Библиографическое описание:

Гогулина Л. С. Моделирование производственных процессов предприятий машиностроительного комплекса с помощью конечных автоматов [Текст] // Технические науки: проблемы и перспективы: материалы Междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, март 2011 г.). — СПб.: Реноме, 2011. — С. 29-34.

Машиностроительные отрасли (например, авиапромышленность, ракетостроение, автомобилестроение и др.) до наступления XX века были не просто приоритетными отраслями развития СССР, но и составляли существенную конкуренцию на международном уровне. Однако кризис привел машиностроительную промышленность практически к губительному состоянию, и сейчас российским машиностроителям необходимо найти существенно новый выход из сложившейся ситуации для поднятия конкурентоспособности, а значит необходимо не только изыскивать новые способы развития производства (например, внедрение в производство новых изделий, материалов, техническое перевооружение предприятия), но и решать проблемы управления внутренней и внешней координации каждого предприятия.

Одним из таких подходов является автоматизация производства и построение математической модели всех стадий жизненного цикла изделия (далее – ЖЦИ). Отслеживание процесса производства в реальном времени, моделирование как самих изделий, так и введения нового изделия в уже загруженные мощности позволяют существенно сократить издержки предприятия за счет возможных оптимизаций, заданных в математической модели, а также модельных экспериментов.

На протяжении всего ЖЦ изделие проходит ряд определенных этапов, характеризующихся определенными изменениями «формы» от возникновения идеи до утилизации этого изделия (рис. 1) [1, c. 49 ].

1. Этап маркетинга. Данный этап является необходимым шагом в определении потребностей покупателей и, как следствие, выстраивания стратегии развития предприятия целиком. Этот этап охватывает полный цикл исследования и анализа рынка, сбор информации и ее обработки, а также прогнозирования потребностей в будущем. Окончанием данного этапа, как правило, является составление отчета о проделанной работе с указанием основных требований потребителей.

2. Этап разработки продукции. Так как для производства продукции существуют определенные ограничения по нормативам, то для производства нового изделия необходимо учесть все функциональные и экономические критерии и показатели. На данном этапе разрабатывается проектная, конструкторская, технологическая и пр. документация, проводится техническая и экономическая экспертиза проектов. Окончанием данного этапа является составление и утверждение технического задания соответственно на НИР, ОКР, технический проект (ТП), экономический проект (ЭП). В отчет также входят схемы, графики, макеты, спецификации и т.п. Также составляется требование к внешнему виду изделия для разработки упаковки.

Рис. 1 Жизненный цикл изделия

3. Этап материально-технического обеспечения. На основании отчета 2 этапа составляется требование о необходимых материалах и комплектующих, требуемого качества и количества для этапа производства и необходимые требования к сопутствующим изделиям. Данный этап завершается закупкой всех необходимых материалов и комплектующих изделий для производства.

4. Этап подготовки производства. На данном этапе проводится полная подготовка к производству нового изделия. Собирается вся необходимая информация, комплектуется техническая, конструкторская и технологическая документация, проводится окончательная поставка всех необходимых комплектующих изделий, производится набор и/или обучение персонала, подготовка к производству оборудования, транспортных средств, складов и т.п. Окончанием данного этапа является подписание договоров с поставщиками ресурсов, договоров с другими подрядчиками, необходимыми для процесса производства, а также снабжение производственных цехов всеми необходимыми ресурсами и окончательная подготовка для начала производства.

5. Этап производства. На данном этапе осуществляется выпуск нового изделия. Окончанием данного этапа является снятие с производства нового изделия. При первоначально произведенной партии новое изделие проходит полный контроль плановых показателей для составления отчета о плановых и фактически полученных результатах.

6. Этап контроля и экспертизы. На данном этапе производится сбор, обработка и анализ информации о фактически произведенной продукции. Сравнение с плановыми показателями, выявление отклонений и анализ причин таких отклонений. Окончанием данного этапа является составление и определение основных мероприятий для достижения плановых показателей и намеченных целей, а также устранение (по возможности) причин этих отклонений.

7. Этап упаковки и хранения. В соответствии с требованиями к упаковке, изложенными на 2 этапе ЖЦИ разрабатывается упаковка изделия для сохранения всех показателей и свойств изделия, а также удобства хранения и транспортировки. Кроме того, производится классификация и разметка изделий для распределения на склады производителя. После этого производится подписание контрактов на поставку изделия потребителю, а также подписание контрактов с транспортными организациями (в случае необходимости).

8. Этап реализации и распределения. Все доставленные изделия на склады производителя транспортируются на склады посредников или конечному пользователю. В случае если изделие не пользуется спросом, то оставшиеся изделия остаются на складах производителя. Окончанием данного этапа является подготовка к эксплуатации потребителем нового изделия, либо подготовка к утилизации или модификации нераспределенных изделий на складах производителя (иными словами возврат к 1 этапу).

9. Этап монтажа и эксплуатации. На данном этапе происходит установка, монтаж и введение в эксплуатацию изделия у конечного пользователя. Окончанием данного этапа может быть подписание договоров о техническом обслуживании и проведении ремонтов. В этом случае производитель (посредник) заключает договора, и в случае необходимости эксплуатант направляет требование для проведения технического обслуживания и ремонта (ТОиР). В этом случае производитель (самостоятельно/через посредника/сам посредник) обязан направить на предприятие-эксплуатант рабочей группы для обслуживания оборудования и проведения необходимого ТОиР.

10. Этап технической помощи в обслуживании. На данном этапе, в случае получения заявки эксплуатанта о наличии неисправностей, производитель направляет на предприятие-эксплуатанта ремонтные группы и другой необходимый персонал. Данная группа проводит анализ эксплуатируемого изделия и проводит ТОиР в случае необходимости. Окончанием данного этапа является полная готовность изделия к производству. В случае необходимости производитель заключает с эксплуатантом необходимый договор об обучении рабочего персонала эксплуатанта, либо о выделении и закреплении за эксплуатантом группы специалистов производителя для получения необходимой информации и оказываемых производителем услугах.

11. Этап послепродажной деятельности. На данном этапе происходит обучение персонала эксплуатанта и снабжение его всей необходимой документацией. Контроль закрепленной группы производителя за работой изделия. Окончанием данного этапа может являться заключение специальной группы о нецелесообразности дальнейшей эксплуатации оборудования из-за его физического износа. В этом случае во все необходимые отделы производителя направляются необходимые запросы для разработки дальнейшей стратегии предприятия и возможной разработки нового аналогового изделия.

12. Этап утилизации. После получения заключения экспертных подразделений о нецелесообразности дальнейшего использования изделия изделие снимается с производства и перевозится в центры по утилизации. Окончанием данного этапа является утилизация (полное уничтожение) данного изделия.

Далее в соответствии с этапом 11, начинается новое исследование рынка (этап 1).

Так как при создании нового изделия задействовано большое количество взаимодействующих процессов, подразделений и организаций необходимо создание среды, с помощью которой можно было бы поддерживать ЖЦИ на протяжении всех его стадий. Потребность в создании такой среды привела к созданию интегрированной информационной среды, позволяющей координировать взаимодействие всех участников такой системы и создавать единое информационное поле, включая как поставщиков, так и потребителей.

В связи с этим в современном мире появилась новая методология управления предприятием – Инженерный консалтинг.

Целью данной методологии стала сбалансированная работа всех уровней предприятия, минимизация производственного цикла в целом (а не отдельными участками, как предлагают многие методики), уменьшение себестоимости изделия, не ухудшая его качества, постепенно реализуя задачи с нижнего уровня предприятия (производство) на верхний уровень (стратегия развития предприятия) через конструкторско-технологическую и оперативную переподготовку бизнес-процессов предприятия, новые технологии и автоматизацию.

На сегодняшний момент нет точного определения понятия «Инженерный консалтинг». Р.А. Бирбайер и И.Г. Альтшулер дают следующее определение:

Инженерный консалтинг – это новая область в сложившейся в мире структуре консалтинга, основанная на:

  • Методологии последовательной реализации (со специалистами предприятия) производственных проектов трех типов: обосновывающих, внедренческих и тематических;

  • Гарантированном достижении ожидаемых результатов от рекомендуемых консультантами новых технологий на машиностроительном предприятии [2, с. 46].

Инженерный консалтинг (далее – ИК) ориентирован на построение так называемого «умного производства», ориентированного на:

  1. наличие электронной модели производства изделий (в т.ч. технические, технологические и экономические параметры изделия)

  2. введение на предприятии единой системы нормативов и требований

  3. градацию, обучение и сертификацию кадров

  4. открытую систему планирования и контроля за инвестициями предприятия

  5. внедрение системы контроля за сроками, затратами и качеством производимых изделий

На основе ИК в настоящее время стал развиваться такой метод построения организационной модели, как параллельный инжиниринг.

Параллельный инжиниринг (далее – ПИ) – метод, при котором обеспечивается комплексная параллельная разработка продукции и сопутствующих процессов, предусматривая с самого начала рассмотрение всех составляющих жизненного цикла продукции от разработки концепции до утилизации.

В основе ПИ лежит распараллеливание производственных процессов под определенные заказы потребителей, создавая многопрофильные группы специалистов различных подразделений (конструкторов, технологов, специалистов информационного отдела и т.д.). Иными словами за определенным стратегическим заказом предприятия закрепляется определенная группа специалистов различных подразделений (например, технолог, конструктор, маркетолог и т.д.), которая в режиме реального времени может вносить изменения в проект по требованию потребителя. ПИ позволяет объединить в единый проект даже территориально распределенных специалистов, что ликвидирует традиционные временные барьеры взаимодействия подразделений.

Но эффективная реализация такого проекта невозможна без своевременной и адекватной оценки положения предприятия, его структуры и возможностей.

Однако ИК позволяет оценить предприятие и его положение только на стадиях подготовки производства и самого производства. Кроме того, ИК при моделировании выстраивает статическую модель преобразования предприятия. Бурный рост и развитие рынка сейчас требует построения такой модели производства, чтобы в случае изменения требований и условий внешней среды можно было вносить корректировки. Это привело к необходимости создания такой методологии, которая не только реализовывала нововведения, но охватывала все стадии жизненного цикла изделия и производства не только в статической математической модели, но и в динамическом проектировании с преобразованием в реальное производство.

Такой методологией является Организационно-технический консалтинг (далее – ОТК). Данный вид консалтинга позволяет перестраивать и налаживать более короткие связи между функциональными подразделениями за счет организации ПИ, что позволяет в короткие сроки спроектировать и дать оценку новому изделию, заранее выявляя достоинства и недостатки за счет математической модели. ОТК по сравнению с другими методологиями не только объединяет основные характерные черты основных направлений консультирования и проектирования, но и является более гибким по отношению к рынку, то есть позволяет предприятиям гибко реагировать на изменения рынка, перестраивать производственные процессы в зависимости от изменений на рынке и применять более эффективные стратегии.

ОТК – это ряд процедур, направленных на решение всех основных проблем предприятия, оптимизацию конфликтных ситуаций, повышение эффективности производства, внедрение автоматизации, техническое перевооружение, постановку новых стратегий развития и др., основанных на реструктуризации предприятия с учетом требований и задач рынка. Стоит отметить, что ОТК позволяет предприятию существенно сократить собственные расходы путем внедрения автоматизации и наладки координации внутри предприятия, решить психологические и организационные проблемы предприятия и первыми вывести на рынок продукцию, необходимую потребителю. Иными словами, целью ОТК является выстраивание системы управления и производства предприятия машиностроительной отрасли в зависимости от динамики развития рынка.

Основными задачами ОТК являются:

  • Анализ рынка (спроса, определение основных конкурентов, требований потребителя и др.);

  • Оптимизация структуры предприятия и его управления на основе ПИ;

  • Решение вопросов нехватки ресурсов (поиск источников, распределение, эффективное использование);

  • Решение вопросов кадровой политики (поиск новых сотрудников, переподготовка кадрового состава, повышение эффективности труда);

  • Моделирование процессов производства, приобретение и разработка необходимого программного обеспечения;

  • Сокращение времени исполнения заказов;

  • Внедрение на предприятие новых технологий или новой номенклатуры производимой продукции и др.

Необходимо особо отметить, что ОТК высокоэффективен при внедрении не только на новое предприятие, но и для поднятия конкурентоспособности уже действующего. Ведь математическая модель может учесть все нюансы и текущее состояние предприятия, его заключенные контракты и стратегические цели. При внедрении на предприятия концепция ОТК опирается на один из методов математического моделирования – метод конечных автоматов.

Данный метод позволяет реализовать управление всеми бизнес-процессами на протяжении всего жизненного цикла изделия с контролем в режиме реального времени.

Как было сказано выше, изделие проходит ряд определенных состояний: маркетинг, разработка продукции, материально-техническое обеспечение, подготовка производства, производство, контроль и экспертиза, упаковка и хранение, реализация и распределение, монтаж и эксплуатация, техническая помощь в обслуживании, послепродажная деятельность, утилизация [1, с. 49].

Если каждому состоянию присвоить наименование Si, то множество S отображает множество состояний реактивной системы (система, реагирующая на внешние действия в случайные моменты времени) на протяжении всех 12 этапов ЖЦ изделия:

S = {S1,…, S12}.

Однако каждое состояние системы Si представляет собой совокупность трех состояний: начальное состояние Si0, внутреннее состояние Si и конечное состояние Sik.

Si = {Si0, Si, Sik}, где i = 1,…,12.

Это связано с тем, что на определенном этапе система не постоянна, а постоянно преобразуется. Например, этап маркетинга включает в себя развитие от появления идеи и направления запроса в службу маркетинга (Si0) до составления полного отчета по рынку (Sik). Причем в данном случае сам сбор информации о рынке (Si) может занимать большой промежуток времени.

При завершении какого-либо этапа, в систему поступает какое-либо событие (например, наложения требований к изделию, подписания договора и т.д.) благодаря которому система должна перейти в следующее состояние. Так как развитие продукции не заканчивается на утилизации (начинается новый виток жизненного цикла) в системе должно также присутствовать 12 событий. Иными словами, С – множество событий, влияющих на переход системы из состояния в состояние

C = {C1,…C12}

Основным ограничением является невозможность перехода системы на новый этап, если система не завершила работы на данном этапе. Иными словами, событие только тогда имеет место, когда система перешла в свое конечное состояние Sik в рамках данного этапа.

Так как при наступлении события Сi система должна развиваться строго по заданному направлению и занять определенное состояние системы, то мы можем полагать, что нам заранее известна функция перехода системы из состояния в состояние – F = {F1,…F12}, где i = 1,…,12 (также имеет двенадцать нумераций, т.к. после утилизации начинается новый виток жизненного цикла).

Если исходное состояние системы Sik, а состояние, в которое необходимо перейти автомату Si+1;0 при наступлении какого-либо события Сi, то по функции перехода новое состояние определяется как Si+1;0=Fi( Sik,Ci) (Рис.2).

Рис. 2 Наступление события Ci и переход системы из состояния Sik в состояние Si+1,0 по функции перехода Fi( Sik,Ci).


Причем нахождение системы в том или ином состоянии и время перехода из состояния в состояние должно быть минимизировано.

То есть состояние в следующий момент времени, зависящий от предыдущего состояния во времени будет выглядеть следующим образом

Si+1;0(t+1)=Fi((Sik(t),Ci), где i = 1,…,12 и промежуток времени нахождения системы в определенном состоянии (определенном этапе) стремится к минимуму. При этом время длительности события Ci считается ничтожно малым.

Таким образом, каждое предприятие можно представить диаграммой состояний – в виде графа. Причем вершинами данного графа являются состояния данной системы – множество S, а дуги, заданные функциями перехода Fi, – переходы из состояния в состояние. Данный граф и является конечным автоматом (далее – КА) (рис.3). Причем на каждом этапе развития КА начинает работать из состояния Si0.

Рис. 3. Жизненный цикл изделия и конечный автомат


Следует заметить, что ОТК позволяет не только автоматизировать процессы производства. Внесение в функции перехода и другие переменные величины определенные ограничения или условия, система может существенно сократить не только выполнение определенных стадий, но и смоделировать внедрение новых проектов, а значит позволяет существенно сократить не только временные ресурсы, но и финансовые издержки, что немаловажно в кризисный и посткризисный период. Кроме того, для российской промышленности свойственна многозадачность (тогда как в западных странах предприятия обычно ориентированы в основном на стратегические задачи предприятия).

Необходимо особо отметить, что ОТК высокоэффективен при внедрении не только на новое предприятие, но и для поднятия конкурентоспособности уже действующего. Ведь математическая модель может учесть все нюансы и текущее состояние предприятия, его заключенные контракты и стратегические цели. Конечно, данный метод имеет ряд недостатков (например, необходимости изменения структуры коллектива может привести к росту конфликтности, работа на многих проектах должна быть спланирована и четко выполняться, чтобы не «накладывались» проекты с одними и теми же сотрудниками, нововведения всегда требуют существенных затрат на развитие кадров и др.). Однако при внедрении ОТК, предприятие получает возможность не просто улучшить свое производство, но и получает хорошую гибкую базу для дальнейшего развития.


Литература:
  1. Ибрагимов И.М., Никифоров А.Д., Ковшов А.Н., Назаров Ю.Ф. «Информационная поддержка жизненного цикла изделий машиностроения», Изд.: Academia, 2007, - 304 с.

  2. Бирбраер Р.А., Альтшулер И.Г. «Основы инженерного консалтинга: Технология, экономика, организация» – 2-е изд., перераб., доп. М.: Дело, 2007, – 232 с., ил.

  3. Голдрат Э., Кокс Д. «Цель» Изд.: Попурри, 2009, - 496 с.

  4. Чеботаев А.А., Чеботаев А.Д. «Логистика и маркетинг», Изд.: Экономика, 2005, – 247 с.

  5. Материалы, предоставленные компанией «ГЕТНЕТ Консалтинг». Официальный сайт www.hetnet.ru. Дата обращения: 24.01.2011

Основные термины (генерируются автоматически): нового изделия, жизненного цикла, жизненного цикла изделия, производства нового изделия, текущее состояние предприятия, Жизненный цикл изделия, случае необходимости, состояние системы, конечное состояние sik, развития предприятия, математической модели, поднятия конкурентоспособности, предприятия концепция ОТК, введения нового изделия, ОТК высокоэффективен, производству нового изделия, производства предприятия машиностроительной, выпуск нового изделия, Моделирование физических процессов, виток жизненного цикла.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle