CC BY
171
УДК: 681.321
Маркелов В. В., Власов А. И., Камышная Э.Н.
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия
ВИЗУАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА ПРИ УПРАВЛЕНИИ КАЧЕСТВОМ ИЗДЕЛИЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ
В работе проанализированы возможности визуальных методов системного анализа при управлении качеством изделий электронной техники. Основное внимание уделено автоматизации проведения и обработки результатов применения инструментов управления качеством ЭА. Дан сравнительный анализ по техническим, системным, функциональным и стоимостным критериям, который характеризует преимущества и недостатки исследуемых систем. Приведены результаты разработки программного обеспечения для автоматизации управления качеством ЭА.
Введение
В настоящее время уже очевидно, что конкурентоспособность любого предприятия, независимо от формы его собственности и размеров, зависит в первую очередь от качества его продукции. Контроль и управление качеством необходимо осуществлять на всех этапах жизненного цикла изделия. Только в этом случае будет достигнута главная цель - коренное улучшение качества продукции выпускаемой предприятием и удовлетворенность потребителей этим качеством [1-3] .
При анализе показателей качества использование системного подхода позволяет принять во внимание факторы различного характера, выделить из них те, которые оказывают основное влияние с точки зрения имеющихся общесистемных целей и критериев, и найти пути и методы эффективного воздействия на них. В качестве базовых положений системного подхода можно выделить понятия: системы, подчи-
ненности целей и критериев и т.д. Системный подход позволяет рассматривать анализ и синтез различных по своей природе и сложности объектов с единой точки зрения, оперируя при этом основными характеристиками функционирования системы и учитывая наиболее существенные для всей системы показатели [4-10] .
Системный подход при проектировании представляет собой комплексное, взаимосвязанное, пропорциональное рассмотрение всех факторов, путей и методов решения сложной многофакторной и многовариантной задачи управления качеством. При использовании системного подхода учитываются все факторы проектируемой системы - функциональные, психологические, социальные и даже эстетические.
Важным показателем при внедрении системы управления качеством на предприятии радиопромышленности является уровень автоматизации, при его оценке учитываются технические, системные и функциональные характеристики реализуемых решений.
Среди основных технических и системных характеристик анализа выделяют:
- программная платформа (требования к ОС и дополнительному ПО);
- архитектура системы (клиент-серверная и т.п.)
- требования к сетевому обеспечению;
- модульность;
- многопользовательская;
- требования к аппаратному обеспечению;
- разделение прав пользователей и политики безопасности;
- хранение информации (вид базы данных);
- юзабилити интерфейса;
- дополнительные системные требования;
- лицензирование.
С точки зрения функциональных возможностей при оценке средств автоматизации учитываются реализуемость следующих инструментов управления качеством (так называемый «Анализ 33»:
- диаграмма парето по видам и причинам брака;
- контрольная карта арифметического среднего;
- контрольная р-карта;
- контрольная карта средних и стандартных отклонений;
- все виды стандартных контрольных карт;
- нестандартные контрольные карты;
- контрольные карты собственной разработки;
- исключение отдельных выборок из анализируемой совокупности;
- карты контроля качества автоматически обновляются при вводе в базу данных новых выборок;
- гистограмма распределения;
- выбор планов статистического контроля;
- построение характеристик планов выборочного контроля;
- автоматизация использования ГОСТов для выборочного контроля партий по альтернативному признаку;
- автоматизация использования ГОСТов для выборочного контроля партий по количественному признаку;
- автоматизация использования ГОСТа для непрерывного приемочного контроля качества по альтернативному признаку;
- регрессионный анализ;
- корреляционный анализ;
- дисперсионный анализ;
- круговые диаграммы;
- столбиковые диаграммы;
- диаграмма рассеяния;
- автоматические сигналы тревоги, передаваемые в случае наступления заданного пользователем события;
- отчеты по результатам проведенного анализа;
- возможность публикации отчетов на Web-сайте;
- автоматическое обновление данных на Web-сайте;
- использование средств OLAP;
- возможность получения данных напрямую от измерительных приборов (интерфейс связи);
- интеграция с другими модулями пакета;
- причинно-следственная диаграмма;
- анализ надежности и времен отказов;
- собственный язык разработки.
По результатам анализа определяются конкурентные преимущества конкретных решений, для обоснования выбора решений проводится предварительное моделирование бизнес логики процедур управления качеством с использованием визуальных моделей.
1 Особенности применения визуальных методов системного анализа при управлении качеством изделий электронной техники
Системный анализ методов управления качества может осуществляться концептуальными, структурнофункциональными и объектными методами визуального моделирования сложных систем. Для обеспечения максимальной ориентации на программную реализацию будем использовать объектные методы анализа. На начальном уровне декомпозиции предметной области строится модель вариантов использования, которая описывает функциональное назначение системы или то, что система должна делать. Разработка диаграммы преследует следующие цели:
- определить общие границы и контекст моделируемой предметной области;
- сформулировать общие требования к функциональному поведению проектируемой системы;
- разработать исходную модель системы для ее последующей детализации в форме логических и физических моделей;
- подготовить исходную документацию для взаимодействия разработчиков системы с ее заказчиками и пользователями.
Суть диаграммы вариантов использования состоит в следующем. Проектируемая система представляется в виде множества сущностей или актеров, взаимодействующих с системой с помощью вариантов использования. При этом актером (Actor) или действующим лицом называется любая сущность, взаимодействующая с системой извне. Это может быть человек, техническое устройство, программа или любая другая система, которая может служить источником воздействия на моделируемую систему так, как определит сам разработчик. Вариант использования служит для описания сервисов, которые система предоставляет актеру. Диаграмма вариантов использования может дополняться пояснительным текстом, который раскрывает смысл или семантику составляющих ее компонентов.
На рисунке 1 приведена диаграмма вариантов использования для системы управления качеством. Из диаграммы следует, что в системе реализованы два типа пользователей: инженеры-контролеры и инженеры-руководители. Контролеры вводят с систему результаты проведенных контрольных испытаний, ведут список выборок и заносят дефекты по каждой выборке. Инженер-руководитель управляет в системе списками поставщиков, дефектов (видов дефектов) и инженеров, как контролеров, так и других руководителей. Действия руководителя по анализу выборок включают в себя построение контрольной карты доли дефектных изделий и построение гистограммы и диаграммы Парето по типам дефектов.
Рисунок 1 - Диаграмма вариантов использования системы управлении качеством изделий электронной техники
Рисунок 2
Диаграмма последовательности действий в системе
Диаграмма классов (class diagram) служит для представления статической структуры модели системы в терминологии классов объектно-ориентированного программирования. Диаграмма классов может отражать, в частности, различные взаимосвязи между отдельными сущностями предметной области, такими как объекты и подсистемы, а также описывать их внутреннюю структуру и типы отношений.
Диаграмма классов представляет собой граф, вершинами которого являются элементы типа «классификатор», связанные различными типами структурных отношений. Диаграмма классов может также содержать интерфейсы, пакеты, отношения и даже отдельные экземпляры, такие как объекты и связи.
Класс (class) в языке UML служит для обозначения множества объектов, которые обладают одинаковой структурой, поведением и отношениями с объектами других классов. Графически класс изображается в виде прямоугольника, который дополнительно может быть разделен горизонтальными линиями на разделы или секции. В этих разделах могут указываться имя класса, атрибуты (переменные) и операции (методы).
Для моделирования процесса выполнения операций в языке UML используются диаграммы деятельности. Применяемая в них графическая нотация во многом похожа на нотацию диаграммы состояний, поскольку на этих диаграммах также присутствуют обозначения состояний и переходов. Каждое состояние на диаграмме деятельности соответствует выполнению некоторой элементарной операции, а переход в следующее состояние выполняется только при завершении этой операции.
Таким образом, диаграммы деятельности можно считать частным случаем диаграмм состояний. Они позволяют реализовать в языке UML особенности процедурного и синхронного управления, обусловленного завершением внутренних деятельностей и действий. Основным направлением использования диаграмм деятельности является визуализация особенностей реализации операций классов, когда необходимо представить алгоритмы их выполнения.
В контексте языка UML деятельность (activity) представляет собой совокупность отдельных вычислений, выполняемых автоматом, приводящих к некоторому результату или действию (action). На диаграмме деятельности отображается логика и последовательность переходов от одной деятельности к другой, а внимание аналитика фокусируется на результатах. Результат деятельности может привести к изменению состояния системы или возвращению некоторого значения.
На рисунке 2 показана диаграмма последовательности действий в системе в общем виде. По ней видно, что после авторизации пользователя происходит определение роли пользователя в системе. В зависимости от роли формируется меню, доступное для определенной роли. Для контролера предоставляются функции по вводу данных об контролируемых партиях, а для руководителя дается возможность вести списки дефектов, поставщиков, инженеров (контролеров) и анализировать выборки.
Диаграмма компонентов описывает особенности физического представления системы. Она позволяет определить архитектуру разрабатываемой системы, установив зависимости между программными компонентами, в роли которых может выступать исходный и исполняемый код. Основными графическими элементами диаграммы компонентов являются компоненты, интерфейсы и зависимости между ними.
Диаграмма компонентов разрабатывается для следующих целей: визуализации общей структуры исходного кода программной системы; спецификации исполняемого варианта программной системы;
обеспечения многократного использования отдельных фрагментов программного кода; представления концептуальной и физической схем баз данных.
Диаграмма компонентов обеспечивает согласованный переход от логического представления к конкретной реализации проекта в форме программного кода. Одни компоненты могут существовать только на этапе компиляции программного кода, другие на этапе его исполнения. Диаграмма компонентов отражает общие зависимости между компонентами, рассматривая последние в качестве классификаторов. Для представления общей конфигурации и топологии распределенной программной системы в UML предназначены диаграммы развертывания.
Диаграмма развертывания предназначена для визуализации элементов и компонентов программы, существующих лишь на этапе ее исполнения (runtime). При этом представляются только компоненты-экземпляры программы, являющиеся исполняемыми файлами или динамическими библиотеками. Те компоненты, которые не используются на этапе исполнения, на диаграмме развертывания не показываются. Так, компоненты с исходными текстами программ могут присутствовать только на диаграмме компонентов. На диаграмме развертывания они не указываются.
Диаграмма развертывания содержит графические изображения процессоров, устройств, процессов и связей между ними. В отличие от диаграмм логического представления, диаграмма развертывания является единой для системы в целом, поскольку должна всецело отражать особенности ее реализации. Разработка диаграммы развертывания, как правило, является последним этапом спецификации модели программной системы.
При разработке диаграммы развертывания преследуют следующие цели: определить распределение компонентов системы по ее физическим узлам;
показать физические связи между всеми узлами реализации системы на этапе ее исполнения; выявить узкие места системы и реконфигурировать ее топологию для достижения требуемой производительности .
Требования к серверному оборудованию зависит от типа используемой СУБД. В зависимости от количества пользователей системы, эти требования могут увеличиться. Приведем методику оценки требований для системы с количеством пользователей 100.
Для каждой сессии пользователей требуется около 5 Мб оперативной памяти, так что для 100 пользователей потребуется 500Мб дополнительной оперативной памяти.
Требуемую частоту процессора f можно определить из формулы f-frnn +k ■ N ■ f польз , где : fmin - минимальная частота процессора, необходимая для работы СУБД;
N - количество пользователей системы;
fпольз - резерв частоты процессора, необходимы для работы одного пользователя;
к - коэффициент, определяющий среднее количество пользователей в системе и вероятность одновременного обращения ими к БД.
Исходя из анализа загрузки процессора при работе СУБД Oracle можно определить резерв частоты процессора, необходимы для работы одного пользователя, fпольз = 4 0 МГц.
Поскольку большую часть времени пользователи работают с самими документами, а с АСУ работают только при поиске документов и работе с поручениями, что занимает примерно 10% времени, коэффициент k можно определить как 0,1.
Таким образом:
f -1024 + 0,1 ■ 100 ■ 40 - 1424МТ^ .
Просмотр документа требует его полной передачи на клиентский компьютер, поэтому для сетевых подключений необходимо зарезервировать 100 Мбит/с для каждого пользователя. Кроме того, Таким образом, необходима пропускная способность сети.
S - 0,1 ■ 100 ■ 10 - 1000Мбит / с
Таким образом, для системы со 100 пользователями системные требования следующие:
Частота процессора: не менее 1,5 ГГц;
1024 Мб ОЗУ или больше;
не менее 30 Гб свободного дискового пространства;
Gigabit Ethernet.
2 Особенности автоматизированной реализации инструментов управлении качеством изделий электронной техники
Инструменты управления качеством изделий электронной техники реализуются посредством функционала реализуемой информационной системы. Одним из важных компонентов системы является библиотека дефектов. Она используется для ведения списка дефектов, которые определяются во время входного контроля. Форма управления библиотекой дефектов представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 - Форма управления библиотекой дефектов
Библиотека дефектов связана посредством аналитических выборок, которые используются для ведения списка выборок и ведения дефектов в выборке. После нажатия на номер выборки загружается форма ведения дефектов данной выборки. Форма Анализ выборок предназначена для анализа выборок с помощью инструментов качества: гистограммы и диаграммы Парето по видам дефектов и контрольной карты доли дефектных изделий. На форме есть набор фильтров, которые позволяют среди множества выборок отобрать только те, которые мы хотим проанализировать. Есть возможность использования фильтра по номеру выборки (для построения гистограммы и диаграммы Парето по дефектам), по дате выборки, по партии, из которой взята выборка, по контролеру, проводившему контроль, по поставщику. Для построения графиков надо отметить выборки, которые будут анализироваться, и указать какие графики должны быть построены.
Система использует базовые инструменты управления качества (рисунок 4), показаны примеры построенной диаграммы, диаграммы Парето и контрольной карты соответственно.
Диаграмма Парето по видам дефектов
Диаграмма количества дефектов каждого вида
Контрольная карта доли дефектных изделий при различном объеме выборок
Рисунок 4 - Инструменты управления качеством
С помощью визуальных инструментов, в частности UML, возможно оценить реализуемую систему менеджмента качества по функциональным и системным характеристикам.
Заключение
В работе предложена обобщенная методика системного анализа менеджмента качества с использованием визуальных моделей. Представленная укрупненная объектная модель менеджмента качества является основанием для дальнейшего проектирования и разработки автоматизированной системы глобального управления качеством.
ЛИТЕРАТУРА
1. К.И.Билибин, А.И.Власов, Л.В.Журавлева и др . Конструкторско-технологическое проектирование
электронных средств /под общ. редакцией В.А.Шахнова. - М.: Изд-во МГТУ им.Н.Э.Баумана, 2002. 500 с. (серия: Информатика в техническом университете).
2. Б.Л. Хэнсен. Контроль качества. Теория и применение. Пер. с англ. - М.: Прогресс, 1968.
3. Белоусов Е.Ф., Макришин В. Т. Управление качеством продукции // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2009. Т. 2. С. 84-88.
4. Управление качеством электронных средств: Учебник для вузов. О.П. Глудкин и д.р. - М.: Высшая школа, 199 - 414 с.
5. Братолюбов В.Б и др. Обеспечение качества и сертификация электронных компонентов и электротехнических изделий. - М. Издательство стандартов, 1996.
6. П.И. Буловский. Проектирование и оптимизация технологических процессов и систем сборки РЭА. - М.: Радио и связь, 1988.
7. О.П. Глудкин. Всеобщее управление качеством: Учебник для вузов. - М.: Радио и связь, 1999.
8. Власов А.И., Иванов А.М. Визуальные модели управления качеством на предприятиях электроники// Наука и образование: электронное научно-техническое издание. 2011. № 11. С. 34.
9. Власов А.И., Кирбабин О.Е., Шепель А.С. Методология визуального проектирования как инструмент организации поддержки учебного процесса // Новые информационные технологии и менеджмент качества (NIT&MQ'2008). Материалы международного симпозиума/Редкол.: А.Н.Тихонов (пред.) и др.; ФГУ ГНИИ ИТТ "Информика". - М.:ЭГРИ, 2008.-219 с.: ил. C.110-112.
10. Дудко В.Г., Верейнов К.Д., Власов А.И., Тимошкин А.Г. Современные методы и средства обес-
печения качества в условиях комплексной автоматизации // Вопросы Радиоэлектроники, Сер. АСУПР. -1996. - №2. - С.54-72.
П.Н.Горюнов, Э.Н.Камышная, В.В.Маркелов Программное обеспечение конструкторских расчетов РЭС и ЭВС: Метод. указания для курсового и дипломного проектирования - М.: Изд-во МГТУ, 1995. - 36 с., ил.
Тимошкин А.Г., Власов А.И. О стратегии и тактике маркетинговой политики многопрофильной компьютерной фирмы // Приборы и системы управления. - 1996, №9, С.59-61.
А.К.Еськин, Л.Е.Зиновьев, В.В.Маркелов Методические указания по выполнению домашних заданий по курсу «Сборка, наладка и испытания ЭВА» - М.: Изд-во МГТУ, 1982. - 34 с., ил.
А.В.Еланцев, В.В.Маркелов Автоматизированный контроль и испытания электронной аппаратуры - М.: Изд-во МГТУ, 1990. - 51 с., ил.
A. В.Еланцев, К.Д.Курбанмагомедов, В.В.Маркелов, А.Ф. Набиуллин Методы и средства автоматизированного контроля и испытаний электронной аппаратуры - М.: Изд-во МГТУ, 1992. - 78 с., ил.
B. Ф.Борисов, В.П.Григорьев, В.В.Маркелов, А.С.Назаров Анализ и оптимизация конструкций радиоэлектронных и электронно-вычислительных средств: Методические указания - М.: Изд-во МГТУ, 1995. -44 с., ил.
Э.Н.Камышная, В.В.Маркелов, В.А.Соловев Программное обеспечение конструкторских расчетов РЭС и ЭВС. Часть 6. Исследование и отработка изделий ЭВС (РЭС) на технологичность; Методические указания. - М.: Изд-во МГТУ им.Н.Э.Баумана, 2000. - 43 с.: ил.
Еськин А.К., Нестеров Ю.И., Маркелов В.В. Методические указания по выполнению технологической части дипломных проектов / под ред. Б.И.Белова. - М.: МВТУ им.Н.Э.Баумана, 1981.
Еланцев А.В., Маркелов В.В. Методы расчета технологичности электронно-вычислительных и радиоэлектронных средств: методические указания для курсового и дипломного проектирвоания/ под ред. Б.И.Белова. - М.: МГТУ им.Н.Э.Баумана, 1989.
Алексеев В.Г., Гриднев В.Н., Нестеров Ю.Н. Технология ЭВА, оборудование и автоматизация. М.: Высшая школа, 1984. - 392 с.
Граб В.П., Паникова Т.В. Процессный подход при управлении качеством изделий // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2006. Т. 2. С. 255-258.
Гришко А.К. Информационная поддержка изделий на этапах жизненного цикла - основа системной работы по качеству // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2010. Т. I. С. 281-
283 .
А. И. Власов Системный анализ технологических процессов производства сложных технических систем с использованием визуальных моделей//Международный научно-исследовательский журнал = Research Journal of International Studies. - 2013. - № 10-2 (17). - С. 17-26.
