Основний зміст
У вступі обґрунтовано актуальність науково-технічної задачі, що вирішується, сформульовано мету й задачі досліджень, визначено наукову новизну та практичну цінність отриманих результатів. Наведено дані про зв’язок роботи з науковими програмами та планами НДР організації, де виконувалась робота, вказано на впровадження отриманих результатів, визначено особистий внесок здобувача у надрукованих роботах, представлено інформацію щодо апробації та публікації результатів дисертації.
У першому розділі на основі аналітичного огляду стану науково-технічної задачі роботи обґрунтовано нагальну потребу розробки та визначено задачі дослідження. Проведено аналіз процесів оцінки виробничих замовлень на промислових наукоємних підприємствах машинобудівної галузі, розглянуто можливості функціонального моделювання виробничих даних у сучасних інтегрованих автоматизованих системах (ІАС) та функціональні можливості їх використання в умовах діючих підприємств. На основі аналізу робіт за темою дослідження сформульовано основні етапи подальших досліджень (рис. 1).
Рис. 1. Етапи виконання наукових досліджень роботи.
У результаті аналізу зроблено висновок, що існуючі ІАС виробничого призначення фіксують більшу частину інформації про вироби, процеси та ресурси, але не використовують її для прийняття рішень по отриманому замовленню. Обґрунтувано етапи наукових досліджень, визначено сукупність питань, які складають науково-технічну задачу і вирішуються в роботі. Поставлені питання вимагають вирішення комплексу взаємопов’язаних задач, які представлені як задачі дослідження і вирішуються в наступних розділах.
Другий розділ присвячено встановленню взаємозв’язку проектних, виробничих та планових даних, які необхідні для прийняття рішень по замовленню. Обґрунтовано використання інструментального середовища ARIS, яке являє собою реалізовану методологію для побудови функціональних моделей за допомогою нотації eEPC (event-driven process chain) – методу опису процесів. Розроблено функціональні моделі процесів отримання даних, що відображають поетапні процедури, необхідну вхідну інформацію та структурні підрозділи відповідальні за кожну з процедур.
Основними даними, які впливають на прийняття рішення з технічної спроможності виготовлення виробів по замовленню є дані по структурі технологічного процесу, матеріаломісткості та трудомісткості. Матеріаломісткість відображає потребу в певному виді сировини на операцію технологічного процесу (ТП) конкретного виробу відповідно до нормативних карт. Трудомісткість визначають як норму трудовитрат працівників потрібної професії та кваліфікації на технологічну операцію, яку виконують на вибраному технологічному устаткуванні за нормативними картами. Для оцінки ефективності виконання замовлення обґрунтовано використання методу маржинального доходу. В основу методу маржинального доходу покладено розподіл виробничих витрат і витрат зі збуту на перемінні (пропорційні) та постійні. Залежно від величини відносного маржинального доходу формують рейтинг виробів.
Встановлено інформаційні потреби проектної процедури визначення технічної спроможності і доцільності виготовлення виробів за замовленням. Побудовано функціональну модель процесу отримання необхідної інформації для аналізу та оцінки замовлення. Результати імітаційного моделювання дозволяють визначити час, витрачений кожним відділом, який задіяний в процесі обробки інформації протягом однієї робочої зміни. Модель містить комплекс функцій, які забезпечують отримання інформації по технологічному процесу за рахунок визначення необхідних операцій та відповідного технологічного обладнання.
Таким чином, отримання необхідних виробничих даних здійснюють за допомогою розроблених функціональних та інформаційних моделей, а саме: моделі процесу визначення характеристик виробів та моделі визначення параметрів і контрольованих характеристик технологічного процесу, тобто, моделей, що виконують функції інформаційних ресурсів.
Функціональна модель процесу отримання виробничих даних передбачає паралельний розрахунок матеріальних ресурсів (матеріаломісткість, трудомісткість, технологічне оснащення та енергоспоживання), які впливають на прийняття рішення з визначення спроможності виконання замовлення та формують відповідну документацію щодо розрахунку економічного ефекту від виготовлення виробів по замовленню. Функціональне моделювання проведено інструментальними засобами ARIS eEPC та ARIS Simulation, що дозволило представити функціональну модель життєвого циклу замовлення у вигляді системи взаємопов’язаних компонентів даних про продукцію підприємства, проектних даних, даних контрактів, даних технологічного процесу, матеріальних та трудових ресурсів, даних про обладнання.
Основною перевагою отриманої функціональної моделі є те, що в ній інформація про конкретний виріб містить не тільки проектні дані (характеристики, конфігурація та ін.), а й виробничі дані, які визначають технічні вимоги до параметрів обладнання і його завантаження в плановий період часу.
У третьому розділі розроблено метод аналізу та оцінки виробничого замовлення і метод параметричного корегування ТП з метою забезпечення вимог замовника до характеристик виробів та визначення оптимального використання ресурсів підприємства.
Метод аналізу та оцінки виробничого замовлення містить функціональну модель процесу аналізу й оцінки замовлення та алгоритм, який представлено як послідовність кроків з визначення технічної спроможності виготовлення виробів за замовленням. Підетапи алгоритму передбачають розрахунки продуктивності обладнання, що характеризується максимальною кількістю, яке можна виготовити з використанням різних видів обладнання (по кожній операції). Для оцінки спроможності випуску заданої кількості виробів визначають кількість незавершеної продукції на кожній операції технологічного процесу. При цьому, згідно з методикою розрахунку нормативних карт, задають кількість продукції на виході та визначають кількісні характеристики незавершеної продукції на кожному етапі технологічного процесу з урахуванням відходів та втрат. Відповідно до розробленого алгоритму визначають технічну спроможність виробництва продукції, а також прийняття проектного рішення з урахуванням економічних наслідків. Представлена послідовність дій покладена в основу методу аналізу та оцінки виробничого замовлення.
При оцінці виробничих ресурсів, які відповідають параметрам виробу, потрібно оцінити здатність виготовити задану кількість продукції. Специфіка цієї задачі полягає в необхідності налагодження не всіх параметрів технологічного процесу, а тільки в оцінці забезпечення виготовлення виробів заданої кількості та номенклатури, що закладені в проектах та ресурсів, які є на виробництві (час, персонал, верстати, матеріали, інструмент). Перевагою запропонованого метода є додатковий розрахунок вільної виробничої площі по маркам обладнання з урахуванням характеристик виробу, параметрів обладнання та режиму змінності. Для оптимального використання виробничих ресурсів при забезпечення відповідної якості та характеристик виробів по замовленню розроблено метод параметричного корегування ТП. Він є складовою частиною методу аналізу та оцінки виробничого замовлення.
Метою налагодження параметрів ТП є виконання технічних вимог замовлення при забезпеченні максимальної прибутковості підприємства в умовах обмежень на ресурси. Запропонований метод включає такі етапи:
Аналіз існуючого на підприємстві технологічного обладнання.
Опис обмежень використання обладнання.
Встановлення переліку критеріїв та побудова ієрархії критеріїв з метою визначення вагових коефіцієнтів в адитивному критерії.
Визначення значень критеріїв, які не потребують експертної оцінки (змінних витрат, вартості технологічної оснастки) та вільної виробничої потужності для кожного виду обладнання.
Визначення значень цільової функції у перерахунку на кількість продукції, яку можна випустити на даному виді обладнання.
Визначення оптимального варіанту за сукупністю критеріїв та кількістю продукції для даного варіанту обладнання.
У випадку перевищення кількості продукції за замовленням над розрахунковою кількістю для найкращого варіанту – повторення пунктів 4 та 5.
Відповідно методології ARIS побудовано функціональну модель процесу аналізу та оцінки замовлення при існуючих виробничих умовах і функціональну модель даного процесу після впровадження розроблених методів. Встановлено переваги використання розроблених методів, що забезпечують: скорочення термінів проектування виробів та технологічної підготовки виробництва завдяки паралельному виконанню робіт; скорочення термінів узгодження з замовником характеристик та ціни виробів завдяки достовірному визначенню технічної спроможності виконання замовлення.
Четвертий розділ присвячено розробці автоматизованої підсистеми інформаційної підтримки процесу прийняття рішень за виробничими замовленнями. В якості інструментального засобу управління загальною інформацією замовлення використано PDM-систему ENOVIA SmarTeam v6. Для реалізації розробленого методу оцінки замовлення і методу параметричного корегування технологічних процесів розроблено програмні модулі підсистеми «Замовлення» та запропоновано структурну схему трьохрівневої архітектури розробленої інформаційної технології на промисловому підприємстві (рис. 2).
Трьохрівнева архітектура передбачає, крім сервера БД, також виділення сервера додатків, який акумулює в собі основну частину бізнес-логіки підсистеми. Залежно від обраної сервером додатків функціональності виконання бізнес-логіки може бути розділене між сервером додатків та функціонально навантаженим клієнтським програмним забезпеченням, яке здійснює доступ до ресурсів підсистеми (в тому числі бізнес-логіки) за допомогою інтернет- чи інтранет мереж.
За рахунок інтеграції з автоматизованими системами проектного та виробничого призначення забезпечується взаємодія замовників та виконавців замовлення при обміні геометричною інформацією в електронному вигляді, а також забезпечується спільне використання замовником та підприємством-виконавцем даних про вироби за замовленням, його структуру, склад виконуваного проекту в цілому.
Рис. 2. Структурна схема трьохрівневої архітектури використання розробленої інформаційної технології на промисловому підприємстві.
Таким чином, досягнуто об’єднання всіх спеціалістів, які використовують загальну інформацію замовлення в єдиному інтегрованому інформаційному середовищі. Моделі та методи для інформаційної підтримки процесу прийняття рішень за виробничим замовленням представлено узагальненим алгоритмом розробленої методики їх використання (рис. 3).
Рис. 3. Алгоритм методики використання підсистеми інформаційної підтримки прийняття рішень за виробничими замовленнями.
Таким чином, створено певну послідовність дій, при виконанні якої отримаємо необхідну інформацію про спроможність виготовлення виробів та економічний ефект від виконання замовлення. Запропонована методика і підсистема інформаційної підтримки процесу аналізу та оцінки виробничого замовлення підвищує функціональні можливості ІАС виробничого призначення завдяки інтеграції та спільному використанню в середовищі ІАС проектних, виробничих та планових даних при прийнятті управлінських рішень з прийому й виготовленню виробів за замовленням.