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
д
может понести предприятие, если оно не будет заниматься вопросами
оптимизации своих затрат.
Важнейшей составляющей прогнозирования является информационная компонента, связанная с характеристикой данного объекта прогнозирования или его аналогов в прошлом и настоящем, а также различных научно-технических и методических положений, соответствующих
целям и задачам прогнозирования. На современных предприятиях такая
информационная база строится на основе компьютерных технологий и
призвана поддерживать как процессы проектирования, производства,
эксплуатации, так и прогнозирования технологичности выпускаемых
изделий в составе этих процессов.
3.4.2. Информационная поддержка процессов
прогнозирования технологичности из
елий в составе
CALS-технологий
Методология
жизнеобеспечения и управления современным пред-
приятием опирается на информационные технологии (ИТ) производственных систем, которые представляют собой совокупность телекоммуникационных процессов и средств обработки информации в реальном
масштабе времени. В последнее время возможности промышленных
предприятий по контролю всех информационных потоков жизненного
цикла выпускаемых или намеченных к освоению изделий значительно
увеличились в связи с появлением широкого спектра новых информационных, коммуникационных и организационных технологий и подходов.
Сегодня наиболее эффективным способом информационной интеграции
специалисты признают CALS (Continuous Acquisition and Life-Cycle
Support)-
технологии, в основе которых лежит использование единого
информационного пространства, обеспечивающего единообразные способы информационного взаимодействия всех участников жизненного
цикла продукции: заказчиков, поставщиков, производителей, эксплуатационного и ремонтного персонала [26, 30, 78, 80, 94, 105]. Целью применения CALS как концепции организации и информационной поддержки
бизнес-деятельности является повышение эффективности процессов
разработки, производства, послепродажного сервиса и эксплуатации изделий за счет: ускорения процессов исследования и разработки продукции; сокращения издержек при производстве и эксплуатации продукции;
121
Глава 3. Применение экспертных методов в управлении технологичностью
придания изделию новых свойств и повышения уровня сервиса в процессах его эксплуатации и технического обслуживания [64].
Концепция и стандарты CALS, принятые в большинстве промышленно развитых стран, определяют набор правил и регламентов, в соответствии с которыми организуется информационное взаимодействие
участников на различных этапах проектирования, производства, испытаний, эксплуатации и сервиса изделий. Отставание отечественных
предприятий с внедрением CALS-технологий сделает невозможным их
участие в международной кооперации, негативно отразится на конкурентоспособности и привлекательности производимой продукции и послужит причиной потери определенных сегментов рынка экспортируемой продукции. Применение CALS-технологии при организации бизнеспроцессов на предприятии может значительно повысить эффективность
деятельности за счёт:
ускорения разработки продукции и постановки её на производство;
-
-
сокращения производственных и эксплуатационных издержек;
повышения качества и уровня сервиса изделия на этапах его экс-
-
плуатации и технического обслуживания;
исключения дублирования информации и резкого сокращения ко-
-
личества ошибок в данных об изделии и производственных процессах.
Анализ литературы и практического опыта предприятий показывает, что стратегия CALS реализуется через двухэтапный переход к единому информационному пространству на предприятии [26, 64]:
1.
Автоматизация отдельных процессов (или этапов) жизненного
цикла изделия и представление данных на них в электронном виде. На
этом этапе обмен данными между исходными системами осуществляется отдельными файлами (электронными документами) на магнитных носителях, либо по сетям. Целью интеграции на первом этапе является
формирование на основе информационных стандартов совокупности
электронных документов, аналогичных бумажным, и передача их участникам жизненного цикла изделия. Главные вопросы, подлежащие решению: идентификация документов и их авторов, взаимно однозначное
восприятие документов человеком и компьютерными системами с минимальным количеством преобразований, защита информации от потери
и несанкционированного доступа на этапах хранения, передачи и использования.
Интеграция автоматизированных процессов и относящихся к ним
2.
данных, уже представленных в электронном виде, в рамках единого ин-
122
Глава 3. Применение экспертных методов в управлении технологичностью
формационного пространства. Здесь взаимодействие осуществляется с
помощью программных средств в режиме реального времени, параллельная работа исполнителей организуется через единую компьютерную
среду. Целью второго этапа является создание взаимосвязанной совокупности процессов, составляющих жизненный цикл изделия. В результате образуется виртуальное предприятие.
Основой современных ИТ является безбумажное кодовое представление информационной модели изделия как электронного макета. Разработка национальных стандартов для этих целей [37, 38, 39] создало базу
для организации единого информационного пространства предприятия.
В итоге на предприятии должна возникнуть комплексная автоматизированная информационная система, в которой предусмотрены хранение,
обработка и передача информации в компьютерных средах, оперативный доступ к данным в нужное время и в нужном месте. Применение
таких систем позволяет существенно сократить объёмы проектных работ, так как описание многих составных частей оборудования, машин и
систем, проектировавшихся ранее, хранятся в базах данных сетевых серверов, доступных любому пользователю.
Возможная функциональная структура интересующей нас проектнопроизводственной подсистемы, формализующая содержательное описание целевой функции информационной модели предприятияизготовителя промышленных изделий и реализуемая в единой информационной среде CALS-технологий представлена на рис. 3.3.
Анализ современных CAD/CAE/CAM систем показывает, что в них
по-прежнему автоматизированы только численные процедуры, по большей части расчётные. Автоматизированная поддержка профессионального творчества, задач поискового конструирования, качественного анализа и прогнозирования еще слабо представлена в существующих инструментах CALS-технологий. Задачи, возникающие на ранних стадиях
проектирования технических объектов (формирование технического задания, разработка технического предложения, эскизное проектирование), решаются в интерактивном режиме инженером-проектировщиком.
Реализуемые при этом процедуры связаны с решением слабоструктурированных и трудноформализуемых задач, характеризующихся наличием
неполной и нечёткой информации как о создаваемой технической системе, так и о методах её синтеза, и поэтому с трудом поддаются автоматизации в рамках существующей методологии автоматизированного
проектирования [27, 46, 47, 49].
123
Глава 3. Применение экспертных методов в управлении технологичностью
.3.3.
предприятии
промышленном
на
технологий
информационных
интегрированных
124
реализации
Схема
Рис
ЭКД – электронная конструкторская документация; ТЗ – техническое задание; УП – управляющая программа; ЧПУ – чи-
ления технологическими процессами; СТО – средства технологического оснащения.
словое программное управление; ГПС – гибкие производственные системы; АСУТП – автоматизированная система управ-
Глава 3. Применение экспертных методов в управлении технологичностью
Задачи оценки и прогнозирования технологичности создаваемых
конструкций не выделены в самостоятельные подсистемы, а реализуются в виде количественных расчётов при комплексном математическом моделировании объектов. Хотя следует признать, что роль
экспертной информации и необходимость её формализации возрастают в связи с развитием диалоговых систем конструкторского и технологического проектирования и управления. Конструктор или технолог участвуют в качестве эксперта при выполнении следующих
операций в CAD/CAE/CAM системах:
-
составление содержательного описания объектов идентифика-
ции и управления;
анализ исходной и текущей информации;
-
-
технологический анализ отечественных и зарубежных аналогов
для определения возможности заимствования конструкторскотехнологических решений, применения новых материалов и технологий, возможности технологической реализации новых решений;
оценка весовых коэффициентов параметров объектов, выделе-
-
ние существенных входных и наиболее информативных выходных
переменных;
выбор начальных условий и проведение имитационных экспе-
-
риментов;
прогнозирование состояния объектов и формирование однород-
-
ных компонент математического описания;
-
выбор критериев оценок при решении конструкторских задач
анализа, синтеза, оптимизации и контроля.
В существующих CAD/CAE/CAM системах отсутствуют средства и возможности оценивания различных вариантов конструкций по
критерию технологичности, не проработаны и не реализованы процедуры качественного инженерного поиска наименее затратных конструкторско-технологических решений и эффективной отработки конструкций на технологичность. Системы проектирования и анализа не
содержат процедуры получения и использования коллективных экспертных знаний и опыта для оптимизации затрат всех видов ресурсов
при создании изделий, прогнозирования технологичности конструкций.
При реализации такого единого информационного пространства
на предприятии процессы прогнозирования, оценки и отработки изделий и их составных частей на технологичность значительно облег-
125
Глава 3. Применение экспертных методов в управлении технологичностью
чаются, так как они оказываются встроенными в комплекс задач проектирования, производства, реализации, эксплуатации и утилизации
продукции. Эти этапы выполняются с использованием:
-
новых инструментальных средств – программных (систем
CAD/CAE/CAM,
АСУП), программно-методических (САПР, приложения пользователя) и технических средств, позволяющих обосновывать принятые решения, генерировать необходимую информацию и
представлять её в виде электронных документов;
средств информационного обмена как внутри стадий жизненно-
-
го цикла изделий, так и между этими стадиями (хранилищ данных и
знаний, сетей ЭВМ, устройств передачи информации, комплекса
стандартов документооборота, средств защиты информации и т.д.).
Данные об изделии на стадии проектирования представляются в
виде электронного описания изделия. В зависимости от сложности
изделия различают:
-
электронный макет – совокупность электронных моделей конечных и комплектующих компонентов изделия, функционирование
которых отличается по своей физической природе;
электронная модель – совокупность геометрических моделей
-
конечных и комплектующих компонентов изделия одного назначения;
геометрическая модель – совокупность твердотельных, поверх-
-
ностных, каркасных объектов, геометрических наборов из точек, кривых, поверхностей, составляющих конечные или комплектующие
компоненты изделия. Эти электронные объекты снабжаются комплектом электронных документов.
Анализ электронных макетов, электронных и геометрических
моделей сборочных единиц на этапе проектирования изделий и конструкторской подготовки производства позволяет эффективно проводить отработку изделий на технологичность. Кроме того базы знаний,
отражающие различные предметные области и концентрирующие
практический опыт экспертов по проектированию изделий-аналогов,
может оказать существенную помощь при реализации новых проектов с учетом преемственности конструкторских, схемотехнических и
технологических решений.
Исходными данными для разработки прогнозов в подсистеме отработки изделий на технологичность являются разнообразные информационные материалы научно-методического, директивного, ста-
126
Глава 3. Применение экспертных методов в управлении технологичностью
тистического и практического характера. Это, прежде всего, информация об основных характеристиках изделия, ожидаемом объёме его
производства, примерных сроках разработки и освоения. Информацию о свойствах конструкции несут конструкторские документы, они
и являются основными носителями информации о технологичности.
Это такие документы, как ТЗ на разработку, чертежи общего вида, схемы, ведомости покупных изделий, ведомости эскизного проекта, пояснительные записки, экспертные заключения, карты технического уровня и качества продукции, журналы замечаний, предложения об изменениях в конструкции (извещения). Перечисленные документы могут относиться как к самому изделию, если технологичность его конструкции прогнозируется на этапах проектирования, так
и к изделиям-аналогам, ранее освоенным и выпускаемым на предприятии, если необходимо прогнозировать значения базовых показателей
технологичности для нового изделия этого же класса.
Первым исходным документом на проектирование изделия является ТЗ, которое разрабатывается исполнителем проекта по поручению заказчика. В нём устанавливается цель, эксплуатационное и
функциональное назначение, перспективность разработки, определяются требования к надёжности, технологичности, унификации, эргономичности, безопасности и др. Количественная информация представляется в ТЗ рядом технических параметров изделия и предельными значениями показателей качества. Документ обосновывает целесообразность и эффективность освоения изделия, поэтому в нём
уделяется внимание таким экономическим показателям как ориентировочная экономическая эффективность, лимитная цена, годовая потребность, срок окупаемости затрат. Проводится сравнение с лучшими отечественными и зарубежными аналогами.
ТЗ составляют на основе выполненных научно-исследовательских разработок, результатов научного и инженерного прогнозирования, анализа имеющихся в мировой практике достижений в этой
области, патентов, других источников информации.
Важнейшим условием выбора наиболее технологичных решений
является знание основных тенденций развития изделий определенного класса, принципов и закономерностей развития техники вообще.
При конструировании технических объектов с учётом условий их развития полезно учитывать следующие принципы [11]:
-
преемственности;
127
Глава 3. Применение экспертных методов в управлении технологичностью
- обязательности учёта достижений науки и техники;
-
адаптивности к новым условиям производства и эксплуатации;
совместимости компонентов объекта между собой и внешней
-
средой;
взаимозаменяемости.
-
Исследователь и разработчик при прогнозировании технологичности вынужден обращаться к научно-техническим материалам о
тенденциях развития техники и промышленности, использовать массивы данных об отечественных и зарубежных аналогах (каталоги,
проспекты, рекламные материалы, техническую литературу и др.). В
качестве информационно-методической базы при прогнозировании
уровня технологичности изделий может использоваться и конструкторско-технологический классификатор сборочных единиц. Группировка всех сборочных единиц по конструктивно-технологическому
подобию позволяет получить информацию не только о функциональном назначении изделия, но и о его конструктивной сложности, видах
технологических процессов его изготовления, сопоставлять вновь
разрабатываемые изделия с типовыми представителями по технологичности.
Неоценимую помощь могут также оказать нормативнометодические материалы, представленные в виде государственных,
отраслевых стандартов, рекомендаций и указаний, типовых задач и
алгоритмов их решения.
В качестве исходной прогнозной базы могут также служить:
решение о проектировании и производстве конкретного типа
-
промышленного изделия;
-
информация о примерных сроках разработки чертежей и ожи-
даемом их объёме;
-
собственный практический опыт конструкторско-технологических подразделений по отработке на технологичность изделий аналогичного типа (наиболее характерные технические и организационные
трудности, взаимодействие с разработчиком, удачные методы решения проблем);
опыт родственных предприятий по изделиям-аналогам.
-
Информационная составляющая процесса прогнозирования тех-
нологичности имеет ряд особенностей:
128
Глава 3. Применение экспертных методов в управлении технологичностью
1. Используемые информационные источники по большей части
не содержат «явной» информации о технологичности, она скрытая, её
необходимо отфильтровывать из большого массива данных.
2.
Состав информационных источников зависит от цели и объекта прогнозирования. К примеру, если прогнозируются значения базовых показателей технологичности (трудоёмкость, технологическая
себестоимость, материалоёмкость) для нового изделия, то это информационные источники о тенденциях развития изделий подобного
класса, документация об отечественных и зарубежных аналогах, статистические данные по показателям типовых представителей. При
прогнозировании же будущего уровня технологичности изделий на
ранних этапах проектирования используется имеющаяся КД, методические материалы, эвристическая информация.
Все источники информации можно разделить на параметриче-
3.
ские, содержащие в описании объекта прогнозирования количественные параметры и непараметрические, описание в которых ведётся на
качественном уровне.
4.
Источники информации о технологичности изделий различаются по информационной нагрузке, значимости, размерности, пределам применяемости, точности измерений и т.п.
Собранная информация о технологичности конструкций технических объектов и производственной среде должна быть систематизирована и представлена в удобной для целей прогнозирования форме. Наряду с формализованной информацией в виде таблиц, графиков, блок-схем, функциональных зависимостей, коэффициентов, критериев в прогнозирующую систему может поступать и неформализованная (качественная) информация. Одна из целей систематизации
как раз и заключается в преобразовании такой информации в количественную форму, что позволяет устранить субъективизм в интерпретации фактов и принятии волевых решений.
При прогнозировании к первоочередным задачам относится определение минимального объёма исходной информации и глубины её
ретроспективного поиска. Здесь существует два подхода [28]:
минимально необходимый информационный массив определя-
-
ется как случайная репрезентативная выборка из генеральной совокупности всей информации. Этот подход обладает такими недостатками, как неучёт глубины ретроспективного поиска и структуры исследуемого информационного массива. Объём генеральной совокуп-
129
Глава 3. Применение экспертных методов в управлении технологичностью
ε
ности может быть известен (например, при использовании патентной
информации) или неизвестен (если привлекаются проектноконструкторские разработки);
-
минимально необходимый объем информации определяется как
функция
=
n
),,( mVtf
,
где t
– глубина ретроспективного поиска; V – точность прогнозиро-
n
вания; m – минимально допустимое число источников информации,
при котором ещё возможна обработка результатов наблюдений (m ≥
4).
Глубина ретроспективного поиска t
определяется в свою оче-
n
редь периодом внедрения функционально однородных технических
объектов t0 и технической ценностью информации (пропорциональной приросту технического уровня объекта) ∆Г
),(
Гtft
∆=
n
0
.
После сбора, классификации и подготовки информации к использованию наступает этап выбора методов прогнозирования технологичности конструкций и определения адекватной модели. Эти два
этапа тесно взаимосвязаны, так как от наличия и степени изученности
процессов производства и проектирования, «степени искажённости»
информации и её объёмов зависит качество модели прогнозирования
технологичности изделия.
3.4.3. Выбор метода и модели прогнозирования
технологичности изделий. Оценка точности прогноза
В настоящее время известно более 130 различных методов и
приёмов прогнозирования, описываемые в источниках [19, 31, 72, 87,
95, 103],
однако по принципам получения и обработки информационной основы все они базируются на двух подходах: экспертном и математическом. Отличие математических методов прогнозирования от
экспертных состоит в том, что первые основаны на использовании
зафиксированных на каких-либо носителях информации сведений о
130
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]