИ) не несет негативного оттенка и является объективным конфликтом не двух личностей, а двух исполнителей процесса, в отличие от классического понимания конфликтов в конфликтологии. При последовательном выполнении этапов ЖЦИ последующие этапы неизбежно базируются на информации, созданной на предыдущем этапе. Например, технологическое проектирование и закупка исходных материалов производятся на основе конструкторской документации на изделие. При этом последующие участники оценивают предлагаемое проектное решение и, если такая оценка не удовлетворяет установленным требованиям, возникает конфликт. Как правило, его устранение требует неоднократных итераций процессов ЖЦИ, что приводит к необоснованным временным, трудовым и финансовым затратам. В итоге, как правило, конфликт разрешается путем внесения изменений в проектное решение, так как предъявляемые к изделию требования по себестоимости (и, соответственно, по технологичности, материалоемкости и т.д.) определяются заказчиком и ситуацией на рынке продукции и не могут быть произвольно изменены самим предприятием.
Переход к автоматизированному проектированию требует расширенного понимания термина "конструкторская документация", так как в современных условиях, как правило, речь идет о модели проектного решения (МПР) — наборе 3Б-моделей с многочисленными дополнительными атрибутами.
Для оценки уровня автоматизации процессов подготовки производства, производительности труда пользователя САПР и возможности дальнейшего использования модели необходима методика определения объема содержащейся в МПР информации. На основе этой информации возможна разработка функциональных и математических моделей определения производных параметров проектного решения (уровня технологичности, материалоемкости, логистического риска), которые предоставляют разработчику решения обратную связь и позволяют модифицировать решение таким образом, чтобы указанные параметры не выходили за пределы, заданные последующими участниками процесса КТПП.
Таким образом, при наличии полноценной информационной модели проектного решения и создании моделей и алгоритмов ее оценки становится возможным предотвратить возможные КПИ благодаря устранению самого повода для возникновения конфликта, что позволит решить актуальные проблемы отечественного машиностроения: сокращение сроков и повышение эффективности процессов автоматизированной подготовки производства, а также повышение качества проектных решений.
Решается задача повышения эффективности и качества процессов
автоматизированной конструкторско-технологической подготовки производства изделий машиностроения на основе предотвращения конфликтов профессиональных интересов между исполнителями данных процессов на основе применения модели проектного решения, обеспечивающей прогнозирование параметров технологичности и логистического риска на этапе конструкторского проектирования, а также обеспечивающей достоверность формального представления проектного решения.
Понятие конфликта профессиональных интересов. На протяжении жизненного цикла изделия реализуются различные проектные процедуры, выполняемые различными исполнителями. В силу последовательного характера жизненного цикла результаты выполнения г'-1 -го этапа становятся исходными данными при выполнении 1 -го этапа. Это приводит к зависимости последующих исполнителей от результатов деятельности предыдущих. Если 1 -й исполнитель считает результаты деятельности одного или нескольких исполнителей из множества 1к1 -1 неудовлетворительными, это приводит к возникновению конфликта профессиональных интересов. Предлагается следующее определение КПИ:
КПИ - объективное противоречие, возникающее в ходе производственной деятельности акторов (участников конфликта) и вызванное различными целями деятельности акторов, а также их взаимозависимостью при принятии решений.
Рассматривается конфликт между акторами А^-1 и Л^, где I - порядковый номер выполняемой актором функции в ЖЦИ. В общем виде функция актора сводится к выбору конкретного проектного решения в фазовом пространстве поиска Ж Пространство ДО имеет п координат, соответствующих переменным параметрам проектного решения. При этом на конфигурацию пространства накладываются ограничения, которые можно классифицировать следующим образом:
Ограничения 1 рода (Ь1)— объективные Ограничения 2 рода (Ь2) — функциональные Ограничения 3 рода (Ь3) — связи жизненного цикла Тогда в пространстве ДО выделяется подмножество допустимых решений 88о:
SS0 = ДО - Ь1 - Ь2 - Ь3 (1)
Очевидно, что ограничения 1 рода не приводят к возникновению КПИ. Ограничения 2 рода также не приводят к возникновениям конфликтов, так как они не являются результатом деятельности других акторов, а выявляются расчетным или экспериментальным путем.
Наибольший интерес представляют ограничения 3 рода. Учет таких ограничений приводит к тому, что I +1 актор вынужден действовать в фазовом пространстве (¡..л) акторов, так как в них заданы исходные параметры для выполнения I +1 -й проектной процедуры. При этом необходи-
мо, чтобы пространства поиска SSo (i -1) и SSo (i) имели общую область.
Следует отметить, конфигурация пространства SSo (i) задается с учетом
ограничений 3 рода, накладываемых конкретным проектным решением Pi-1, принятым на i -1 -м этапе. Принятие проектного решения означает выбор конкретного множества параметров фазового пространства поиска, т.е.
Pi-1 =( pl,p2,... pn), (2)
где n - число координат фазового пространства SSo; pi -i -я координата. Условием наличия общей области является:
SS0(i - 1)п SS0(i)ф0 (3)
Если данное условие не выполняется, то КПИ в принципе неразрешим, так как накладываемые на конфигурацию пространств SSq(i -1) и SSq(i) ограничения противоречат друг другу.
Если же условие выполняется, то возможны два сценария: i - 1 -е проектное решение принадлежит или не принадлежит общей области. Первый случай, описывается соотношением:
Pi-1 е SSo(i -1Ь SSo (i). (4)
а второй - соотношением
P-1 е SSo(i -1Ь SSo(i) (5)
Очевидно, что при выполнении условия (4) конфликт не возникает, так как проектное решение Pi _1 попадает в область допустимых решений
i -го актора. В противном случае оказывается, что решение, допустимое с точки зрения i - 1 -го актора, оказывается неприемлемым для i -го актора, что и приводит к возникновению КПИ.
Идеальным вариантом будет соблюдение условия (4) на всех этапах жизненного цикла. Чтобы условие (4) соблюдалось, i -1 -й актор при принятии решения должен учитывать последствия данного решения с точки зрения последующих акторов. Очевидно, что у предыдущих акторов имеет место нехватка информации для такого учета или, иначе говоря, высокая энтропия информации, представляющей собой проектные решения. Поэтому увеличение информационной насыщенности проектного решения и снижение его энтропии до определенного уровня является способом не только разрешения, но и предотвращения возникновения КПИ.
Любое конструкторско-технологическое проектное решение изначально возникает как замысел его разработчика, который должен быть представлен в виде некоторой формализованной модели, содержащей геометрическое определение объекта (3Б-модель) и связанную с ним атрибутивную информацию (так называемая PMI, product and manufacturing
information: размерные и геометрические допуски, свойства материала, шероховатости поверхностей и пр.) (рис. 1).
Рис. 1. Модель проектного решения
Выявлено, что атрибуты такой модели подразделяются на атрибуты 1-го и 2-го рода. Атрибуты 1-го рода задаются разработчиком, исходя из задания на проектирование, личного опыта, стандартов, нормативных требований и т.д. привязка подобных атрибутов к геометрической 3D-модели поддерживается в современных CAD-системах высокого уровня. Наличие данных атрибутов повышает информационную насыщенность проектного решения и снижает его энтропию.
Однако для решения задачи предотвращения КПИ необходимо ввести более общую научную категорию "модель проектного решения", в которой присутствуют атрибуты 2-го рода: информация, необходимая для оценки проектного решения на последующих этапах ЖЦИ. К ней в первую очередь относятся параметры качества проектного решения: уровень технологичности, уровень логистического риска и уровень достоверности самой модели проектного решения. Введем следующее определение модели проектного решения:
МПР — информационная модель, содержащая сведения о геометрии проектируемого объекта, атрибуты 1 -го рода с их привязкой к элементам геометрии, алгоритмы определения значений атрибутов 2-го рода и необходимую для такого определения дополнительную информацию (нормативно-справочные данные, статистические сведения по предприятию и пр.)
В общем виде модель конструкторского проектного решения можно представить как кортеж вида
МПР = (в, Я, А1, А2), (6)
где в - множество элементов геометрии; Я - множество взаимосвязей между геометрическими элементами; А1 - множество атрибутов 1-го рода; А2 - множество атрибутов 2-го рода.
Обеспечение достоверности содержащейся в МПР информации. Предлагается следующее определение понятия "качество модели проектного решения": степень соответствия виртуальной модели изделия требованиям, предъявляемым к проектируемому объекту, позволяющее разделить собственно несоответствия в конструкторской документации и несоответствия, возникающие на более поздних этапах жизненного цикла проектного решения.
Несоответствия в МПР можно подразделить на не приводящие к задержке производства, приводящие к задержке производства и выпуска изделий и вызывающие брак в производстве. Проведена экспериментальная работа по выявлению наиболее часто встречающихся несоответствий в МПР. Установлено, что несоответствия, относящиеся к несоблюдению стандартов, встречаются в два раза чаще, чем конструктивные.
Модель на основе метода анализа иерархий Т. Саати [4] (рис. 2) раскрывает существо конфликта между участниками процесса: разработчиком МПР и ее потребителями на последующих этапах ЖЦИ, а также внутренний конфликт разработчика: между конструктором и нормоконтролером.
Данный конфликт требует глубокого исследования, так как он является составной частью процесса разработки МПР.
Взаимодействие участников процесса при осуществлении нормокон-троля математически описываются моделью игры с ненулевой суммой, предусматривающей наличие и конфликтов и согласованных действий игроков. Потребитель конструкторской документации заинтересован в получении качественной документации в установленные сроки при низкой цене, а ее разработчик в целях конкурентоспособности - в постоянном улучшении качества своих разработок. Следовательно, цели у них совпадают, поэтому взаимодействие разработчика и потребителя конструкторской документации можно представить как коалиционную игру, каждый из участников которой имеет свой набор стратегий поведения:
Г = (X, Г, Их), (10)
где X = [х\, Х2,..., XI,- множество стратегий разработчика конструкторской документации; У = {у-у, У2,..., ,...} - множество стратегий по-
требителя документации; Нх - функция выигрыша разработчика.
Рис. 2. Модель конфликтов профессиональных интересов в процессе разработки конструкторской документации
Стратегия х* е X разработчика конструкторской документации оптимальна в случае, если Н(х*, у) > V где у(Г) - значение игры Г, равное экономической эффективности внедряемой /-ой стратегии разработчика документации, т.е.
п = шах(Х Ex*(F )),шт(Х Cx*), (11)
где ^Cx* - затраты на внедрение и эксплуатацию стратегии x , ^EX*(F)
*
- эффективность стратегии x в зависимости от множества F текущих факторов производства.
Так как xi = {ei1, ei2,•••, einгде {ei1, ei2,•••, ein,-} - множество элементов i-ой стратегии разработчика документации, следовательно:
ein = (Е Cin, Е Ein (F)), (12)
где Е Cin - затраты на внедрение и эксплуатацию n -го элемента i -ой стратегии, Е Ein (F) - эффективность n -го элемента i -ой стратегии в зависимости от множества F текущих факторов производства.
Выявлены стратегии разработчика МПР и их элементы, стратегии потребителя МПР, а также фиксированные условия выполнения заказа. Чаще всего на предприятии одновременно реализуются несколько элементов стратегий. Поэтому существует возможность формирования оптимальной стратегии индивидуально для каждого проекта.
Ряд элементов стратегий могут оказаться несовместимыми. Например, невозможно внедрить САПР при отсутствии компьютерной техники. Для учета данного обстоятельства введена матрица совместимости.
Оценивать затраты на внедрение и эксплуатацию той или иной стратегии следует, исходя из годового фонда заработной платы (Г ФЗ) нор-моконтролера. При закреплении функций нормоконтролера за конструктором затраты заключаются в повышении заработной платы конструктору за совмещение должностей, за нормоконтролером затраты рассчитываются, исходя из его заработной платы. Затраты на внедрение и эксплуатацию при приобретении САПР рассчитываются в зависимости от стоимости одного лицензионного места одной из соответствующих систем и его обновления соответственно. При любых параметрах заказа к оптимальным стратегиям относятся: внедрение специализированных САПР, обучение персонала и внедрение автоматизированного рабочего места нормоконтролера для оперативного контроля конструкторской документации и ведения протокола несоответствий в условиях электронного документооборота.
Численно уровень достоверности МПР (атрибут 2-го рода А3) представить как число выявленных несоответствий Nrrr, отнесенное к сложности G:
A3 = (13)
G
Вопрос выбора оптимальной стратегии нормоконтроля более подробно освещен авторами в работе [3].
Применение атрибутов МПР. Наличие атрибутов 1-го и 2-го рода в МПР снижает энтропию проектного решения до уровня, гарантирующего предотвращение наиболее часто встречающихся КПИ. При принятии решения о разработке изделия в зависимости от свойств заказа (срочность, вид заказчика, объем выпуска и пр.) руководство предприятия назначает нормативные значения атрибутов 2-го рода для данного проекта. Например, в оборонной промышленности наличие на предприятии представителя
заказчика как еще одного участника процесса контроля качества конструкторской документации повышает важность атрибута "уровень достоверности", а жесткие сроки выполнения заказа повышают важность атрибута "технологичность ”.
В итоге разработчик МПР самостоятельно оценивает значения атрибутов 2-го рода, и сравнивает их с нормативными:
( уровень технологичности > нормативный уровень технологичности) V ( уровень логистического риска > нормативный уровень логистического риска) V
(14)
( уровень достоверности > нормативный уровень достоверности) и при необходимости самостоятельно принимает решение о корректировке МПР. Выполнение условия (14) позволяет устранить КПИ.
Заключение. В работе решена задача применения основных оценок качества модели проектного решения с целью предотвращения конфликтов профессиональных интересов в ходе конструкторско-технологической подготовки производства изделий машиностроения. Предложенные модели были реализованы и внедрены на ряде предприятий и позволили достичь повышения качества проектных решений.
Список литературы
1. Шарин Ю.С., Якимович Б.А., Толмачев В.Г., Коршунов А.И. Теория сложности: монография. Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 1999. 132 с.
2. Фоминых Р.Л., Коршунов А.И., Якимович Б.А.Оценка трудоемкости машиностроительного изделия и организационно-технического уровня производства Экономика и производство №4 (37) октябрь-ноябрь 2003 с.43.
3. Иноземцев А.Н., Григорьева Н.С., Троицкий Д.И. Роль нормокон-троля в управлении качеством конструкторской документации. Стандарты и качество, №12, 2004. с. 46-50.
4. Саати Т. Принятие решений: метод анализа иерархий / пер. с англ. М.: Радио и связь, 1993. 268с.
Иноземцев Александр Николаевич, д-р техн. наук, проф., Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Троицкий Дмитрий Игоревич, канд. техн. наук, доц., Россия, Тула, Тульский государственный университет
PROFESSIONAL CONFLICTS ANALYSIS IN PRODUCT DEVELOPMENT
A.N. Inozemtsev, D. I. Troitsky
The paper considers the problem of efficiency and quality enhancement in computer-aided product development and manufacturing based on the professional conflicts prevention between the experts in different domains using a design solution model concept. The model enables manufacturability and logistical risk evaluation at the design stage and also ensures the design decision's validity.
Key words: professional conflict; machining time; logistical risk; product lifecycle management.
Inozemtsev Alexander Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, Russia, Tula, Tula State University,
Troitsky Dmitry Igorevich, candidate of technical sciences, docent, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.9
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА КОНСТРУКТОРСКОГО ПРОЕКТНОГО РЕШЕНИЯ
А.Н. Иноземцев, Д.И. Троицкий
Решена задача повышения качества конструкторских проектных решений на основе количественной оценки параметров качества на ранних этапах подготовки производства с помощью анализа информации, содержащейся в расширенной модели проектного решения.
Ключевые слова: модель проектного решения; технологичность; производственный риск
Основной тенденцией развития современных систем автоматизированного проектирования является повышение информационного насыщения моделей проектного решения (МПР) добавлением к геометрическому предстаАвлению изделия дополнительной информации — сведений о качестве поверхности, размерной точности, свойствах материалов и пр. Наличие такой информации позволяет решить ряд задач. Во-первых, уйти от идеализированной «абсолютно точной» геометрической модели и учитывать реально существующий разброс размеров и отклонения формы. Во-вторых, значительно уменьшить потребность в оформлении чертежей, так как ЭБ-модель уже содержит всю информацию, необходимую для выполнения последующих этапов подготовки производства.
Однако наличие подобной МПР позволяет решать принципиально новые задачи прогнозирования параметров качества проектного решения на этапе принятия конструкторских проектных решений. В частности, количественная оценка технологичности и производственного риска позволит принимать более обоснованные и оптимальные проектные решения.
Постановка задачи. Задача заключается в повышении качества конструкторских проектных решений на основе оперативной оценки их параметров непосредственно в ходе проектирования и создания обратной связи, позволяющей конструктору принимать оптимальные решения.
Рассматриваются два основных параметра качества: трудоёмкость
