Статья посвящена применению одного из инструментов управления качеством, цикла Шухарта-Деминга, к процессу автоматизации обработки гепространственных данных в целом, и аэрокосмических снимков в частности. Были представлены схемы создания и внедрения системы автоматизации обработки изображений. Была представлена структура рассматриваемого процесса на разных уровнях. Данный подход к изучению вышеупомянутого процесса является относительно новым, и следовательно, требует дальнейшей доработки, особенно, что касается теоретического описания поздних этапов.
Ключевые слова: цикл Шухарта-Деминга, цикл Деминга, PDCA, автоматизация процессов, обработка геопространственной информации, автоматизация обработки информации.
- Введение
В настоящее время потребители информации (организации, коллективы, отдельные люди) испытывают трудности с обработкой и своевременным использованием получаемой всеми способами и средствами информации –начиная от устных источников и публикаций, заканчивая средствами массовой информации и компьютерными сетями. Очень часто для обработки информации требуется большое количество монотонного труда, и как следствие, такая обработка занимает много времени, замедляя принятие управленческих решений. Таким образом, возникает необходимость в автоматизации обработки получаемых данных.
Одной из областей деятельности, где данная проблема особенно актуальна, является обработка различных геопространственных данных, таких как спутниковые и аэроснимки. Это связано как с несовершенством математического аппарата, так и со спецификой самой отрасли. Специалистам по обработке изображений порой приходится иметь дело с тысячами различных снимков, которые нужно обработать или с операциями по обработке, которые требуют высокой точности исполнения.
Цикл Шухарта-Деминга (или PDCA) является циклически повторяющимся процессом принятия решения, используемым в управлении качеством. Методология PDCA представляет собой простейший алгоритм действий руководителя (а также пользователя, сотрудника, разработчика и т.д.) по управлению процессом и достижению его целей. Данный цикл может применяться практически к любым процессам для их подробного анализа и повышения их эффективности. Поэтому актуальной является работа, направленная на применения данного цикла к процессу автоматизации обработки геопространственной информации, в частности спутниковых и аэроснимков.
-
Особенности автоматизации процессов
- Преимущества и недостатки автоматизации
Автоматизация производства — это процесс в развитии машинного производства, при котором функции управления и контроля, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам [1, 5]. Введение автоматизации на производстве позволяет значительно повысить производительность труда и качество выпускаемой продукции, сократить долю рабочих, занятых в различных сферах производства.
Как известно, чтобы добиться высокой производительности предприятия, необходимо автоматизировать его работу.
Программисты создают технологии, которые обеспечивают неуклонное развитие производительности в той или иной области интеллектуального труда. Так, основным инструментом архитекторов и проектировщиков стала система автоматизированного проектирования – Computer-aidedDesign (CAD); инструментом дизайнера - программы типа Photoshop. Специализированными программными продуктами пользуются переводчики, композиторы и представители многих других интеллектуальных профессий.
Главными преимуществами автоматизации являются:
1)Повышение производительности.
2)Улучшение качества производства и/или труда.
3)Повышение надежности процесса или продукта.
4)Последовательность вывода.
5)Уменьшение затрат на человеческий труд.
Для увеличения производительности, качества или надежности, применяются следующие методы:
1)Автоматизация операций для уменьшения времени цикла.
2)Автоматизация процедур, где требуется высокая точность.
3)Замена людей в задачах, требующих тяжелой физической или однообразной работы.
4)Замена людей в задачах, выполняемых в опасных средах (например, огонь, космос, вулканы, атомные станции, работа под водой и т.д.).
5)Выполнение задач, лежащих за пределами человеческих возможностей.
6)Положительное влияние на экономику: автоматизация может улучшить экономику предприятий, общества и человечества в целом. Например, когда предприятие инвестирует средства в автоматизацию, ему возвращается технологией; или когда государство увеличивает свой доход путем внедрения автоматизации, как Германия или Япония в 20 веке.
7)Значительное уменьшение времени обработки и времени работы в целом.
8)Дает рабочим больше времени для участия в другой работе.
9)Возможность выполнять более сложную работу в плане разработки, развертывания, поддержки и запуска автоматизированных процессов.
Главными недостатками автоматизации являются:
1)Уязвимость: автоматизированная система может иметь низки уровень интеллекта, и, следовательно, быть более подвержена ошибкам, возникающим за пределами ее объема знаний.
2)Избыточные траты на разработку: расходы на исследование и разработку процесса автоматизации могут превысить сумму, сэкономленную благодаря самой автоматизации.
3)Высокая начальная стоимость: автоматизация, как правило, требует очень больших начальных вложений, по сравнению со стоимостью единицы продукции.
2.2 Цикл Шухарта-Деминга
Уильям Деминг - американский учёный, статистик и консультант по менеджменту, который приобрелнаибольшую известность благодаря доработанному им циклу Шухарта.
Как учил Деминг, можно повысить качество и одновременно снизить расходы (за счёт сокращения количества отходов, переделывания, изнурения персонала и судебных разбирательств, при одновременном повышении лояльности клиентов) путём принятия соответствующих принципов управления организации. Ключ в том, чтобы практиковать непрерывное совершенствование и представлять производство как систему, а не как кусочки и части.
Цикл Деминга, также известный как «цикл Шухарта-Деминга» или «цикл PDCA» – процесс принятия решений, который используется в управлении качеством процессов и операций [2].Он состоит из четырех основных этапов (Рис. 1):
1) Планирование (Plan); установление целей и процессов, необходимых для достижения целей, планирование работ по достижению целей процесса и удовлетворения потребителя, планирование выделения и распределения необходимых ресурсов.
2) Действие (Do); разработка потенциальных решений.
3) Проверка (Check); сбор информации и контроль результата, получившегося в ходе выполнения процесса, сравнение полученных результатов с требуемыми, выявление и анализ отклонений.
4) Воздействие (Act); принятие мер по устранению причин отклонений от запланированного результата, изменения в планировании и распределении ресурсов.
Рис. 1. Цикл Шухарта-Деминга
Цикл Деминга может применяться, и успешно применяется, к большинству процессов и операций на производстве, что позволяет добиваться высоких показателей эффективности работы.
В практической деятельности цикл PDCA применяется многократно с различной периодичностью. При выполнении основной деятельности цикл PDCA применяется с периодичностью циклов отчетности и планирования. При выполнении корректирующих действий длительность PDCA может быть меньше или больше длительности циклов отчетности и планирования и устанавливается в зависимости от характера, объема, длительности и содержания мероприятий по устранению причин отклонения [3, 4].
2.3 Применение цикла Шухарта-Деминга к автоматизации обработки изображений
В данной работе рассматривается возможность применения цикла PDCA к автоматизации процесса обработки геопространственных данных.
Процесс автоматизации обработки изображений представляет собой проектирование и создание алгоритма выполнения той или иной задачи по обработке геопространственных данных, использование полученного алгоритма для написания программы по обработке, и, наконец, внедрение самой программы. Таким образом, весь процесс можно разделить на несколько уровней, в которых каждый последующий входит в предыдущий: 1. проектный; 2. характеристический; 3. программный.
На проектном уровне (Рис. 2) формулируются и определяются цели автоматизации, а именно, какую конкретно операцию или группу операций необходимо автоматизировать и для какой цели, и какие результаты ожидается получить на выходе.
Рис. 2. Проектный уровень
На этапе планирования необходимо определить набор характеристик, которыми будет обладать конечный продукт, и выделить среди них те, которые будут наиболее приоритетны при создании алгоритма и/или программы. Также, нужно продумать общую структуру будущего продукта.
На этапе действия происходит непосредственно создание алгоритма обработки, а также написание и внедрение программного обеспечения. Ниже, данный этап будет рассмотрен подробнее.
Этап проверки посвящен финальному тестированию программного обеспечения и сравнение полученных в ходе тестирования результатов с результатами, запланированными на начальном этапе. Если имеется несоответствие, что проводится анализ причин отклонения текущих результатов от ожидаемых.
На этапе воздействия проводятся коррекция, то есть устранение причин текущего несоответствия, и необходимые корректирующие действия, то есть мероприятия, направленные на устранение причин несоответствия в дальнейшем. Это может быть неправильная или неточная постановка цели или определение характеристик, ошибка или неточность на этапе создания алгоритма, баг или неожиданный результат в коде программы или различные ошибки при внедрении.
Все эти этапы могут быть декомпозированы на более простые. Однако так как в данной работе рассматривается конкретно процесс обработки геопространственных данных, будет декомпозирован только этап действия для каждого уровня процесса обработки.
Этап действия на проектном уровне можно декомпозировать на четыре этапа, которые также представляют собой этапы цикла Деминга. На этом уровне рассматриваются характеристики, выбранные на стадии планирования проектного уровня, поэтому этот уровень рассмотрения называется характеристический (Рис.3).
Рис.3. Характеристический уровень
На этапе планирования сначала берется характеристика с наивысшим приоритетом, и определяется, какие действия необходимо предпринять, чтобы успешно ее имплементировать. Нужно выяснить критерий допустимости этой характеристики, то есть минимально допустимый уровень или значение для реализации этой характеристики. Другими словами, необходимо ответить на вопрос «Как мы узнаем, когда эта характеристика готова к внедрению?». Далее идет прототипирование, что включает создание диаграмм, графиков работ по созданию программного обеспечения по заданным характеристикам.
На этапе действия происходит приемочное тестирование для текущих критериев допуска, а также написание кода программы для автоматической обработки.
На этапе проверка проводится анализ результатов приемочного тестирования, а также обрабатываются результаты обратной связи с тестером или пользователем, если данная процедура имела место быть. При возникновении какого-либо несоответствия проводится анализ его причин.
На этапе воздействия либо проводится коррекция, либо цикл начинается заново, но уже со следующей по приоритету характеристикой, пока все характеристики не будут проанализированы таким образом.
В данном случае, этап действия также может быть декомпозирован на четыре более простых стадии. Эти стадии посвящены написанию фрагментов кода программы, ответственных за внедрение каждой характеристики, рассмотренной на характеристическом этапе.
На этапе планирования программного уровня (Рис.4) пишется модульный тест, который используется для проверки корректности данного блока кода.
Рис.4. Программный уровень
На этапе действия происходит написание блока кода программы, который отвечает за внедрение выбранной характеристики.
На этапе проверки проводится анализ результатов модульного тестирования, а так же проводится проверка требуемых свойств и характеристик только что созданного фрагмента кода, выявляются всевозможные отклонения, неточности и ошибки.
На этапе воздействия либо проводится коррекция, либо цикл начинается заново и пишется следующий блок кода, ответственный за внедрение следующей характеристики. Цикл завершается, когда для всех существующих характеристик написаны и успешно протестированы фрагменты исходного кода.
Таким образом, на выходе получается цельная программа, которая реализует все характеристики и алгоритмы по обработке геопространственных данных.
В общем случае, схема автоматизации обработки изображений, основанная на цикле Шухарта-Деминга (далее система АОИ), представлена на рисунке 5. Сотрудник задает требуемые параметры обработки. Система АОИ автоматически производит обработку изображения, проверяет результаты обработки на наличие ошибок в соответствии с запрограммированными алгоритмами и выдает полученные данные пользователю, который либо проводит корректирующие действия, изменяя параметры обработки, либо принимает результат и цикл завершается.
Рис.5. Схема автоматизации обработки изображений на основе цикла Деминга
3.Выводы
В данной работе была предпринята попытка применить цикл Шухарта-Деминга к процессу автоматизации обработки геопространственных данных. Внедрение данного цикла дает весьма глубокое представление о подпроцессах и этапах данной операции. Однако данный подход требует доработки, в связи со слабой проработанностью последних этапов и всего подхода в целом.
Литература:
- Харук В.И., РэнсонК.Дж., Им С.Т., Федотова Е.В. Оценка влияния разработок золота на состояние таежных территорий Средней Сибири по данным ИСЗ «Landsat-7» // Исследования Земли из космоса, 2001, №6, с. 68-81;
- Деминг Э.У. Выход из кризиса. Новая парадигма управления людьми, системами и процессами. — М.: «Альпина Паблишер», 2011. — 400 с.
- Клещев А.С. Парадигма автоматизации интеллектуальной профессиональной деятельности. Часть 1. Особенности интеллектуальной профессиональной деятельности. / А.С. Клещев, М.Ю. Черняховская, Е.А. Шалфеева// Онтология проектирования. – 2013. - №3. – С. 53–69;
- Репин В.В., Елиферов В.Г. Процессный подход к управлению. Моделирование бизнес-процессов. — М.: РИА «Стандарты и качество», 2008. — 408 с;
- Волкова Г.Д., Новоселова О.В., Григорьев О. Г. Исследование методологий, методов и подходов, применяемых при создании прикладных автоматизированных систем.// Межотраслевая информационная служба: научно-методический журнал. М.: ФГУП «ВИМИ». 2014, №4(169). С.19-31.
