ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Міністерство освіти і науки України
Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського
«Харківський авіаційний інститут»
ГОРА Микола Миколайович
УДК 658.001
МОДЕЛІ ТА МЕТОДИ АВТОМАТИЗОВАНОГО КОНТРОЛЮ ЯКОСТІ, ОСНОВАНІ НА ВИРОБНИЧІЙ ЛОГІСТИЦІ
05.13.06 - інформаційні технології
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Харків - 2008
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана у Національному аерокосмічному університеті
ім. М.Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут», Міністерство освіти і науки України.
Науковий керівник: доктор технічних наук, професор
Ілюшко Віктор Михайлович,
Національний аерокосмічний університет
ім. М.Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут», завідуючий кафедрою виробництва радіоелектронних систем літальних апаратів.
Офіційні опоненти: - доктор технічних наук, професор
Безкоровайний Володимир Валентинович,
Харківський національний університет радіоелектроніки,
професор кафедри системотехніки;
- доктор технічних наук, доцент
Гамаюн Ігор Петрович,
Національний технічний університет
«Харківський політехнічний інститут»,
декан факультету інформатики і управління.
Захист відбудеться «30» травня 2008 р. о 14-00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.062.01 у Національному аерокосмічному університеті
ім. М.Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут» за адресою: 61070, м. Харків, вул. Чкалова, 17, радіотехнічний корпус, ауд. 232.
З дисертацією можна ознайомитись у науково-технічній бібліотеці Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут» за адресою: 61070, м. Харків, вул. Чкалова, 17.
Автореферат розісланий «10» _квітня_ 2008 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради __________________________________________ М.О. Латкін
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми досліджень. Економічні перетворення в Україні спрямовані на розвиток сучасних високотехнологічних виробництв, до яких відноситься приладобудування. Однією з характерних рис продукції приладобудування, що дозволяє зробити її конкурентоспроможною, є виконання всіх вимог якості, пов'язаних зі стандартами серії ISO. Забезпечення вимог якості повною мірою відповідає концепції технологічної зрілості підприємства, для якого характерна органічно убудована у виробництво система управління якістю. З іншого боку, управління сучасним підприємством має здійснюватися з урахуванням вимог логістики. Тому для створення сучасної системи управління якістю необхідно:
- проаналізувати існуючі вимоги й методи управління якістю;
- вивчити методи логістики для використання в процесах забезпечення якості продукції;
- створити комплекс моделей і методів контролю якості з урахуванням вимог логістики виробництва.
У зв'язку із цим тема дисертаційної роботи має важливе наукове й прикладне значення, тому що вона спрямована на вирішення актуальної наукової задачі розробки моделей і методів для автоматизованої логістичної системи управління якістю приладобудівного підприємства.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота над дисертацією проводилася на кафедрі виробництва радіоелектронних систем літальних апаратів Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут» у рамках держбюджетних НДР МОН України «Системна методологія та інформаційні технології управління якістю проектів створення наукомістких зразків нової техніки» (ДР №0104U000835), «Розробка методологічних основ, системних моделей та інтелектуальних інформаційних технологій логістичного управління розподіленими виробництвами та проектами з їх створення»
(ДР №0106U001035).
Особистий внесок автора в перерахованих НДР як виконавця полягає в розробці моделей логістичного аналізу систем управління якістю в приладобудуванні.
Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є підвищення ефективності системи управління якістю приладобудівного підприємства на основі логістичного аналізу виробництва. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі задачі:
1) провести аналіз вимог і методів управління якістю виробництва для формування системи контролю якості приладобудівного підприємства;
2) сформувати системну модель контролю якості, основану на логістичному поданні виробництва;
3) побудувати алгебричну модель управління якістю виробництва;
4) розробити моделі дослідження динамічних характеристик процесів контролю якості логістичного виробничого ланцюга на основі методів теорії масового обслуговування;
5) створити імітаційну модель для розрахунку характеристик автоматизованої системи контролю якості виробництва;
6) побудувати алгоритмічну модель для синтезу контролерів якості виробництва;
7) створити модель оптимізації витрат на створення логістичної системи контролю якості;
8) розробити прикладну інформаційну технологію для створення автоматизованої системи контролю якості підприємства;
9) впровадити результати дослідження в практику створення автоматизованих систем контролю якості виробництва.
Об'єкт дослідження – процес управління якістю приладобудівного підприємства.
Предмет дослідження – моделі, методи й інформаційні технології для створення автоматизованої системи контролю якості з урахуванням вимог логістики виробництва.
Методи дослідження. Проведені дослідження основані на системному аналізі процесів управління якістю й логістики виробництва, методах теорії масового обслуговування для дослідження контролю якості логістичних ланцюгів виробництва, знанняорієнтованих моделях для побудови системи моделювання процесів управління якістю, методах імітаційного моделювання для динамічного докладного моделювання виробництва з убудованою системою контролю якості, методах теорії рекурсивних алгоритмів для синтезу цифрових автоматів контролерів якості.
Наукова новизна одержаних результатів роботи полягає в такому:
1) вперше розроблена системна модель контролю якості, основана на ієрархічному й стратифікованому поданні процесів управління якістю, яке на відміну від існуючих ураховує логістичний ланцюг «постачання - виробництво - збут», що дозволяє підвищити ефективність управління якістю приладобудівного підприємства;
2) вперше розроблена модель управління якістю на основі алгебричного подання, яке на відміну від існуючих має багаторівневу структуру, що дає можливість створити ієрархічну автоматизовану систему контролю якості виробництва;
3) вперше розроблена алгоритмічна модель управління якістю на основі рекурсивних алгоритмів, що на відміну від існуючих дозволяє формалізувати процес створення контролерів автоматизованої системи якості підприємства;
4) дістало подальшого розвитку логістичний метод аналізу виробництва на основі моделей масового обслуговування для розрахунку основних характеристик системи контролю якості приладобудівного підприємства;
5) дістало подальшого розвитку метод імітаційного моделювання у частині створення знанняорієнтованої моделі для аналізу процесів логістичного управління якістю, що дозволяє обґрунтувати основні характеристики автоматизованої системи контролю якості в приладобудуванні.
Запропоновані моделі й методи дозволяють науково обґрунтовано підійти до створення автоматизованої системи контролю якістю приладобудівного підприємства, удосконалюють методи дослідження виробництва з убудованою системою якості й з урахуванням вимог логістики.
Практичне значення одержаних результатів. Отримані автором теоретичні результати доведені до конкретних інженерних методик, алгоритмів і програм:
- розроблено інженерну методику розрахунку характеристик виробництва з убудованою системою якості;
- створено методику синтезу рекурсивного автомата для проектування цифрових контролерів якості;
- розроблено програмний інструментарій комп'ютерної системи аналізу логістичних процесів управління якістю приладобудівного виробництва (КСАЛ ПУЯ).
Науково-технічний ефект полягає в автоматизації контролю якості з урахуванням вимог логістики виробництва.
Економічний ефект пов'язаний з підвищенням ефективності управління якістю приладобудівного підприємства, зменшенням браку виробничої продукції.
Соціальний ефект пов'язаний зі зниженням кваліфікаційних вимог до фахівців з управління якістю й зручністю їхньої роботи з аналізу якості продукції підприємства шляхом автоматизації задач логістики виробництва з убудованою системою якості.
Результати дисертаційних досліджень впроваджені на підприємствах і в організаціях, пов'язаних із приладобудуванням, у вигляді методик, алгоритмів, розрахованих характеристик виробництва з убудованою системою якості, комп'ютерних програм аналізу й синтезу систем контролю якості:
1) у ЗАТ «Науково-технічний Центр НАТЕКС» (м. Москва) (акт впровадження від 13.07.07 р.);
2) у Державному підприємстві «Харківський приладобудівний завод
ім. Т. Г. Шевченка» (акт впровадження від 12.08.07 р.);
3) у Державному підприємстві «Науково-дослідний технологічний інститут приладобудування», м. Харків (акт впровадження від 12.07.07 р.);
4) у ТОВ «Науково-виробничий центр» «Автоматизовані мікропроцесорні системи», м. Львів (акт впровадження від 21.04.07 р.);
5) у навчальному процесі Національного аерокосмічного університету
ім. М.Є. Жуковського «ХАІ» (акт впровадження від 12.09.07 р.).
Особистий внесок здобувача. Всі основні наукові положення, висновки й рекомендації дисертаційної роботи отримані автором особисто. У публікаціях, які написані в співавторстві, здобувачеві належать такі результати: алгебричні перетворення для синтезу цифрових автоматів [1]; логістичні схеми контролю якості в приладобудуванні [3]; модель послідовно-паралельного логістичного ланцюга контролю якості [4]; виділення й моделювання основних випадкових факторів при побудові імітаційної моделі контролю якості виробничих процесів [5]; формування й аналіз основних часових характеристик автоматизованої системи контролю якості в приладобудуванні [6]; виділення основних фаз контролю якості в технологічних процесах приладобудування [7];побудова основних функціональних блоків моделі аналізу якості [9]; формування основних рівнів контролю якості відповідно до ланок логістичного виробничого ланцюга [10]; побудова основних блоків імітаційної моделі [11]; виділення контрольних місць виробництва для збирання інформації з управління якістю [12].
Апробація результатів дисертації. Результати дисертаційних досліджень доповідалися й обговорювалися на міжнародних науково-технічних конференціях: Міжнародній науково-технічній конференції «Інтегровані комп'ютерні технології в машинобудуванні - ІКТМ» (Харків, «ХАІ», 2006 р.); Міжнародній науково-технічній конференції «Нові технології в машинобудуванні» (Харків, Рибаче, 2007 р.), Міжнародній науково-практичний конференції «Сучасні інформаційні технології управління екологічною безпекою регіонів, природокористуванням, заходами в надзвичайних ситуаціях» (Харків, ХАІ, 2007 р.), Міжнародній науково-практичний конференції «Сучасні інформаційні технології в екології та управління підприємствами, програмами й проектами» (Харків, ХАІ, 2007 р.)
Публікації. За результатами дослідження опубліковано 12 праць, з них 8 статей - у виданнях, які входять у перелік ВАК України (6 статей - у науково-технічних журналах, 2 статті в науково-технічних збірниках праць), 4 тези доповідей на наукових конференціях.
Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, п'яти розділів, висновків, одного додатка. Повний обсяг дисертації становить 181 сторінку, у тому числі 30 рисунків по тексту, з них 14 рисунків на 14 окремих сторінках, 5 таблиць по тексту, один додаток на 6 сторінках, список використаної літератури з 121 найменування на 12 сторінках.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі обґрунтовано актуальність вибраної теми дослідження, сформульовано мету й задачі роботи, позначений об'єкт, предмет і методи дослідження, описано наукову новизну й практичне значення отриманих результатів, особистий внесок автора в роботах, виконаних у співавторстві, наведено інформацію про апробацію й публікації результатів досліджень.
У першому розділі проведено аналіз існуючих понять, термінів і методів управління якістю виробництва. Сучасні методи забезпечення якості базуються на стандартних серіях ISO, а також відбиті у вимогах Державних стандартів якості. Основні поняття, вимоги й методи управління якості викладені в роботах закордонних і вітчизняних учених Р. Фалмера, А.И. Субетто, Ю.М. Андрианова, Л.И. Боженко, О.Й. Гутта, О.В. Малєєвої, В.М. Рябченка та ін. Зроблено висновок що, незважаючи на досить велику кількість публікацій в галузі забезпечення якості, мало уваги приділяється аналізу й управлінню якістю логістичного ланцюга виробництва (постачання - виробництво - збут). Використання елементів виробничої логістики як об'єктів управління якістю дозволить:
- увести в логістичний менеджмент виробництва обов'язкову складову у вигляді управління якістю по всій ієрархії логістики (логістичний ланцюг–логістична ланка–технологічний процес ланки–технологічна операція);
- перейти до реалізації концепції технологічно зрілого підприємства з органічно убудованою системою якості;
- проектувати автоматизовану систему контролю якості (АСКЯ) на принципах виробничої логістики.
У розділі проведено аналіз задач управління якістю й сформульовано схему управління, основану на логістичних зображеннях. Побудовано функціональну структуру логістичної автоматизованої системи управління якістю.
У другому розділі проведено системне моделювання процесів управління якістю з урахуванням виробничої логістики. Для формування архітектури АСКЯ і визначення переліку функціональних задач контролю якості створено багаторівневу системну логістичну модель контролю якості, що враховує ієрархічність управління якістю, послідовність ланок контрольованого логістичного виробничого ланцюга (ЛВЛ), стратифікований характер дій щодо забезпечення якості. Для ієрархії управління якістю виділені такі рівні: верхній корпоративний рівень управління якістю (ВКР); управління якістю на рівні окремої ланки ЛВЛ (ЛКЯ); управління якістю на рівні елементів у вигляді технологічних процесів ланки ЛВР (ЕУЯ), управління якістю на рівні окремих операцій (УОО).
Виділено основні страти для керування якістю: цільова логістична страта (ЦЛС); функціональна логістична страта (ФЛС); організаційна логістична страта (ОЛС); інформаційна логістична страта (ІЛС); алгебрична логістична страта (АЛС); програмна логістична страта (ПЛС); логістична страта комплексу технічних засобів контролю якості (ЛС КТЗ). Контроль якості охоплює всі основні ланки ЛВЛ: постачання (П) - виробництво (В) - збут (ЗБ). Багаторівневе стратифіковане подання дій з контролю якості показано у вигляді системного логістичного куба контролю якості виробництва (рис.1).
Рис. 1. Системний логістичний куб контролю якості виробництва
Для формування керуючих дій щодо забезпеченню якості проведено декомпозицію керуючих дій (КД), основану на підпорядкованості рівнів логістики виробництва:
,
де - i-а КД щодо контролю на рівні ЛВЛ;
- j-а КД щодо контролю якості для окремої ланки ЛВЛ, що включене в i-у керуючу дію верхнього рівня;
- k-а КД, спрямована на контроль якості для елементів ЛВЛ, що входить до складу j-ї керуючої дії;
- е-а КД для контролю якості окремої технологічної операції, яка входить до складу k-ї КД, що у свою чергу входить до складу j-і, а j-і в i-і.
На основі логіко-алгебричного зображення керуючих дій щодо забезпечення якості побудовано алгебричну модель управління якістю виробництва, яка враховує послідовність ланок логістичного ланцюга (постачання–виробництво–збут):
де - е-а контрольна дія, спрямована на забезпечення якості на стадії постачання;
- l-а контрольна дія на стадії виробництва;
- f-а контрольна дія на стадії збуту продукції.
Для дослідження характеристик системи контролю якості, побудованої за логістичним принципом, використані методи теорії систем масового обслуговування (СМО). З точки зору основних типів логістичного виробничого ланцюга, проведено дослідження контролю якості для таких ЛВЛ:
- послідовного;
- послідовно-паралельного;
- складного (з петлями й контурами, пов'язаними з виникненням і виправленням браку).
Так, при зображенні системи контролю якості ЛВЛ у вигляді багатофазної СМО, що відповідає послідовному характеру ЛВЛ, отримані такі характеристики:
- середнє число вимог з контролю якості для j-ї фази (ланки) ЛПЦ:
;
- число вимог, що чекають початку обслуговуванняв j-й фазі дорівнює:
,
де ;
- інтенсивність вхідного потоку вимог з контролю якості;
- інтенсивність потоку обслуговування контрольованих вимог.
Для системи контролю, що складається з n постів (модулів) контролю (ПК), які в процесі контролю якості працюють послідовно, з урахуванням послідовності ланок ЛВЛ час T(n) обслуговування вимог з контролю в окремих ПК: , а закон розподілу часу обслуговування вимог з контролю якості з урахуванням ланок ЛВЛ являє собою композицію законів розподілу часу роботи окремих ПК. У цьому випадку функція розподілу випадкової величини T(n) визначають у вигляді
.
Уведено показник для порівняння й вибору варіантів системи контролю якості за результатами дослідження ЛВЛ за допомогою СМО
,
де - величина втрат у системі за час ;
- вартість втрат, пов'язаних із простаюванням вимог на контроль у черзі протягом заданого періоду часу;
- вартість одиниці часу простою обслуговуючого ПК;
- вартість експлуатації ПК в одиницю часу;
- середнє число приборів, які контролюються;
- інтервал часу;
- середнє число вільних від контролю приборів;
- довжина черги.
Основні результати розділу опубліковані в [3,4,7,8].
У третьому розділі проведено імітаційне моделювання виробництва з убудованою автоматизованою системою контролю якості, що відповідає концепції створення технологічно зрілого підприємства. Існуючі методи імітаційного моделювання, в основному, уявляють виробництво на рівні технологічних процесів. Тому була створена імітаційна модель, що описує контроль якості окремих ланок і елементів ЛВЛ з урахуванням убудованої автоматизованої системи якості. Структура імітаційної моделі має знанняорієнтований характер і побудована за допомогою фреймів. Фрейм для використання в задачах контролю якості подає структуру знань такого вигляду:
,
де - ім'я фрейму якості (найменування показника якості);
- ім'я слота (характеристика якості);
- значення слота (фактор, що впливає на якість);
- процедура контролю якості.
Процедура контролю якості є обов'язковим елементом слота. Ієрархічність і стратифікованість в управлінні якістю забезпечується фреймами, які вкладені один до одного. Виділено такі типи фреймів для моделювання контролю якості виробництва:
- фрейм контролю якості (контроль, класифікація браку, виявлення й виправлення браку, причини браку тощо);
- фрейм продукції (описує причинно-наслідкові зв'язки для забезпечення необхідної якості продукції);
- фрейм закону функціонування (закон зміни показників якості, прогноз якості тощо);
- фрейм показників якості;
- допоміжні фрейми (з'єднання, призначення, копіювання й т.д.).
На рис. 2 показано структуру знанняорієнтованої фреймової моделі контролю якості виробництва і проведено.
На основі перетворень фреймів побудовано знанняорієнтовану структуру імітаційної моделі логістичного аналізу контролю якості виробництва і проведено моделювання процесів контролю якості з урахуванням вимог логістики й випадкових факторів виробництва.
Для оцінки продуктивності й порівняння варіантів АСКЯ уведено такий критерій:
де - відносний показник продуктивності АСКЯ;
- час виконання операцій контролю в базовому варіанті;
- час виконання операцій контролю в досліджуваній системі.
Як базовий варіант прийнято систему контролю якості, в якій операції контролю виконуються послідовно окремими модулями АСКЯ (послідовна ЛВЛ).
Рис. 2. Структура знанняорієнтованої фреймової моделі контролю якості виробництва
Проведено дослідження впливу переривань на продуктивність АСКЯ, починаючи від найпростіших структур контролю якості (послідовний контроль) і закінчуючи паралельними системами (з великою глибиною контролю якості). У результаті досліджень за допомогою імітаційного моделювання отримано графічні залежності, за якими можна оцінити характеристики АСКЯ і вибрати той чи інший варіант з урахуванням глибини контролю якості. На рис. 3 як приклад показано графіки для оцінки відносної продуктивності АСКЯ залежно від відсотка переривань виробництва.
Зроблено такі висновки:
- різке падіння продуктивності АСКЯ спостерігається для структур із кількістю модулів контролю n 10, високою глибиною контролю й ступенем паралелізму в роботі модулів. Наприклад, для 10 модулів контролю наявність 25% переривань виробництва призводить до падіння продуктивності АСКЯ більш ніж у 3 рази;
- найбільш чутливі до переривань у виробничому процесі структури АСКЯ із високим ступеню паралелізму й менш чутливі структури з послідовним контролем якості;
- починаючи приблизно з 50% переривань, незалежно від схеми контролю якості й ступеня паралелізму в роботі модулів АСКЯ, оцінки продуктивності низькі й близькі між собою.
Рис. 3. Вплив збоїв (переривань) виробництва на продуктивність АСКЯ
За допомогою СМО й імітаційного моделювання обґрунтовано часові характеристики окремих модулів контролю якості й оцінено їхній вплив на загальну продуктивність АСКЯ. Отримано значення пропускної здатності АСКЯ у вигляді
,
де - середній час контролю j-м модулем АСКЯ;
- відносна частота контролю j-го модуля;
- найтриваліший час контролю, пов'язаний з e-м модулем;
- усереднення значення циклу контролю АСКЯ.
Зроблено ряд практичних висновків для вибору часових характеристик модулів контролю АСКЯ:
- продуктивність АСКЯ залежить від значення часу контролю окремих модулів і не залежить від послідовності операцій контролю;
- для збільшення продуктивності АСКЯ необхідно мінімізувати максимальне завантаження модулів контролю.
Імітаційне моделювання показало, що відхилення часу контролю від оптимальних значень (розбалансування) навіть у невеликих межах (1…10%) призводить до зниження продуктивності АСКЯ (у кілька разів), яка різко падає при збільшенні числа модулів контролю якості, глибини контролю й паралелізму в їхній роботі.
Проведено оптимізацію витрат при створенні архітектури автоматизованої системи контролю якісті. Виділено основні критерії оптимізації й обмеження. Побудовано оптимізаційну модель на основі цілочислового булевого програмування. Запропонований метод дозволяє обґрунтувати глибину контролю якості й вибрати раціональну архітектуру АСКЯ, що складається з модулів контролю.
Основні результати розділу опубліковані в [5 – 12].
У четвертому розділі проведено алгоритмізацію управління контролем якості на основі теорії рекурсивних алгоритмів та автоматів (РА). Показано, що існуючі алгоритмічні методи не враховують повною мірою особливості операцій контролю якості, вимоги реального масштабу часу, підвищені вимоги до надійності й продуктивності АСКЯ. Використання РА має ряд переваг:
- структуроване зображення даних, що зручно при формуванні вихідних даних з контролю якості;
- використання реляційних структур даних для автоматизованого синтезу цифрових автоматів контролерів якості АСКЯ;
- малий вплив розмірності задачі на результати синтезу цифрового рекурсивного автомата.
Для мінімізації диз'юнктивної форми (ДФ) алгоритмів контролю якості використано реляційне подання даних (РПД) у вигляді табличних структур. Розроблено методику мінімізації алгоритмів з використанням РПД на основі таких операцій:
- проекція схеми РПД за заданим алгоритмом;
- об'єднання значень атрибутів;
- перетинання значень атрибутів.
За допомогою РА розроблено метод синтезу контролера якості, який складається із двох етапів: абстрактний синтез і реляційний синтез. Розроблені методи перетворення алгоритмів синтезу цифрових автоматів були використані у вигляді прикладної інформаційної технології автоматизованого проектування контролерів якості АСКЯ.
Основні результати розділу опубліковані в [1,2].
У п'ятому розділі розроблений комплекс моделей і методів використано для створення комп'ютерної системи аналізу логістичних процесів управління якістю в приладобудуванні (КСАЛПУЯ). За допомогою КСАЛПУЯ фахівці в області управління якістю, а також розроблювачі АСКЯ можуть аналізувати рівні й глибину контролю якості виробництва, архітектуру АСКЯ, досліджувати виробничі процеси з убудованою системою якості, розраховувати характеристики проектованої АСКЯ, досліджувати вплив випадкових факторів на поведінку системи управління якістю. У КСАЛПУЯ виділені такі напрямки досліджень:
- логістичний аналіз системи управління якістю на основі моделей СМО;
- динамічний аналіз виробництва з урахуванням вимог контролю якості на основі імітаційного моделювання;
- синтез цифрових контролерів якості для контролю технологічних процесів (операцій).
КСАЛПУЯ складається з підсистем, а підсистеми з набору функціональних задач (ФЗ). Взаємодія підсистем та окремих ФЗ здійснюється за розробленим сценарієм користувачів КСАЛПУЯ. Проведено розрахунок характеристик системи управління якістю Харківського приладобудівного заводу ім. Т.Г. Шевченка. Отримано рекомендації для розроблювачів АСКЯ, які дозволяють обґрунтувати архітектуру системи, вибрати глибину контролю якості й визначити часові характеристики окремих модулів контролю якості.
Отримані результати дозволяють підвищити виявлення браку на 12% і мінімізувати кількість виправлень браку на 8%. Основні результати розділу опубліковані в [11,12].
У Додатку наведені результати впровадження дисертаційних досліджень у ряді організацій і підприємств.
ВИСНОВКИ
У дисертаційній роботі вирішено актуальну наукову задачу розробки моделей і методів для автоматизованої логістичної системи контролю якості приладобудівного підприємства.
Ця задача має важливе значення для управління якістю в приладобудуванні з урахуванням вимог логістики виробництва, що підвищує конкурентоспроможність вітчизняної продукції.
Основні результати дослідження:
1. Проведено аналіз вимог якості, з урахуванням стандартів серії ISO, існуючих систем управління якістю підприємства, за результатами якого сформульовано мету роботи.
2. Сформовано ієрархічну структуру управління якістю, основану на логістичному зображенні виробництва у вигляді ланцюга «постачання–виробництво–збут».
3. Побудовано системну логістичну модель контролю якості підприємства з урахуванням трьох складових:
- логістичні ланки виробництва (постачання–виробництво–збут);
- ієрархія управління якістю (логістична ланка–технологічний процес–технологічна операція);
- стратифікація управління якістю.
4. Проведено моделювання процесів контролю якості для основних типів логістичного зображення виробництва на основі методів систем масового обслуговування (СМО):
- послідовний логістичний ланцюг контролю якості;
- послідовно-паралельний логістичний ланцюг;
- складний логістичний ланцюг (з петлями й контурами). Показано, що петлі й контури, пов'язані з виникненням і виправленням браку, призведуть до перевантаження й погіршення основних характеристик виробництва (такт запуску-випуску, час виконання замовлення тощо).
5. Побудовано знанняорієнтовану імітаційну модель з використанням фреймів і проведено дослідження автоматизованої системи контролю якості (АСКЯ) у таких напрямках:
- моделювання впливу випадкових збоїв і переривань виробництва на характеристики АСКЯ;
- моделювання й обґрунтування часових характеристик окремих модулів контролю якості АСКЯ.
Показано, що при високій глибині контролю якості паралельних процесів контролю виробництва поява невеликої кількості збоїв у виробництві призводить до різкого погіршення основних характеристик АСКЯ.
6. Побудовано модель для оптимізації витрат при формуванні архітектури автоматизованої системи контролю якості за допомогою цілочислового булевого програмування, що дозволяє обґрунтувати глибину контролю якості з урахуванням обмежень за часом і витратами на створення (придбання) модулів АСКЯ.
7. Розроблено метод синтезу контролерів якості, оснований на теорії рекурсивних алгоритмів. Контролер якості АСКЯ синтезований у вигляді цифрового рекурсивного автомата, що має ряд переваг перед звичайними цифровими автоматами (уніфікований метод перетворень, реляційне подання структури вихідних даних, мінімізація числа станів, умов тощо).
8. Створено прикладну об’єктно-орієнтовану інформаційну технологію для аналізу логістичних процесів управління якістю приладобудівного виробництва у вигляді системи КСАЛПУЯ.
9. Практичне значення наукових результатів підтверджено розрахунками характеристик системи управління якістю Харківського приладобудівного заводу ім. Т.Г. Шевченка, впровадженням результатів досліджень у ряді організацій, пов'язаних із проектуванням системи якості й автоматизацією управління якістю виробництва, а також у навчальному процесі Національного аерокосмічного університету ім.
М.Є. Жуковського «ХАІ».
10. Розроблені моделі, методи й програмний інструментарій можуть бути використані для дослідження систем якості, які будуються на принципах логістики, в управлінні виробництвом, для проектування автоматизованих систем контролю якості в сфері торгівлі, збуту тощо.
Практичне використання результатів дисертаційної роботи дозволяє:
- підвищити ефективність управління якістю виробництва;
- будувати ієрархічну систему управління якістю на логістичних принципах;
- синтезувати цифрові контролери якості АСКЯ.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Илюшко В.М., Мохаммед Джасим Мохаммед, Краснобаев В.А., Гора Н.Н. Решение прямой и обратной задачи оптимального резервирования в модулярной арифметике // Радіоелектронні і комп’ютерні системи. – 2006. – № 1(13). – С. 61-74.
2. Гора Н.Н. Алгебраические модели автоматизированного контроля в приборостроении // Радіоелектронні і комп’ютерні системи. – 2006. – № 2(14). – С. 92-94.
3. Лысенко Э.В., Гора Н.Н., Попов А.В. Логистическая модель контроля качества производственного процесса // Радіоелектронні і комп’ютерні системи. – 2007. –
№ 1(20). – С. 110-114.
4. Гора Н.Н., Попов А.В. Логистическая модель контроля качества для последовательно-параллельных производственных процессов // Радіоелектронні і комп’ютерні системи. – 2007. – № 2(21). – С. 116-119.
5. Гора Н.Н., Лысенко Э.В. Моделирование системы управления качеством с учетом требований логистики и случайных факторов производства // Радіоелектронні і комп’ютерні системи. – 2007. – № 3(22). – С. 87-93.
6. Гора Н.Н., Писклова Т.С. Обоснование временных характеристик отдельных модулей контроля системы управления качеством в приборостроении // Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті. – 2007. – № 4. – С. 73-76.
7. Гора Н.Н., Попов А.В. Многофазная модель контроля качества логистической производственной цепи // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии. – Х.: НАКУ «ХАИ», 2007. – Вып. 34. – С. 164-169.
8. Гора Н.Н. Системная логистическая модель управления качеством // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии. – Х.: НАКУ «ХАИ», 2007. – Вып. 35. – С. 171-175.
9. Гора Н.Н., Писклова Т.С. Моделирование процессов управления качеством в приборостроении // Міжнародна науково-технічна конференція “Інтегровані комп’ютерні технології в машинобудуванні – ІКТМ-2006”. – Х.: Нац. аерокосм. ун-т “ХАІ”, 2006. – С. 169.
10. Федорович О.Е., Гора Н.Н. Иерархическая логистическая модель контроля качества производства // Международная конференция «Новые технологии в машиностроении».– Х.: Нац. аерокосм. ун-т “ХАИ”, 2007. – С. 60.
11. Гора Н.Н., Федорович О.Е. Имитационное моделирование систем управления качеством приборостроительного предприятия // IV Міжнародна науково-практична конференція “Сучасні інформаційні технології управління екологічною безпекою, приборокористванням заходами в надзвичайних ситуаціях». – Х: Нац. аерокосм. ун-т “ХАІ”, 2007. – С. 127 – 128.
12. Гора Н.Н., Кондратенко Н.П. Моделирование контролирующих действий в логистической производственной цепи // V международная научно-практическая конференция «Современные информационные технологии в экономике и управлении предприятиями, программами и проектами». – Х: Нац. аерокосм. ун-т “ХАІ”, 2007. –
С. 37.
АНОТАЦІЯ
Гора М.М. Моделі та методи автоматизованого контролю якості, основані на виробничій логістиці. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 – інформаційні технології. Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського «ХАІ», Харків, 2008.
Дисертація присвячена вирішенню актуальної наукової задачі розробки моделей і методів для автоматизованої логістичної системи управління якістю приладобудівного підприємства. Запропоновано нову ієрархічну структуру управління якістю, основану на логістичному зображенні виробництва у вигляді ланцюга «постачання–виробництво–збут». Проведено моделювання контролю якості з використанням систем масового обслуговування. Створено знанняорієнтовану (фреймову) імітаційну модель, що враховує ієрархію управління якістю й основні показники якості. Проведено моделювання виробничої системи зі вбудованою системою управління якістю з урахуванням збоїв і переривань виробництва. Побудовано модель оптимізації витрат при створенні архітектури автоматизованої системи управління якістю. Для створення модулів контролю якості використано рекурсивна алгебра. Отримані наукові результати можна використати для створення систем управління якістю в аерокосмічній, машинобудівній та інших галузях народного господарства України.
Ключові слова: логістичний метод управління якістю, контроль логістичного ланцюга виробництва, ієрархічна модель управління якістю, синтез цифрових контролерів якості.
АННОТАЦИЯ
Гора Н.Н. Модели и методы автоматизированного контроля качества, основанные на производственной логистике. – Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.06 – информационные технологии. Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского «ХАИ», Харьков, 2008.
Диссертация посвящена решению актуальной научной задачи разработки моделей и методов для автоматизированной системы управления качеством приборостроительного предприятия. Для обеспечения конкурентоспособности продукции приборостроения необходимо выполнить требования качества, которые содержатся в стандартах ISO. Концепция технологически зрелого предприятия предполагает органически встроенную в производство систему управления качеством. С другой стороны, управление современным предприятием должно осуществляться с учетом требований логистического менеджмента. Поэтому в диссертации использован логистический подход для анализа и синтеза автоматизированной системы управления качеством приборостроительного предприятия. Предложена новая иерархическая структура управления качеством, основанная на логистическом представлении производства в виде цепи «снабжение–производство–сбыт». Синтезирована системная логистическая модель управления качеством с учетом трех составляющих: логистическая цепь производства; иерархия управления качеством; стратификация управления. Для исследования производственных процессов с учетом требований логистики и качества проведено моделирование с использованием систем массового обслуживания (СМО). Исследованы: последовательная логистическая цепь; последовательно-параллельные технологические процессы логистического звена производства; сложная логистическая цепь (с петлями и контурами для выявления и исправления брака).
Показано, что сложная логистическая цепь может привести к резкому ухудшению основных характеристик производства (цикл «запуск-выпуск», сроки выполнения заказов и т.д.). Для подробного исследования системы контроля качества создана знаниеориентированная (фреймовая) имитационная модель, которая учитывает иерархию управления качеством и основные показатели качества. Проведено имитационное моделирование производственных систем с встроенной системой управления качеством с учетом сбоев и прерываний производства, что позволило обосновать основные характеристики модулей контроля автоматизированной системы управления качеством.
Показано, что при высокой глубине контроля качества появление небольшого количества сбоев в технологическом процессе приводит к резкому ухудшению основных характеристик контролируемого производства.
Построена модель оптимизации затрат при создании архитектуры автоматизированной системы управления качеством с использованием целочисленного булевого программирования и выделением основных критериев и ограничений. Модель позволяет обосновать глубину контроля качества с учетом возможных ограничений по затратам на создание автоматизированной системы контроля качества. Для создания отдельных модулей контроля качества использован алгоритмический подход, основанный на рекурсивных цифровых автоматах, который имеет ряд преимуществ и позволяет провести синтез цифрового автомата с помощью реляционных преобразований.
Получены следующие основные научные результаты:
- сформирован системный логистический подход к управлению качеством приборостроительного предприятия;
- создан комплекс моделей и методов для исследования автоматизированной системы управления качеством;
- разработана компьютерная подсистема для анализа процессов управления качеством с учетом требований логистики.
Полученные научные результаты можно использовать для создания систем управления качеством в аэрокосмической, машиностроительной и других отраслях народного хозяйства Украины.
Ключевые слова: логистический метод управления качеством, контроль логистической цепи производства, иерархическая модель управления качеством, синтез цифровых контроллеров качества.
ABSTRACT
Gora M.M. Models and methods for automated quality management based on industrial logistics. – Manuscript.
Dissertation for obtaining candidate scientific degree on speciality 05.13.06 –information technologies. – National Aerospace University “Kharkiv Aviation Institute”, Kharkiv, 2008.
The dissertation is devoted to the actual scientific problem connected with the development of models and methods for automated logistic quality management system of instrument making enterprise.
New hierarchical quality management structure based on logistic presentation of manufacture in the form of “delivering-manufacturing-selling” sequence is proposed in the dissertation work. To investigate the manufacturing processes meeting the logistic and quality requirements the simulation based on service system concepts has been performed. To make the detailed analysis of the quality management systems the knowledge-oriented (frame) simulation model that notes the quality management hierarchy and main quality indices has been developed. Simulation of manufacturing system with a built-in quality management system that takes into account failures and interruptions of manufacture has been made. The model of expense optimization while creating the automated quality management system has been built. This model is based on integer-valued Boolean programming and it also uses the basic criteria and limits. To make the separate modules for quality monitoring the algorithmic approach that is based on the recursive digital machines is used. The obtained results may be used to create the quality management systems in aerospace, machine-building and other brunches of Ukraine national economy.
Key words: logistic method for quality management, monitoring of logistic manufacturing sequence, hierarchical model of quality management, synthesis of digital quality controllers.
Відповідальний за випуск М.О. Латкін
Підписано до друку 03.04.2008
Умов. друк. арк. 1,0 Замовлення № 164
Наклад 100 прим. Безкоштовно.
________________________________________________________________________
Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського
«Харківський авіаційний інститут»
61070, Харків-70, вул. Чкалова, 17
http://www.khai.edu
Видавничий центр «ХАІ»
61070, Харків-70, вул. Чкалова, 17
izdat@ khai.edu
