книги / Управление большими системами. УБС-2017

Информационные технологии в управлении техническими системами и технологическими процессами

возможности выполнения срочного крупного заказа в указанный срок, с учетом текущей загрузки производственных мощностей и фактическим наличием свободных остатков материалов. Отметим, что, как правило, ситуации характеризуются наличием неопределенности, обусловленной, с одной стороны, неполнотой информации об условиях протекания исследуемого процесса, с другой – неопределенностью параметров, характеризующих и описывающих этот процесс.

Таким образом, для решения проблем, возникших в определенной ситуации, необходимо по крайней мере:

–произвести анализ ситуации, отражающий происходящие

всистеме изменения;

–выработать последовательность действий (сценарий), направленную на разрешение возникшей проблемы;

–осуществить раскрытие имеющихся неопределенностей;

–выявитьпереченьситуационныхзадач, требующихрешения;

–решить ситуационные задачи;

–сформулировать и принять промежуточные решения по отдельным элементам системы;

–сформулировать и принять общее решение по возникшей ситуации.

Как правило, для принятия промежуточных решений по отдельным элементам системы, требуется привлечение широкого круга представителей предприятия (руководителей и специалистов). Кроме того, для решения ситуационных задач необходим набор моделей, характеризующих как сами процессы производственной системы, так и их взаимодействие. В случае если процесс принятия решения может быть затруднен ввиду сложности возникшей ситуации, необходима разработка алгоритма поддержки принятия управленческих решений, строящегося на механизме принятия коллективных решений, подразумевающем наличие иерархии принятия решений на разных уровнях управления. При этом промежуточные решения на каждом уровне

должны базироваться на объективных данных, получаемых в оперативном режиме из информационной системы предприятия. По существу, речь идет о реализации механизмов информатизации и интеллектуализации управления, которые совмест-

443

481

Управление большими системами. Выпуск XX

но с механизмом принятия коллективных решений являются методологической основой создания СЦПП [4].

При исследовании производственной системы могут быть выявлены наиболее характерные и значимые виды ситуаций, возникающие с определенной регулярностью. Характерные ситуации могут быть описаны в виде характерных признаков, входных данных и условий возникновения ситуации, а также в виде общей структуры решения, которое необходимо принять для разрешения возникших в результате ситуации проблем. При этом возникает необходимость в разработке общих моделей (алгоритмов) формирования и принятия решений для достижения поставленных целей.

Целью создания СЦПП является повышение качества принятия управленческих решений и формирование управленческих компетенций у менеджмента предприятия в условиях быстро меняющейся конъюнктуры рынка и состояния производства.

Для достижения данной цели СЦПП должен решать следующие основные задачи:

–мониторинг состояния объекта управления с прогнозированием развития ситуации на основе анализа поступающей информации;

–поддержка принятия управленческих решений на базе математического моделирования и использования информацион- но-аналитических систем;

–экспертнаяоценкапринимаемыхрешенийиихоптимизация;

–управление в кризисной ситуации;

–формирование управленческих компетенций.

В рамках решения первой задачи предполагается сбор и анализ поступающей информации о всех технологических процессах производства, а также выявление «узких мест» производства и прогнозирование конъюнктуры рынка.

Вторая задача включает разработку необходимых моделей поддержки принятия управленческих решений на стратегическом и тактическом уровнях планирования.

Экспертная оценка принимаемых решений и их оптимизация проводится на основе разработанных моделей и интеллектуальных технологий и приводит к изменению главного календарного

444

482

Информационные технологии в управлении техническими системами и технологическими процессами

плана производства (при необходимости производится оптимизация решения с учетом стратегических целей предприятия).

Управление в кризисной ситуации определяется регламентом промышленного предприятия.

СЦПП также может быть использован для формирования профессиональных управленческих компетенций при освоении образовательных программ ВПО и ДПО, в том числе:

–для поддержки ресурсами и средствами разнообразных активных форм проведения занятий со слушателями всех видов

иформ обучения;

–для поддержки ресурсами и средствами научно-иссле- довательских и информационно-аналитических работ, проводимых со слушателями;

–для обучения персонала ситуационных центров пользованию современными информационными, аналитическими и технологическими средствами;

–для проведения деловых игр; стендовой отработки интеллектуальных информационных технологий при принятии управленческих решений.

9. Практическая реализация

На сегодняшний день рынок автоматизированных систем управления является высококонкурентным рынком, на котором представлены как международные корпорации (SAP, Microsoft, Oracle), так и российские компании 1С, «Галактика» и т.д. В разработку и внедрение существующих на рынке систем вложены колоссальные средства, ввиду чего задача разработки новой системы управления производством класса ERP/MES представляется нецелесообразной и нереализуемой.

Однако большинство существующих на рынке систем позволяют расширять свой функционал, используя открытые интерфейсы обмена данными, позволяя внедрять в себя дополнительные модули и т.д. Используя данные механизмы, можно изменить механизмы работы системы и расширить функционал системы с минимальными трудозатратами. Такой подход ограничен в степени влияния на работу системы. В частности, он не

445

483

Управление большими системами. Выпуск XX

может изменить существующую модель данных или вмешаться в работу основных алгоритмов системы, но подход тем не менее обладает серьезным потенциалом.

Также следует отметить, что большинство конкурирующих на рынке систем имеют сходную модель данных, соответствующую стандартам MRP II, MES и т.д. Таким образом, программная реализация математической модели может быть использована для расширения функционала различных систем путем дополнительной разработки модулей интеграции.

Таким образом разрабатываемые математические модели должны максимально соответствовать стандартам в части модели данных, особенно это касается входных данных для задач. Использование дополнительной информации, не предусмотренной в стандартах, возможно только при определении способа получения этой информации: автоматический сбор данных, ручной ввод и т.д.

10. Концепция интеллектуальной системы управления производством

Будем называть интеллектуальным элементом – механизм, позволяющий в определенных ситуациях частично или полностью заменить собой лицо, принимающее решение.

В рамках данной работы, описывается интеллектуальная система управления производством, построенная на базе взаим- но-интегрированных стандартных автоматизированных систем управления, ситуационного центра предприятия, расширяя функционал таких систем интеллектуальными элементами,

способными в автоматическом режиме решать задачи оптимального управления и влиять на работу производства путем передачи управляющих воздействий в систему управления.

На рис. 4 представлена структурная схема интеллектуальной системы управления производством, точнее одной из возможных реализаций данной концепции.

Для обеспечения работы интеллектуальной системы управления производством требуется разработка целого ряда адекватных математических моделей, достаточно полно отражаю-

446

484

Информационные технологии в управлении техническими системами и технологическими процессами

щих природу объекта управления. В рамках практического построения интеллектуальной системы управления необходимо сформировать перечень используемых математических моделей и обеспечить взаимоувязку моделей между собой и автоматизированной системой управления предприятием, которая будет выступать источником исходных данных для модели и куда будут направляться результаты моделирования.

Кроме того, следует отметить, что решением задачи управления может быть как единственное решение, так и Паретомножество допустимых решений. Как правило, выбор конкретного решения из множества решений задачи – это функция ситуационного центра предприятия, в рамках которого решаются задачи принятия коллективных решений на базе систем поддержки принятия решений.

В качестве интеллектуальных элементов на схеме выделены три основных элемента, работа которых основывается на принципах, заложенных в современные методики оптимизации производства:

1. Система синхронизации производства, позволяющая организовать вытягивающее производство в режиме реального времени отслеживая состояние производства в целом, выявляя отклонения и автоматически приостанавливая выпол-

447

485

Управление большими системами. Выпуск XX

нение невостребованных работ и наоборот повышая приоритет работ, выполнение которых в данный момент наиболее актуально.

2.Система оптимизации запасов, позволяющая минимизировать затраты предприятия на закупку и хранение товароматериальных ценностей за счет анализа текущего состояния

ипрогнозирования будущего состояния производства и статистики закупок, внося корректирующие воздействия в нормативы закупок и хранения, а также приостанавливая поставки по проблемным заказам.

3.Система обеспечения качества, позволяющая минимизировать затраты, связанные с обеспечением необходимого уровня качества продукции, за счет анализа показателей качества, прогнозирования будущего состояния и анализа статистики дефектов, внося корректирующие воздействия в параметры работы сотрудников отдела технического контроля.

11. Заключение

На основании всего вышеперечисленного создание интеллектуальной системы управления производством может стать следующим этапом развития систем управления производством, а применение и объединение лучших практик и подходов к управлению производством создаст синергетический положительный эффект при практической реализации и внедрении системы. Результаты работы направлены в первую очередь на применение на мелкосерийных машиностроительных предприятиях, производящих сложную (состоящую из тысяч деталей) наукоемкую продукцию, с длительными цепочками технологических этапов и длительными циклами производства. Ожидается, что именно для таких предприятий эффект от внедрения будет максимальным. Однако предполагается, что использование системы на производствах другого типа также позволит повысить эффективность работы производства или по крайней мере снизить операционную нагрузку для поддержания системы управления.

448

486

Информационные технологии в управлении техническими системами и технологическими процессами

Литература

1.ГИТМАН М.Б., СТОЛБОВ В.Ю., ГИЛЯЗОВ Р.Л. Управле-

ние социально-техническими системами с учетом нечетких предпочтений. – М.: ЛЕНАНД, 2010. – 272 с.

2.ПЕРВОЗВАНСКИЙ А.А. Курс теории автоматического управления. – М.: Наука, 1986.

3.ЛОПАТНИКОВ Л.И. Экономико-математический словарь: Словарь современной экономической науки. – 5-е изд., пере-

раб. и доп. – М.: Дело, 2003. – 520 с.

4.ГАВРИЛОВ А.В. Гибридные интеллектуальные системы. –

Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. – 142 с.

5.ГОЛОКТЕЕВ К., МАТВЕЕВ И. Управление производством: инструменты, которые работают. – СПб.: Питер, 2008.

6.ЕВСТРАТОВ С.Н., ВОЖАКОВ А.В., СТОЛБОВ В.Ю. Авто-

матизация планирования производства в рамках единой информационной системы многопрофильного предприятия //

Автоматизация в промышленности. – 2012. – № 1.

7.ЖИРНОВ В.И., СТОЛБОВ В.Ю. Модель формирования оптимального плана производства как элемент системы поддержки принятия решений на стратегическом уровне управления предприятием // Теор. и прикл. аспекты инфор-

мационных технологий: сб. науч. тр.; ГосНИИУМС. –

Пермь, 2007. – Вып. 56. – С. 87–96.

8.Управление качеством продукции на современных промышленных предприятиях: моногр. / С.А. ФЕДОСЕЕВ, М.Б. ГИТ-

МАН, В.Ю. СТОЛБОВ, А.В. ВОЖАКОВ. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2011. – 229 с.

9.ФЕДОСЕЕВ С.А., ВОЖАКОВ А.В., ГИТМАН М.Б. Управ-

ление производством на тактическом уровне планирования в условиях нечеткой исходной информации // Проблемы управления. – 2009. – № 5. – С. 36–43.

10.ФЕДОСЕЕВ С.А., ВОЖАКОВ А.В., ГИТМАН М.Б. Модель календарного планирования производства с нечеткими це-

лями и ограничениями // Системы управления и информаци-

онные технологии. – 2009. – № 3. – С. 21–24.

449

487

Управление большими системами. Выпуск XX

11.ГАВРИЛОВ Д.А. Управление производством на базе стан-

дарта MRP II. – СПб.: Питер, 2002.

12.НОВИКОВ Д.А. Теория управления организационными сис-

темами. – 3-е изд., испр. и доп. – М.: Изд-во физико-мате- матической литературы, 2012. – 604 с.

13.ВОЖАКОВ А.В., ГИТМАН М.Б., СТОЛБОВ В.Ю. Ситуа-

ционный центр как инструмент интеллектуализации системы управления производством // Интеллектуальные сис-

темы в производстве, 2013.

14.ФРОЛОВ Е.Б. Производственная логистика, или что такое

«вытягивающее» планирование? // http: //www.i-mash.ru/eco- nomy/7691-vytalkivajushhaja-vytjagivajushhaja-sistemy.html.

THE CONCEPT OF AN INTELLIGENT PRODUCTION MANAGEMENT SYSTEM BASED ON THE BEST PRACTICES IN THE ORGANIZATION OF PRODUCTION

Artem Vozhakov, JSC Motovilikhinskiye Zavody, Cand.Sc. (vozhakov@ya.ru).

Mikhail Gitman, Perm National Research Polytechnic University, Doctor of Science (gmb@matmod.pstu.ac.ru).

Valerii Stolbov, Perm National Research Polytechnic University, Doctor of Science (valeriy.stolbov@gmail.com).

Abstract: The concept of creating an automated intellectual control system for discrete small-scale production, capable of self-control and self-organization under the conditions of constantly emerging deviations from an initial production plan using practices of constructing and optimizing production processes is considered. The characteristics of management levels of the enterprise are described, and the management tasks are classified according to management levels.

Keywords: production system, management mechanisms, production enterprise, management levels, mathematical models, lean manufacturing, constraint theory, prompt production, management practices, intelligent management system, automated management systems, information system, intellectual elements.

450

488

Информационные технологии в управлении техническими системами и технологическими процессами

УДК 681.32 ББК 32.966

ЭЛЕКТРОННЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ АВИАДВИГАТЕЛЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМБИНИРОВАННОГО РЕЗЕРВИРОВАНИЯ

Васиньков В.А.1, Прохоров А.С.2, Тюрин С.Ф.3

(Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь)

В статье анализируется состав систем управления авиадвигателя с точки зрения надёжности. Делается вывод о преобладании канального резервирования. Предлагается комбинированное резервирование на уровне элементов.

Ключевые слова: электронный регулятор авиадвигателя, надёжность, резервирование.

1.Введение

Ксовременным летательным аппаратам предъявляются высокие требования в области стоимости эксплуатации, топливной эффективности и экологичности, поэтому построение новой энергетической системы, которая будет управлять всеми параметрами и агрегатами самолета, является важной задачей для производителей летательных аппаратов и систем для них [1–3].

В настоящее время для управления и регулирования работы газотурбинного двигателя используются системы трех видов: гидромеханическая, электронно-гидромеханическая, и электрон- но-цифровая система управления двигателем (ЭСУД) с полной ответственностью (или FADEC – Full Authority Digital Engine

1Валерий Анатольевич Васиньков, магистр (mr.valery4@yandex.ru).

2Андрей Сергеевич Прохоров, аспирант (npoxop007@yandex.ru).

3Сергей Феофентович Тюрин, доктор технических наук, профессор

(tyurinsergfeo@yandex.ru).

451

489

Управление большими системами. Выпуск XX

Control system) [4–8]. Это предполагает также и обеспечение работоспособности в условиях ухудшения параметров самого двигателя, который может быть и один.

Большинство производителей ориентируются на переход к полностью электрической системе управления всеми органами летательного аппарата, в том числе и к электронной системе управления газотурбинным двигателем. На данный момент управление газотурбинным двигателем осуществляется с помощью двух систем: гидромеханической и электронной. Применение основной и дублирующей автоматики также не является оптимальным вариантом, так как ведет к дополнительным затратам при производстве, эксплуатации и обслуживании двигателя. Но для отказа от дублирующей автоматики необходимо, чтобы электронный контур управления двигателем был достаточно надежен [7, 8].

2. Аппаратный состав различных вариантов систем управления летательными аппаратами

Основой системы FADEC является электронный регулятор (РЭД) [7, 8]. На рис. 1 представлен состав такой системы.

Рис. 1. Состав системы FADEC

452

490