Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,737

К ВОПРОСУ РЕАЛИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОДУКЦИИ

Губарев А.В. 1 Фатькин В.А. 1
1 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Рязанский государственный радиотехнический университет», Рязань
В статье рассматривается методологический подход к реализации композиционного проектирования продукции на основе технологии информационного обеспечения. Проведен сравнительный анализ композиционного и декомпозиционного подходов к проектированию. Рассмотрена проблема координации локальных решений при проектировании продукции, процессов и систем, а так же предложены пути их решения, основанные на применении информационных технологий. Обоснована необходимость применения общей базы данных моделей (в том числе критериальных) элементов систем, узлов продукции и т.д., разработанных специализированными системами автоматизированного проектирования, при разработке оптимальной структуры проектируемых сложных продукции или системы. Показана роль информационной среды управления, как элемента передачи, обработки, получения и хранения информации при организации работ с предприятиями смежниками.
общая база данных
композиционное проектирование
информационные технологии
1. Гольдин В.В. Информационная поддержка жизненного цикла электронных средств: монография / В.В.Гольдин, В.Г. Журавский, А.В.Сарафанов, Ю.Н. Кофанов - М.: Радио и связь, 2002. - 379 с.
2. Губарев А.В. Разработка динамической модели композиционного проектирования продукции и совершенствования технологической системы на основе информационного обеспечения / А.В. Губарев, В.А. Фатькин // Вестник РГРТУ. – 2009. – №2. – С. 64-68.
3. Губарев А.В. Совершенствование системы менеджмента качества организации на основе улучшения ее информационного обеспечении: Автореф. дис. канд. техн. наук. – Брянск, 2010. – 20 с.
4. Лазарев И.А. Композиционное проектирование сложных агрегативных систем / И.А. Лазарев. – М. Радио и связь, 1986. – 321 с.
5. Фатькин В.А. Исследование и разработка методов оценки технического уровня и качества технологических систем на основе композиционного проектирования, Автореф. дис. канд. техн. наук. – Москва, 1995. – 23с.
 

При решении задач информационного обеспечения композиционного проектирования продукции возникают трудности коорди­нации принимаемых локальных решений в процессе проекти­рования и производства продукции и систем, а также организации ресурсного, кадрового, информационного обеспечения и т.д.

Проблема координации может быть решена при централизации процесса принятия решений, но это противоречит принципам специализации (ни один из раз­работчиков сложной продукции или систем не может обладать одновремен­но глубокими и детальными знаниями во всех областях тех­ники и технологии, используемых при разработке наукоемкой продукции или систем.) Поэ­тому при существующей технологии проекти­рования используется метод последовательного согласования локальных решений.

На начальном этапе проектирования руководители осуществляют управляющие воздействия, в виде выдачи технических заданий на основе требований заказчика всем исполнителям на разработку технических предложений по каждому элементу создаваемой продукции или системы, а также процессов обеспечения и поддержки разработки и производства в соответствии с выбранным общим замыслом. Так как на этом этапе проектирования еще не известны локальные технические решения, которые будут предложены исполнителями, в том числе организациями-разработчиками, то указанные управляю­щие воздействия отражают общие технические тре­бования к разрабатываемым элементам с учетом нормативных ограничений на численные значе­ния критериальных показателей [1, 4].

На основе этих общих требований исполнителями разрабатываются технические предложения, т.е. предлагаются некоторые технические решения. При подготовке технических предложений оптимальное решение может быть достигнуто только на основе взаимных согласований, а для этого необходимо совместное рассмотрение всех элемен­тов проектируемой продукции или системы, а также процессов поддержки разработки и производства посредством использования технологий информационного обеспечения и общей базы данных. Эта задача не может быть решена каждым исполнителем в отдельности, а руководители (заказчики) могут не располагать достаточной для этого ин­формацией. Поэтому естественным стремлением является ло­кальная оптимизация по принятым показателям каждого предлагаемого технического решения на уровне элементов проектируемой продукции или системы, а также элементов поддержки и обеспечения разработки и производства.

Последующий этап проектирования предполагает коррек­тировку руководителями (заказчиками) управляющих воздействий для каждого исполнителя (организации разработчика) с учетом предложен­ных ими решений. Для выбора оптимального согласованного решения необходимо располагать моделями предложенных элементов, устройств, решений, которые размещаются в общей базе данных, отражающими ожидаемое изменение кри­териальных показателей соответствующих элементов разра­батываемой продукции или системы, а также элементами процессов поддержки и обеспечения при варьировании их параметров.

При этом корректировка управляющих воздействий, сводится к одобре­нию предложенных решений, если они удовлетворяют при­нятым ограничениям, или к требованию подготовки нового технического предложения (в противном случае).

При данном методе проектирования выбирае­мые решения могут быть наилучшими по принятым показате­лям только для множества рассмотренных решений.

Из-за недоиспользования потенциальных возможностей по до­стижению высоких технико-экономических показателей раз­рабатываемых наукоемких продукции или систем за счет выбора на начальных этапах проектирования наиболее рациональной организации, требуется создание новой методологии проектирования, обеспечивающей конструктивное решение проблемы координации локальных реше­ний в процессе разработки сложных продукции или систем, в том числе с использованием перспективных стандартизованных технологических решений.

Как уже был отмечено, централизацией не может быть решена проблема координации процесса принятия решений при разработке сложной продукции или системы, так как этому препятствует объективная необходимость специализации проектных подразделений.

Это противоречие может быть разрешено путем интегрирования в орга­низации знаний и опыта всех исполнителей, т.е. создания общей базы данных и внедрения технологий информационного обеспечения и придания организации способности преодолевать междисципли­нарные барьеры при выборе оптимального решения относительно разрабатываемой продукции или системы. Формируемая общая база данных должна содержать моде­ли возможных локальных решений.

Данные модели должны отражать наряду с характе­ристиками операций, выполнение которых может обеспечить соответствующее качество элементов, узлов, продукции, процессов, зависимости критериальных по­казателей этих элементов, узлов, продукции, процессов поддержки и обеспечения от параметров реализуемого про­цесса, а также признаки совместимости локальных решений. Для достаточно полного и адекватного описания характеристик требуется использование критериальных и функциональных моделей. Под критериальной моделью элемента, узла, продукции, процесса в данном случае понимается их математическое опи­сание, содержащее принятые критериальные показатели, параметры элемента, узла, продукции, процесса (заданные и варьируемые параметры) и связи между ними в виде аналитических зависимостей (уравнений связей) [4].

Модель элемента, узла, продукции, процесса, включаю­щая критерии эффективности, является математическим вы­ражением цели решаемой оптимизационной задачи и, следо­вательно, соответствует содержанию операций оптимальной композиции наукоемкой продукции или системы.

Разработка указанных моделей элементов, узлов, продукции, процессов должна осу­ществляться исполнителями в соответствии с их специализацией на основе проводимых исследований и разработок, а также информации из общей базы данных. В своей совокупности разработанные модели эле­ментов общей базы данных должны отражать достиг­нутые технические и технологические возможности, которые могут быть использованы при создании разрабатываемой сложной продукции или системы.

Число вариантов структурной организации разрабаты­ваемой наукоемких продукции или системы, которые могут быть сформированы при рассмотрении всего располагаемого мно­гообразия элементов общей базы данных крайне велико. Поэтому формирование и оценка этих вариантов могут быть осуществ­лены только с помощью технологий информационного обеспечения. Для этого необходимо располагать автоматизированными методами направленного формирования формального отображения оптимальной структуры проектируемой сложной продукции или системы с заданными свойствами из моделей элементов, рас­полагаемых в общей базе данных [1, 2].

В настоящее время коммуникации в организации основаны на передаче, обработке, получении и хранении информации, которая является основным элементом информационной среды управления (ИСУ). Целесообразно сформулировать и реализовать принципы построения ИСУ и организации управленческого труда для предприятий-смежников. Это следующие принципы:

  • регламентации и стабильности процессов, предусматривающие разработку методологических инструкций и положений по вопросам построения и функционирования систем информационного обеспечения и поддержки композиционного проектирования для предприятий - смежников;
  • гибкости построения ИСУ, т. е. создания информационных систем предприятий, не требующих коренной перестройки при освоении или модернизации продукции;
  • адаптации работников предприятий-смежников к ИСУ, предусматривающие обучение персонала новым методам работы;
  • адаптации информационной системы к работникам аппарата управления, основанные на разработке системы электронного документооборота в реальном масштабе времени в соответствии с требованиями нормативной документации и пожеланиями персонала;
  • горизонтальной интеграции процессов управления для устранения барьеров между предприятиями-смежниками и барьеров между службами внутри предприятий на основе интегрированной информационной системы при реализации концепции композиционного проектирования;
  • вертикальной интеграции для усиления взаимодействия между уровнями управления предприятий-смежников для обеспечения оптимизации процесса согласования и принятия решений;
  • альтернативности управленческих решений, т.е. формирования оптимальных решений для предприятий-смежников с помощью методов моделирования производственных процессов и разработке их вариантов с последующим размещением их в общей базе данных;
  • интеграции и кооперации труда при создании локальных систем, и построения интегрированной системы эффективного обмена информацией.

Информационные технологии при выполнении указанных принципов служат средством интеграции данных на всех этапах жизненного цикла продукции, и формируют рабочую среду работников предприятий. Представляя каждому пользователю необходимую информацию и получая от него актуализированные данные, решая вопросы согласования и утверждения документов, система позволяет осуществлять оперативное управление производственными процессами на уровне предприятий-смежников. На предприятиях появляется возможность оценки процессов, т.е. измерения их качества. При оценке процессов рассматриваются процессы, существующие в организации, а также процессы предприятий-смежников, являющиеся для них входами и выходами, и определяется их эффективность для достижения поставленных целей [5].

В результате создания единой, достоверной и доступной информационной базы создаются предпосылки оперативного проведения работ:

  • по хранению данных и документов;
  • управлению составом изделия;
  • оперативному управлению производством;
  • координации работ по техобслуживанию изделий;
  • управлению качеством.

Предприятия-смежники при этом формируют посредством интегрированной информационной системы «виртуальное» предприятие [1].

Следует отметить, что при декомпозиционном под­ходе проектирование сложной продукции или системы в рамках «виртуального» предприятия начинается с эвристи­ческого или эмпирического выбора некоторой возможной структуры этой продукции или системы с последующей подготовкой техни­ческих предложений на разработку ее элементов, то в данном случае оно осуществляется автоматизированными методами организация оптимальной для заданных условий структу­ры этой продукции или системы из элементов, хранящихся в общей базы данных. Эта база данных отражает реально располагаемые возможности в разработке элементов продукции или системы, а также процессов материально-технического, кадрового, информационного обеспечения и т.д. рассматриваемо­го класса на основе достигнутых знаний в соответствующих областях науки и техники. Таким образом, при предлагаемом подходе к проектированию сложных продукции или систем, а также процессов используется как бы обратный (по срав­нению с декомпозиционным проектированием) принцип ор­ганизации операций подготовки и принятия решений. Поэто­му такой подход является усовершенствованным на основе технологий информационного обеспечения методом композиционного проектирования.

Для сравнения на рисунке 1 показаны последовательности операций на начальном этапе разработок сложных продукции или систем при декомпозиционном и композиционном ме­тоде их проектирования.

Если при декомпозиционном проек­тировании организацией выставляются проектным бюро и организациям задания на подготовку техни­ческих предложений по элементам создаваемой сложной продукции или системы и ими вырабатываются локальные проектные реше­ния, то при композиционном проектировании бюро и организации деле­гируют накопленные знания организации в форме моделей (в том числе и математических) элементов, узлов, продукции, агрегатов.

pic

Рисунок 1 - Последовательность операций разработки технического задания при декомпозиционном (а) и композиционном (б) проектировании сложных продукции и систем на основе технологий информационного обеспечения

На этой основе осуществ­ляется синтез автоматизированными методами оптимального варианта по­строения создаваемой сложной продукции или системы. После этого проектным подразделениям (организациям) выда­ются технические задания на разработку элементов, узлов, процессов изготовления создавае­мой сложной продукции или системы с указанием выбранного варианта их технического исполнения и численных значений их парамет­ров, соответствующих условиям оптимального компромисса на уровне продукции или системы в целом с учетом суммарного эффекта. В связи с развитием вычислитель­ных сетей и технологий информационного обеспечения может быть реализована более эффективная фор­ма организации оптимального композиционного проектиро­вания, основанная на объединении локальных систем автоматизированного проектирования в едином информационном пространстве.

В этом случае модели (в том числе и математические) элементов, узлов, продукции, процессов разрабатываются специализиро­ванными системами автоматизированного проектирования пу­тем обработки результатов расчетов ожидаемых значений критериальных показателей элементов, узлов, продукции, процессов, при изменении их параметров, во всем диапазоне допустимых их значений для всего многообразия возможных на данном уровне знаний и техно­логии вариантов конструктивного исполнения этих элементов, узлов, продукции. Разработанные модели систематизируются в общей базе данных системы информационного обеспечения с отражением признаков функциональной совместимости локальных решений, образуя проблемно-ориентированную базу данных. Сопряжение различных баз данных позволяет сформировать общую базу данных, используемую в процессе композиционного проекти­рования разрабатываемых наукоемких продукции или систем определенного класса. При этом вычислительные возможности такой автома­тизированной системы оптимального композиционного проектирования возрастают, так как используется вычислитель­ная мощь всех технологий информационного обеспечения и систем автоматизированного проектирования [3].

Результативность композиционного проектирования в зна­чительной степени зависит от универсальности использован­ного принципа декомпозиции располагаемой общей базы данных и от ее полноты. Декомпозиция общей базы данных по признаку возможной реализации (при достигнутом уровне знаний) эле­ментарных операций преобразования и передачи энергии, вещества и информации (ее содержательного аспекта) позволяет осуществлять композицию сложных продукции и систем различного назначения из универсальных формальных элементов, узлов. Детальное конструктивное исполнение элементов разрабатываемой продукции или системы уточняется на последующих этапах технического проектирования. Это создает достаточно стро­гую основу для реализации оптимального композиционного проектирования.

Рецензенты:

Протасьев Виктор Борисович, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Инструментальные и метрологические системы», Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тульский государственный университет», г.Тула.

Каширин Игорь Юрьевич, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры Информатика и вычислительная техника», Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Рязанский государственный университет имени С. А. Есенина», г.Рязань.


Библиографическая ссылка

Губарев А.В., Фатькин В.А. К ВОПРОСУ РЕАЛИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОДУКЦИИ // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 6.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=8038 (дата обращения: 26.05.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252