Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Экспертные методы управления технологичностью промышленных изделий. Монография
.pdf
Глава 3. Применение экспертных методов в управлении технологичностью
регулярного проведения экспертиз, поэтому имеет смысл предварительно сформировать базовый перечень в виде универсального множества
c
∪
i
X
всех факторов технологичности
i
1=
X
, который затем каждый
i
=Ω
раз при проведении экспертиз по оценке технологичности разрабатываемых изделий следует оптимизировать по информативности, учитывая
конкретные особенности рассматриваемого изделия. В случае если на
предприятии осваиваются усовершенствованные исполнения выпускаемых изделий или представители уже освоенных ранее типовых рядов
изделий, то множество факторов можно заранее упорядочить в подмножества для изделий конкретных классов. При проведении экспертиз
проектируемого или осваиваемого изделия данного типоразмерного ряда экспертам предъявляется соответствующее множество качественных
факторов технологичности, из которого они выбирают наиболее информативные по описанному выше алгоритму.
3.3. ЭКСПЕРТНЫЙ ВЫБОР ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ПО
ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ВАРИАНТА ИЗДЕЛИЯ
МЕТОДОМ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ИЕРАРХИИ
Часто
на этапах проектирования изделий конструктору приходится
решать задачу выбора наиболее технологичного варианта конструкции
изделия или его составной части. Аналогичную задачу по выбору наилучшего варианта изделия с точки зрения приспособленности его к изготовлению с минимальными затратами решает и технолог на этапах технологической подготовки производства промышленного изделия.
Так как при оценке технологичности конструкций аналогов используется небольшое число альтернатив, и предпочтения экспертов в основном сформированы до проведения экспертизы, наиболее достоверным и эффективным методом для решения рассматриваемой прикладной задачи следует признать подход аналитической иерархии (Analytic
Hierarchy Process),
разработанный Т. Саати [85].
Суть метода можно кратко сформулировать в виде следующих этапов [61]:
задача формулируется в виде иерархической структуры с несколь-
-
кими уровнями: цели – критерии – альтернативы;
111
Глава 3. Применение экспертных методов в управлении технологичностью
k
i
c
j
k
- эксперт выполняет парные сравнения элементов каждого уровня,
результаты которых переводятся в числа при помощи шкалы относительной важности;
-
рассчитываются коэффициенты веса для элементов каждого уров-
ня и проверяется согласованность суждений экспертов;
рассчитывается значение показателя качества каждой альтернати-
-
вы и определяется наилучшая из них.
Первый уровень иерархической схемы фактически реализован в §
при формировании исходного множества факторов анализа техноло-
3.2
гичности и определении их весов экспертным методом. На следующем
уровне иерархии сопоставляются отобранные альтернативы изделия по
каждому качественному фактору отдельно в виде матрицы сравнения.
Определяется важность каждого
технологичности, принадлежащему множеству
k
почтений
S
непосредственным оцениванием альтернатив с использо-
i
k
-го изделия по каждому i-му фактору
*
Ω , в виде числа пред-
ванием той же вербальной шкалы относительной важности (см. табл.
3.1).
высокий балл. Окончательно число предпочтений каждой
тивы по
Более предпочтительному варианту изделия присваивается более
-й альтерна-
-му фактору с учётом количества экспертов, принявших уча-
стие в опросе, определяется по формуле
c
k
S
∑
ij
j
==1
, (3.2)
k
где
k
=
ij
тернативы по
– собственный вектор числа предпочтений k-й аль-
sssS ...
21
ikii
-му эксперту,
k
S
i
S – количественное значение предпочте-
ik
ний при непосредственном оценивании
-й альтернативы; k– число
альтернатив; c – число экспертов.
На последнем уровне иерархической схемы выбирается наилучшее
изделие по комплексному критерию технологичности исходя из расчёта
по формуле
'1n
=
i
∑
=
k
SbT
, (3.3)
iik
112
Глава 3. Применение экспертных методов в управлении технологичностью
i
k
'
n
λ
1
n
λ
n
R
n
32,1=R
R
D
1,0
где
рукции, определяемый по формуле (3.1);
сти
количество факторов в окончательно сформированном множестве
коэффициент весомости
–
b
i
-го фактора технологичности конст-
k
– экспертная оценка важно-
S
i
-й альтернативы по i-му фактору в виде числа предпочтений;
*
Ω .
–
Из имеющегося множества альтернатив наилучшим по технологичности признается конструкция, которая имеет наибольшую величину
комплексного показателя
T .
k
Для выявления несогласованности численных суждений эксперта,
нарушений свойства транзитивности необходим подсчёт индекса согласованности парных сравнений по заполненным матрицам [85]. В матрице парных сравнений суммируются элементы каждого столбца. Эта
сумма умножается на соответствующие нормализованные компоненты
вектора весов. Результаты суммируются, получают некоторое значение
.
max
Затем определяют индекс согласованности в виде:
−
n
max
L
=
,
−
где
– число сравниваемых элементов (размер матрицы).
Подсчитывается среднее значение индекса согласованности
для
косометричных матриц, заполненных случайным образом (например,
для матрицы размера 7=
индекс
). Вычисляется отношение
согласованности по формуле
L
.
=
D
Величина
не должна превышать значение
, иначе следует
Достоверность метода увеличивается за счёт привлечения к экспертизе для коллективной оценки технологичности конструкции группы
высококвалифицированных специалистов, отбор которых осуществляется по методике, предложенной в § 2.4. Обработка результатов коллективной экспертизы с обобщением и оценкой согласованности мнений
экспертов проводится по известным методикам групповых оценок [17,
37, 68].
Кроме того, при использовании метода аналитической иерархии
113
Глава 3. Применение экспертных методов в управлении технологичностью
-
-
субъективные оценки при выборе наиболее технологичной альтернативы изделия следует подкреплять анализом реальных количественных
показателей технологичности.
Экспериментальная проверка методики проводилась на предприятии, в номенклатуре осваиваемых изделий которого была электронная
навигационная аппаратура. Необходимо было выбрать из четырёх вариантов изделий, условно обозначенных A, B, C, D, наиболее предпочтительный по комплексной технологичности конструкции. На рис. 3.1.
представлена иерархия выбора одной альтернативы изделия.
Цель
Критерии
Технологичное
изделие
Функционально
конструкторские
факторы
Технологические
факторы
Организационно
технические
факторы
Альтернативы
Изделие
А
Изделие
B
Изделие
C
Изделие
D
Рис. 3.1. Иерархия для выбора наиболее технологичной альтернативы
изделия
На предприятии-разработчике были сформирована экспертная
группа, которая состояла из 7 опытных специалистов (конструкторов,
схемотехников, технологов), имевших стаж практической работы не менее 10 лет и знакомых со сравниваемыми изделиями. Им были предоставлены информационные материалы, КД на изделия и перечень предварительно выделенных качественных факторов, влияющих на формирование технологичности конструкций приборов. Каждый эксперт в автоматизированном режиме осуществлял парные сравнения показателей
по критерию информативности о комплексной технологичности прибора, в результате чего были получены данные, обработанные согласно алгоритму первого уровня аналитической иерархии, приведённому в § 3.2.
114
Глава 3. Применение экспертных методов в управлении технологичностью
Факторы, выделенные экспертами, и их весовые коэффициенты, полученные в результате обработки матриц сравнений, приведены в табл. 3.2.
Таблица 3.2
Факторы технологичности, выделенные экспертами, и их весовые
коэффициенты
Обозна-
чение
подмно-
жества
Ω
1
Ω
2
Ω
3
Наименование фактора технологичности
Коэффи-
циент весо-
мости, b
i
Применённые схемные решения 0,21
Трудоёмкость изготовления 0,18
*
Унифицированные детали, сборочные единицы 0,12
Конструкция деталей из металла 0,05
Количество микросхем и микросборок 0,09
Степень типизации техпроцессов 0,11
*
Имеющаяся у изготовителя оснастка 0,04
Простота настройки и регулировки 0,06
Приспособленность конструкции к сборке и мон-
0,04
тажу
Уровень автоматизации производства 0,03
*
Серийность производства изделия 0,03
Требуемая квалификация сборочно-монтажного
0,04
персонала
На втором уровне аналитической иерархии экспертам предлагалось
оценить важность каждого представленного изделия по каждому фактору в виде сравнения их между собой по вербальной шкале относительной важности, затем подсчитывались числа предпочтений альтернатив
согласно формуле (3.2). Обобщённые данные по коллективу экспертов
представлены в табл. 3.3.
На третьем шаге были рассчитаны комплексные показатели технологичности альтернатив по формуле (3.3). Исходя из полученных значений показателей
=
T
A
TTT
DCB
,254,0 ;258,0 ;274,0 ===
51,011,008,009,056,005,028,012,022,018,004,021,0
+⋅+⋅+⋅+⋅+⋅+⋅
=⋅+⋅+⋅+⋅+⋅+⋅+
;190,012,004,027,003,004,003,012,004,025,006,021,004,0
115
Глава 3. Применение экспертных методов в управлении технологичностью
наиболее предпочтительным вариантом было признано изделие В.
Таблица 3.3
Числа предпочтений экспертов альтернатив A, B, C, D по качественным
факторам технологичности
Наименование фактора
Применённые схемные решения 0,04 0,13 0,27 0,56
Трудоёмкость изготовления 0,22 0,43 0,30 0,05
Унифицированные детали, сборочные единицы 0,28 0,34 0,16 0,22
Конструкция деталей из металла 0,56 0,27 0,13 0,04
Количество микросхем и микросборок 0,08 0,43 0,29 0,20
Степень типизации техпроцессов 0,51 0,12 0,34 0,03
Имеющаяся у изготовителя оснастка 0,21 0,24 0,44 0,11
Простота настройки и регулировки 0,25 0,13 0,28 0,34
Приспособленность конструкции к сборке и монтажу
Уровень автоматизации производства 0,04 0,14 0,26 0,56
Серийность производства изделия 0,27 0,34 0,18 0,21
Требуемая квалификация сборочно-монтажного
персонала
Число предпочтений S
по вариантам изделий
А В С D
0,12 0,45 0,13 0,30
0,12 0,32 0,12 0,44
k
i
Использование предлагаемого метода для выбора наиболее технологичного варианта конструкции навигационной аппаратуры позволило
снизить затраты всех видов на освоение серийного выпуска, обеспечить
своевременное прекращение разработки и производства изделий, обладающих низким уровнем технологичности, то есть оптимизировать экономические последствия для предприятия.
Экспертное прогнозирование технологичности может быть эффективным вследствие того, что само понятие технологичности подразумевает комплекс свойств, предопределяющих преемственность конструкции изделия. Учёт фактора преемственности в самом широком смысле
становится одним из главных принципов наиболее оптимальной подготовки производства, позволяет более рационально организовать не только процессы конструкторского и технологического проектирования, но и
максимально использовать всё лучшее, что создано ранее, освоено в
производстве и всесторонне проверено в эксплуатации. Следует при-
116
Глава 3. Применение экспертных методов в управлении технологичностью
знать, что личный опыт конструкторов, интуиция, творческий подход,
накопленный ранее статистический материал по конструкторским решениям начинают играть большую роль, чем просто количественные расчёты и аналитические выкладки.
Рассматриваемый метод может успешно использоваться при выборе
оптимальных вариантов разрабатываемых изделий, прогнозировании
технологичности конструкций, разработке организационно-технических
мероприятий по повышению уровня технологичности конструкций. Использование метода аналитической иерархии на ранних стадиях разработки для прогнозирования технологичности конструкций дает наибольший эффект, так как изменение уровня технологичности на этих
этапах не требует значительных затрат производства, как на этапах технологической подготовки и серийного выпуска. Метод помогает разработчикам принимать оптимальные решения за минимальное время с помощью возможностей анализа проекта, обеспечивает поддержку эксплуатации изделия и анализ стоимости его жизненного цикла.
Опыт использования разработанного метода на предприятиях отрасли при проектировании и серийном выпуске новых изделий позволяет судить о его достаточно универсальном характере и применимости на
предприятиях приборо- и машиностроения.
3.4. ЭКСПЕРТНОЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ
ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ
3.4.1. Основные цели прогнозирования технологичности
современных изделий
Заниматься прогнозированием, в общем говоря, нас заставляет то
обстоятельство, что будущее состояние объектов, течение процессов
нам неизвестно, однако имеет большое значение для решений, принимаемых нами в настоящий момент времени.
Действительно, частная задача прогнозирования технологичности
конструкций промышленных изделий имеет важное народнохозяйственное значение хотя бы потому, что позволяет:
сократить цикл проектирования изделий и технологической подго-
-
товки производства;
117
Глава 3. Применение экспертных методов в управлении технологичностью
- снизить затраты всех видов на освоение изделия с высокими тех-
нико-экономическими показателями качества;
обеспечить своевременное прекращение разработки и производст-
-
ва изделий, обладающих низким уровнем технологичности;
оценить технологическую рациональность изделия, возможность
-
его изготовления и эксплуатации при использовании имеющихся в распоряжении производителя и потребителя продукции трудовых, материальных, финансовых и других видов ресурсов, т.е. пригодность к поддержке изготовления и эксплуатации изделия.
Введём понятия «прогнозирования» и «прогнозирующей системы»,
необходимые при дальнейшем рассмотрении проблемы. Под прогнозированием будем понимать некоторый исследовательский процесс, в результате которого получают вероятностные данные о будущем состоянии, свойствах объекта, основанные на учёте и анализе большого количества качественных и количественных факторов.
Прогнозирующая система – это некоторая система, включающая в
свою структуру математические, логические, эвристические элементы,
посредством которых поступающая на вход информация об объекте
преобразуется и выдаётся на выходе в виде прогноза о будущем состоянии объекта.
Таким образом, важно отметить, что для любого вида прогноза характерно наличие источников информации, в которых уже содержатся
потенциальные данные о будущем. Эти данные должны быть достоверными, неизбыточными, точными, полными. Это непременное условие
обеспечения качества исходной информации, может быть ещё одним
важным условием правильного выбора адекватной прогнозируемому
объекту модели (эвристической или математической).
Прогнозирующая система должна предусматривать и «обратную
связь» для логического анализа полученных результатов во избежание
грубых ошибок.
Задача прогнозирования технологичности конструкций промышленных изделий имеет ряд специфических особенностей, на которых
следует подробнее остановиться при рассмотрении блок-схемы прогнозирования (рис. 3.2).
Методологической основой современных методов прогнозирования
производственных систем с учётом их состава и структуры является
118
Глава 3. Применение экспертных методов в управлении технологичностью
-
-
Нормативно-тех
нические докумен-
ты (ГОСТ, ОСТ, РМ,
методики)
Конструкторскотехнологический
классификатор
Определение целей
прогнозирования тех-
нологичности изде-
лия
Сбор и
систематиза
ция исходной
информации
Установление
пределов изменения
технологичности
изделия
Выбор метода
прогнозирования технологичности изделия
Формирование
модели прогнозиро-
вания
Расчёт прогноза
технологичности
Оценка точности
прогноза
Обобщение
результатов и выдача
рекомендаций
Научно-технические
материалы о тенден-
циях развития про-
мышленного издели
Массив данных об
отечественных и за-
рубежных аналогах
Рис. 3.2. Блок-схема прогнозирования технологичности промышленных
изделий
119
Глава 3. Применение экспертных методов в управлении технологичностью
системный анализ. Поэтому при определении целей и задач прогнозирования технологичности следует иметь в виду, что это одна из важнейших систем оценки эффективности деятельности и конкурентоспособности предприятия на рынке.
Предприятие рассматривается как особая самоорганизующая система, которая фактически взаимодействует с другими в рамках рыночной
экономики. Предприятию, как системе, присуща и комплексность, которая определяется комплексностью его целей и задач, а также высоким
разнообразием протекающих на предприятии процессов производства и
управления. Главной целью одной из подсистем предприятия, назовем
её подсистемой обеспечения технологичности конструкций изделий, является снижение трудоёмкости и технологической себестоимости изделия в изготовлении. Одна из подцелей этой подсистемы – прогнозирование показателей технологичности конструкций на более ранних этапах
проектирования для принятия эффективных решений по главной цели
подсистемы обеспечения технологичности. В рамках этой подцели основными задачами прогнозирования технологичности конструкции изделия или отдельных его показателей являются:
определение значений базовых показателей для установления ис-
-
ходных требований к технологичности разрабатываемого изделия;
-
обеспечение оптимизации затрат ресурсов (средств, труда, материалов, времени) в сферах подготовки производства, изготовления, эксплуатации и модернизации изделия;
-
определение значений показателей технологичности на ранних этапах проектирования с целью снижения затрат на изменения в конструкторской документации и во избежание дорогостоящих доработок конструкции изделия на поздних этапах разработки и освоения;
своевременное выявление сложных технических проблем, тормо-
-
зящих ход производства, обеспечение ритмичной работы по разработке
и внедрению конструкторско-технологических изменений, выявление
резервов производственных мощностей и их рациональное использование.
Главная цель прогнозирования технологичности изделия – не определение точных значений этого показателя, поскольку сделать это невозможно в принципе, а идентификация некоторого интервала, в границах которого может варьировать показатель технологичности. Прогнозирование технологичности повышает способность реагировать на изменения, побуждает к размышлению о том, какие безвозвратные потери
120
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]