Разработка методологических основ структурно-параметрического моделирования производства изделий радиоэлектроники тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.22, доктор технических наук Баскин, Владимир Анатольевич

• Баскин, Владимир Анатольевич
• доктор технических наук
• 2005

Оглавление диссертации доктор технических наук Баскин, Владимир Анатольевич

Условные обозначения и сокращения.

Введение.

Глава 1. Методология проектирования современных КИС.

1.1. Основные понятия и определения проектирования КИС.

1.2. Краткий обзор развития массовых ИС.

1.3. Эволюция современные КИС предприятия.

1.4. Недостатки стандартизации и проектирования КИС.

1.5. Выводы по главе 1. Постановка задач исследования.

Глава 2. Разработка и исследование теоретических основ моделирования архитектуры производства ИРЭ.

2.1. Проблемы описания ИО СВС и технологий ИРЭ.

2.2. Исследование принципов моделирования архитектуры СВС.

2.3. Разработка математической модели описания рабочего места.

2.5. Разработка дерева классификации технологий и ресурсов СВС.

2.6. Выводы по главе 2.

Глава 3. Разработка и внедрение методологических основ проектирования ИОКИС.

3.1. Методология технологического развития производства ИРЭ.

3.2. Постановка задач математического моделирования ИО КИС.

3.3. Разработка методов структуризации и оценивания данных ИО.

3.4. Разработка методов интеграции данных ИО.

3.5. Модели и форматы подготовки исходных данных ИО КИС.

3.6. Выводы по главе 3.

Глава 4. Разработка и внедрения алгоритмов формирования архитектуры ИО КИС.

4.1. Общие требования к структуре и функциям ИО КИС предприятия.

4.2. Анализ традиционных и предлагаемых методов описания ИО.

4.3. Разработка методов спецификации кортежей и портретов ИО КИС.

4.4.Разработка алгоритмов структуризации данных ИО.

4.5. Разработка структуры электронного архива ИО КИС.

4.6. Выводы по главе 4.

Глава 5. Разработка и внедрение методов диагностики несоответствий объектов контроля.

5.1. Недостатки действующих систем анализа и диагностики НОК.

5.2. Разработка формальной модели Т-операции.

5.3. Разработка алгоритма анализа данных о НОК.

5.4. Применение ИО мониторинга для решения задач СД НОК.

5.5. Система менеджмента качества и диагностики несоответствий.

5.6. Разработка и внедрение программы анализа значимости НОК.

5.7. Выводы по главе 5.

Глава 6. Разработка и внедрение программно-методического комплекса СП-методологии.

6.1. Основные эксплуатационные характеристики программно-методического комплекса.

6.2. Структура данных информационной системы ПМК.

6.3. Особенности реализации информационной системы ПМК.

6.4. Редактирование таблиц данных ПМК.

6.5. Формирование маршрута.

6.6. Работа с разделами и подразделами ПМК.

6.7. Выводы к главе 6.

Глава 7. Разработка математических и СП-моделей производства.

7.1. Основные показатели предприятий и технологий.

7.2. Разработка алгоритмов СП-моделирования технологий.

7.3. Пример структурно-параметрического и математического описания технологии.

7. 4. Методы спецификации кортежей и параметрических портретов.

7.5. Информационное и организационное взаимодействие РМ.

7.6. Методы верификации портретов и кортежей ИО КИС.

7.7 Форматы сбора данных ИО для поддержки мониторинга, менеджмента качества и диагностики несоответствий.

7.8. Выводы по главе 7.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методологических основ структурно-параметрического моделирования производства изделий радиоэлектроники»

Актуальность темы. Динамичное развитие современного производства изделий радиоэлектроники (ИРЭ) невозможно без корпоративной информационной системы (КИС), обеспечивающей решение задач планирования, контроля качества, диагностики и устранения несоответствий объектов контроля (НОК) требованиям стандартов ISO, ГОСТ Р ИСО и CALS-методологии проектирования КИС. Применение этих стандартов и КИС облегчает сертификацию продукции и выход на потребительские рынки. Однако высокая стоимость и трудоемкость современных КИС (цена программ до 5 $ млн., цикл разработка-внедрение до 5 лет, для эксплуатации требуется до 150 специалистов) практически исключают возможность их применения на малых и средних предприятиях. Информационное обеспечение (ИО), являясь ядром любой КИС, на 90% определяет её актуальность, стоимость и эффективность. Тем не менее, до настоящего времени нет приемлемых для практики методов формального описания и технико-экономического обоснования архитектуры ИО, отчего КИС постоянно находятся в стадии доработки и освоения [4-10]. Проблема создания адекватного ИО стала ключевой для повышения эффективности КИС.

Цель диссертации - научное обоснование актуальности разработки и программной реализации новой методологии проектирования КИС, основанной на структурно-парамегрическом описании, моделировании и синтезе архитектуры ИО АСУ предприятия и технологии ИРЭ (СП-методология). СП-методология ориентирована на улучшение показателей архитектуры АСУ за счет: системы оперативной диагностики и устранения несоответствий и слабых звеньев производства; портретного отображения качества работы каждого звена производства и управления; трехуровневого управления (РМ, подразделение, предприятие); исключения избыточных и громоздких описаний Т-процессов без потери исходной информации; экономического стимулирования персонала по достигнутым показателям.

Для достижения цели разработаны методологические основы проектирования архитектуры ИО КИС:

• минимально необходимый пакет документов предприятия, регламентирующих деятельность персонала на каждом АРМ, включая пособия по моделированию портретов качества производства ИРЭ;

• универсальная структурно-параметрическая и математическая модель Т-операции как «атомарной» ячейки, из которой формируются СП-портреты качества РМ, подразделений и всего предприятия;

• типовые форматы троек множества показателей функций и технологий производства, контроля и управления;

• универсальный алгоритм диагностики вида, места и причины НОК;

• обобщенная схема информационных потоков и алгоритм технико-экономического проектирования конкурентоспособной технологии;

• программно-методический комплекс (ПМК) подготовки и применения архитектуры ИО ПМК для решения информационно-организационных и технико-экономических задач.

Методы исследования Теория множеств; исследование операций; теория вероятностей; информационное моделирование; классификация, кодирование и идентификация показателей СВС; техническая диагностика; системотехника и системный анализ; теория метаинформации и др.

Научная новизна работы:

Разработаны, исследованы и описаны типовые модели, методы и алгоритмы методологии структурно-параметрического (СП-) моделирования деятельности сложных вложенных систем (СВС) на примере архитектуры ИО АСУ производством ИРЭ.

Установлено подобие архитектуры ниже и выше стоящих вложенных подсистем СВС - показа!елей структуры, функций, связей и эффективности

- на всех уровнях управления. Использование подобия позволяет четко определять статус, функции и необходимые ресурсы на всех уровнях, в том числе подсистем нижнего уровня, статус которых слабо определен для частных, и особенно для малых предприятий.

В основу СП-моделирования и математического описания производства ИРЭ, содержащего десятки тысяч строк показателей, положен аппарат теории множеств. Разработаны форматы сопоставимых портретов качества производства, контроля и управления для извлечения нужных данных из документов и внешних сетей. Портреты содержат структурированные подмножества компонентов информационного, организационного, материального и экономического обеспечения, а кортежи включают подмножества процессов, результатов и ресурсов. Универсальная таблица кодирования и идентификации обеспечивает автоматическую кодировку, структуризацию и архивацию вводимых данных по всем уровням управления и маршрутам производства ИРЭ.

Разработан программно-методический комплекс (ПМК), реализующий методы и алгоритмы СП-методологии на основе портретного отображения производственной, контрольно-аналитической и управленческой деятельности персонала на всех уровнях предприятия.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

Методология структурно-параметрического моделирования и синтеза архитектуры ИО автоматизированного производства радиоэлектроники, основанная на портретном отображении функций производства U(X,Y,Z), контроля W(X,Y,Z) и управления V(X,Y,Z), реализуемых на уровне рабочего места Spm, подразделения Бподр и предприятия 8Предпр

Портрет качества Spm формируется по правилам, логике построения и гармонизации информационных, организационных, технологических и экономических показателей ИО АСУ. Как собирательный образ функций управления, ИО складывается по данным портретов S|>m и Т-операций, 8подр и Т-процессов, 8Предпр и Т-маршрутов. Портреты используются при распределении функций и ответственности персонала, оценке качества и эффективности SpM, 8Подр и вподр, при диагностике и устранении НОК.

Унификация архитектуры ИО АСУ основана на подобии и регулярности повторения показателей ниже и выше стоящих подсистем СВС, на допустимых отклонениях от состава и величины портретных показателей, вызванных спецификой организации вложенных подсистем и ресурсов. Эти принципы позволили унифицировать: СП-модели функций производства, контроля и управления на всех уровнях; правила построения по данным ИО АРМ - архитектуры АСУ подразделений и предприятия; форматы спецификации портретов ИО АСУ. По форматам автоматически корректируется состав и величина показателей, вызванные изменениями документации или результатами моделирования архитектуры ИО КИС.

Система программной диагностики места, времени, вида и причины несоответствия Т-операций по данным портретов и кортежей позволяет высвобождать рабочее время персонала от рутинной работы с компьютерной информацией для работы по устранению и предупреждению НОК.

ПМК СП-методологии реализует алгоритмы моделирования и технико-экономического проектирования продукции и технологий по данным портретов и кортежей, а также внешней информации об отечественных и зарубежных аналогах [11]. ПМК легко инсталлируется на все стандартные программно-технические платформы АРМ, что облегчает его адаптацию к действующим информационным системам на предприятии.

Практическая значимость работы состоит в оценке возможности инсталляции и внедрения ПМК СП-методологии на инновационные, производственные и коммерческие предприятия различных форм собственности и видов деятельности, в оценке конкурентоспособности, универсальности и эффективности ПМК. Наиболее акгуальными из этих вопросов являются:

У может ли ПМК составить конкуренцию зарубежным КИС и стать первым отечественным аналогом КИС массового применения; г насколько универсальным и достаточным является предложенный в работе набор методических, организационных, технологических и экономических документов для формирования и применения архитектуры ИО ПМК на различных предприятиях, фирмах и организациях; какова готовность ПМК к применению в организациях социальной, производственной и рыночной инфраструктуры для решения плановых, проектных, контрольно-аналитических, диагностических и управленческих задач (отраслевых, межотраслевых, региональных и межрегиональных).

Основные результаты диссертации опубликованы в 41 научном труде автора, в том числе в 13 работах без соавторов [3,4,7,9, 10, 11, 14, 16, 17,18, 19, 20, 21 ]. Теоретические результаты, полученные лично автором, отражены в 10-ти работах без соавторов [3,4,7,9,10, 11, 14, 16, 17, 18] и в 12 работах с соавторами [1, 2, 5, 6, 8, 12, 15, 23, 25, 26, 29, 30]. Научно- методические, прикладные и практические руководства - в работах [13,22, 24, 27, 28, 31, 32, 33, 34]. Результаты внедрения разработок описаны в научно-технических отчетах по разработке и внедрению методологических основ моделирования, оценивания и оптимизации показателей сложных процессов и объектов - в работах [35-42].

Реализация научно-технических результатов работы.

По теме диссертации выполнены три конкурсных проекта в Департаменте поддержки и развития малого предпринимательства Москвы. Под руководством автора разработаны и внедрены: 1) научно-технические основы структурно-параметрического описания инновационных малых предприятий (2003г); 2) информационное обеспечение АСУ малых предприятий (2004г); 3) программно-методический комплекс для решения задач мониторинга, менеджмента качества и сертификации малых предприятий (2005г).

В 2005 - 2006 гг. ПМК инсталлирован на программно-технические платформы 6-ти автоматизированных предприятий: Центр подготовки предприятий к сертификации по стандартам ISO и ГОСТ Р ИСО, Молодежный центр профессионального обучения ОАО «Технопарк-Зеленоград», ОАО «Радиофизика», ООО «Интех-АБ», ЗАО «БИОСС», ЗАО «НТ МДТ», ГУП «Элвис» (соответствующие акты и справки прилагаются).

Разработан пакет научно-методических пособий и руководств по обучению персонала методам структурно-параметрического описания портретов качества рабочих мест, подразделений и предприятия, освоению и применению ПМК для решения практических задач на каждом АРМ.

Лично автором подготовлены, прошли экспертизу, обсуждены в правительстве Москвы и рекомендованы к реализации проект и технико-экономическое обоснование "Разработка и внедрение автоматизированной системы менеджмента качества и управления малым предприятием по стандартам ISO и ГОСТ Р ИСО".

Приоритет автора диссертации по разработке метода структурно-параметрического описания подтвержден положительным экспертным заключением по охраноспособности в РФ на «Способ структурно-параметрического описания процессов и объектов контроля» от 09.11.2004г. и уведомлением РОСПАТЕНТА [1] от 29.09.2005.

Апробация работы. Методологические основы СП-моделирования предприятий и технологий радиоэлектроники апробированы в докладах автора, обсуждавшихся на Международных форумах, на Межотраслевых и Всероссийских выставках-совещаниях и на отраслевых научно-практических конференциях и выставках по электронике и информатике [18, 21, 26, 27, 36, 38,39].

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, общих выводов, списка литературы из 146 наименований и приложения. Материал изложен на 225 страницах, включая 37 рисунков, 14 таблиц и 6 алгоритмов.