Разработка подсистемы организации и скользящего планирования АСУТПП энергетических котлоагрегатов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат технических наук Романов, Алексей Александрович

• Романов, Алексей Александрович
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Романов, Алексей Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1 ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОДДЕРЖКИ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКОЙ ПРОИЗВОДСТВА.

1.1 Анализ проблем управления технической подготовкой производства в котлостроении.

1.2 Методические подходы к созданию АСУТПП с использованием CALS технологий.

1.3 Современные системы, используемые в процессе технической подготовки производства.

1.4 Выводы к главе 1.

Глава 2 РАЗРАБОТКА ПОДСИСТЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ И СКОЛЬЗЯЩЕГО ПЛАНИРОВАНИЯ В АСУТПП ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОТЛОАГРЕГАТОВ.

2.1 Общая структура системы АСУТПП энергетических котлоагрегатов.

2.2 Организация конструкторской подготовки производства энергетических котлоагрегатов.

2.3 Организация технологической подготовки производства энергетических котлоагрегатов.

2.4 Минимизация продолжительности ТПП энергетических

• котлоагрегатов.

Выводы к главе 2.

Глава 3 РЕАЛИЗАЦИЯ ПОДСИСТЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ И СКОЛЬЗЯЩЕГО ПЛАНИРОВАНИЯ В АСУТПП ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ

КОТЛОАГРЕГАТОВ НА ПК «СИБЭНЕРГОМАШ».

3.1 Функциональное моделирование процесса технической подготовки производства при помощи методологии IDEF0.

3.2 Моделирование процессов технической подготовки производства в среде iMAN.

3.3 Организация технической подготовки производства ТДМ.

3.4 Выводы к главе 3.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка подсистемы организации и скользящего планирования АСУТПП энергетических котлоагрегатов»

Актуальность темы исследования. Переход к рыночной экономике поставил российские промышленные предприятия в зависимость от ряда факторов, влияние которых они не испытывали в период плановой экономики. Основной проблемой, стоящей в настоящее время перед отечественной промышленностью является повышение конкурентоспособности производимой продукции, которая обостряется с учетом повышения сложности и ре-сурсоемкости производства. В этих условиях возникает необходимость согласованной работы между всеми участниками производства по этапам жизненного цикла (ЖЦ) изделия.

Одним из наиболее важных этапов ЖЦ машиностроительных изделий является этап технической подготовки производства. Значимость его заключается не только в том, что на этом этапе формируется концептуальный облик будущего изделия, но и в том, что именно на этапе технической подготовки создаются точные геометрические модели, отдельных узлов и всего изделия, а также проектная документация, которые в совокупности определяют последующие этапы ЖЦ изделия.

Задача эффективного управления технической подготовкой производства (ТПП) может быть решена на основе современных CALS-технологий. Данное направление является одним из основных в концепции научно-технической Подпрограммы «Управление качеством продукции и услуг» программы «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» и перечислено в перечне критичных технологий России. Вопросы применения технологий информационной интеграции в развитии АСУТПП требуют дальнейших исследований, поэтому работы в этом направлении представляются актуальными.

Цель исследования состоит в теоретическом обосновании, разработке и реализации принципов и подходов информационной интеграции при построении подсистемы организации и скользящего планирования АСУТПП энергетических котлоагрегатов.

Для достижения поставленной цели в диссертации решаются следующие задачи:

1) рассмотреть этапы ЖЦ энергетических котлоагрегатов и выявить основные критерии эффективности процессов ТПП в условиях рыночной экономики;

2) провести анализ методических подходов к созданию АСУТПП с использованием интегрированных информационных технологий;

3) исследовать процессы управления ТПП энергетических котлоагрегатов и предложить математическую модель оценки длительности его этапов с учётом вероятностного характера времени их завершения;

4) разработать математическую модель минимизации длительности ТПП, учитывающую ресурсные ограничения, и соответствующее программное обеспечение;

5) разработать процессную модель организации ТПП энергетических котлоагрегатов и информационное обеспечение скользящего планирования;

6) провести апробацию результатов исследования на предприятии энергетического машиностроения.

Объектом исследования является техническая подготовка производства энергетических котлоагрегатов.

Предметом исследования выступают средства и методы автоматизации управления технической подготовкой производства на основе достижений современных информационных технологий.

Методологическую и теоретическую основу исследования составили труды отечественных и зарубежных ученых в области управления технической подготовкой производства, в области информационных технологий и автоматизации управления, в том числе отечественных ученых Аганбегяна А.Г., Бобко И.М., Владовского И.М., Горанского Г.К., Захарова В.Н., Марчу-ка Г.И., Митрофанова В. Г., Новикова В.В., Норенкова И.П., Павлова В.В., Перегудова Ф.И., Полякова Ю.А., Пятковского О.И., Рапопорта Б.М., Рыбакова А.В., Советова Б.Я., Соломенцева Ю. М., Черемных С.В., Черкасовой

Ю.М. и зарубежных ученых Б. Гейтса, Ф. Тейлора, А. Файоля, М. Хаммера, Д. Харрингтона, Д. Холлингзуорт и др., стандарты CALS-технологий информационной поддержки жизненного цикла изделия, IDEF-технологии моделирования и реинжиниринга бизнес-процессов.

Для решения поставленных задач использованы методы теории управления, системного анализа, теории построения автоматизированных систем, проектирования информационных систем и баз данных, CASE-средства.

Научная новизна проведенного исследования заключается в следующем:

1) на основе анализа ЖЦ энергетических котлоагрегатов и возможностей информационной интеграции процессов TI111 обоснованы основные критерии ее эффективности - повышение степени согласованности проектных и технологических решений и сокращение времени на их разработку;

2) разработаны математическая модель минимизации длительности ТПП энергетических котлоагрегатов с учётом вероятностного характера процессов, ресурсных ограничений и соответствующее программное обеспечение;

3) проведена разработка функциональной подсистемы и информационного обеспечения организации и скользящего планирования длительности процессов ТПП энергетических котлоагрегатов в условиях предприятия энергетического машиностроения.

На защиту выносятся:

1) выбор критериев эффективности ТПП энергетических котлоагрегатов и методические подходы их выполнения с использованием принципов информационной интеграции;

2) математическая модель оптимизации управления ТПП по критерию времени его завершения, с учетом ресурсных ограничений и соответствующее программное обеспечение;

3) результаты разработки процессной модели организации ТПП энергетических котлоагрегатов и использование модели для организации и скользящего планирования конструкторско-технологической подготовки производства энергетических котлоагрегатов в условиях конкретного предприятия.

Практическая значимость результатов диссертационного исследования заключается в том, что они сформированы в виде самостоятельных проектных решений с использованием средств современных информационных технологий. Предложенный в диссертационной работе компонент автоматизированной системы управления Т1111 позволяет руководителю проекта получать информацию о состоянии проекта в режиме реального времени, управлять ходом проекта, и на основе полученной информации вырабатывать решения по повышению его эффективности.

Методические подходы к построению подсистемы организации и скользящего планирования АСУТПП внедрены на конкретном предприятии - ОАО «Энергомашкорпорация» ПК «Сибэнергомаш» и могут быть рекомендованы к внедрению на других машиностроительных предприятиях.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на российских и международных научно-практических семинарах и конференциях: Международная научно-техническая конференция «Новые методологии проектирования изделий микроэлектроники» (г. Владимир, ВлГТУ, 2002), Четвертая Всероссийская научно-техническая конференция «Измерения, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях» (г. Бийск, БТИ, 2003), шестая краевая конференция по математике (г. Барнаул, АГУ, 2003), Седьмой научно-практический семинар «Технологии проектирования и использования информационных систем» (г. Москва, МГТУ, 2004), Пятая научно-практическая конференция «Современные энергетические системы и комплексы и управление ими» (г. Новочеркасск, 2005).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, изложенных на 127 страницах, библиографического списка из 83 источников, 33 рисунков и 19 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Романов, Алексей Александрович

3.4 Выводы к главе 3

С использованием результатов диссертации разработан и внедрен проект подсистемы организации и скользящего планирования в АСУТПП на ПК «Сибэнергомаш».

Разработаны программные средства, дополняющие сетевые базовые программные продукты, в частности, подсистема организации и скользящего планирования.

На основе CALS-технологий обеспечено информационное сопровождение на всех этапах жизненного цикла изделия.

Эффективность внедрения информационных технологий на предприятии заключается в снижении затрат на управление, в т.ч. на сбор, передачу и обработку информации и прежде всего в более оперативном принятии решений. Последние становятся обеспеченными необходимой и своевременной информацией, и принесут больший эффект, который можно оценить на основе отклонения показателей управляемой системы от сложившейся тенденции функционирования после внедрения новой информационной системы.

Предприятие получило возможность накапливать и анализировать опыт управления проектами. В итоге с помощью внедренной подсистемы организации и скользящего планирования на предприятии решены задачи по автоматизации планирования, организации и контроля процессов ТПП с использованием современных информационных технологий

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении для иллюстрации научной новизны и практической значимости работы перечислим ее основные результаты:

1. Рассмотрены основные этапы ЖЦ энергетических котлоагрегатов и выявлены основные критерии эффективности процессов ТПП в условиях рыночной экономики - повышение степени согласованности проектных и технологических решений и сокращение времени на их разработку;

2. Проведен анализ методических подходов к созданию АСУТПП и установлено что в последнее время большее распространение получает подход к созданию адаптивных АСУ на базе типовых проектных решений с использованием современных интегрированных информационных технологий. Использование этого метода при проектировании АСУТПП предполагает применение существующих модульных решений в качестве функциональных подсистем АСУТПП и наличие единой информационной базы;

3. На основе анализа процессов управления ТПП энергетических котлоагрегатов предложена математическая модель оценки длительности его этапов с учётом вероятностного характера времени их завершения;

4. По результатам исследования разработана математическая модель минимизации длительности ТПП с учётом ресурсных ограничений и соответствующее программное обеспечение поиска оптимальных решений, которое было реализовано в среде Excel;

5. Проведена разработка функциональных подсистем и информационного обеспечения организации и скользящего планирования длительности процессов ТПП энергетических котлоагрегатов в условиях конкретного предприятия;

Результаты диссертации используются при конструировании энергетических котлоагрегатов на ОАО «Энергомашкорпорация» ПК «Сибэнерго-маш», что подтверждено соответствующим документом.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Романов, Алексей Александрович, 2006 год

1. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ, М.: Высшая школа, 1989 г. - 367 с.

2. Губанов В.А., Захаров В.В., Коваленко А.Н. Введение в системный анализ. Л.: изд-во ЛГУ, 1988 г. 227 с.

3. Советов Б.Я. АСУ. Введение в специальность. М., 1989 г. 128 с.

4. Советов Б.Я., Цехановский В.В. Автоматизированное управление современным производством. Л.: Машиностроение, 1988 г. — 167 с.

5. Глушков В.М. Введение в АСУ. «Техника», 1972 г. 320 с.

6. Мамиконов А.Г. Кульба В.В. Проектирование подсистем и звеньев автоматизированных систем управления. «Высшая школа», 1975 г. 248 с.

7. Мамиконов А.Г. Теоретические основы автоматизированного управления. М.: Высшая школа, 1994.

8. Тейлор Ф. Принципы научного менеджмента. http://www.ek-lit.agava.ru/books.htm

9. Поспелов Д.А. Ситуационное управление: Теория и практика. М.: Наука, 1986.

10. Файоль А. Общее и промышленное управление. М.: Контроллинг, 1992 г. - 596 с.

11. Гейтс Б. Бизнес со скоростью мысли. Как добиться успеха в информационную эру. М., Владос, 2001 г. 480 с.

12. Брага В.В., Вдовенко Л.А., Савичев Г.Д. и др. Автоматизированные системы управления предприятиями. / Под ред. Титаренко Г.А. «Финансы и статистика», 1983 г. -263 с.

13. Канторович Л.В. Математические методы организации и планирования производства. Л.: Изд-во ЛГУ, 1939 г. - 89 с.

14. Горанский Г. К., Бендерева Э. И. Технологическое проектирование в комплексных автоматизированных системах подготовки производства. М.: Машиностроение, 1981 г.-456 с.

15. Бакластов A.M. Проектирование, монтаж и эксплуатация тепломассообменных установок. -М.: Энергоиздат, 1981 г. 336 с.

16. Гринберг А.С., Колосков В.П., Михалев С.В. и др. Автоматизированные системы управления предприятиями (Методы создания). М.: Энергия, 1978 г. 224 с.

17. Марчук Г.И., Аганбегян А.Г., Бобко И.М. и др. Адаптивная АСУ производством (АСУ "СИГМА"). / Под ред. Марчука Г.И. -М.: Статистика, 1981. -176 с.

18. Экономика, организация, планирование и управление деятельностью промышленного предприятия. / Под ред. И.А.Лисицына. Мн.: Высш. школа,- 1990 г.

19. В. С. Симанков, Е. В. Луценко, В. Н. Лаптев. Системный анализ в адаптивном управлении: Монография (научное издание). /Под науч. ред. В. С. Симанкова. Ин-т совр. технол. и экон. Краснодар, 2001. - 258 с.

20. Евстигнеев В.В., О.И. Пятковский О.И. Технологии искусственного интеллекта в информационных системах хозяйствующих субъектов // Ползу-новский альманах. 1998. с. 16-26.

21. Пятковский О.И. Интеллектуальные компоненты автоматизированных информационных систем управления предприятием. Монография г. Барнаул: АлтГТУ.-1999.-3 51 е.;

22. Гриценко В.И., Паныпин Б.Н. Информационная технология: вопросы развития и применения, Киев: Наукова думка, 1988 г. 272 с.

23. Соломенцев Ю. М., Митрофанов В. Г., Павлов В. В., Рыбаков А. В. Информационно-вычислительные системы в машиностроении CALS технологии. М.: Наука, 2003 г. - 292 с.

24. Норенков И. П., Кузьмик П. К. Информационная поддержка наукоемких изделий CALS технологии. М.: МГТУ им Н. Э. Баумана, 2002 г. - 320 с.

25. Норенков И. П. Основы автоматизированного проектирования. М.: МГТУ им Н. Э. Баумана. 2000 г. 336 с.

26. НИЦ CALS-технологий "Прикладная логистика", http://www.cals.ru/

27. EUCLID3, 2D-3D Drafting and Solid Modeling, Reference Manual: Пер. с англ. EADS MARTA Datavision. 2000.

28. ANSYS, Technical Overview. ANSYS Inc. 1995.

29. SAMCEF. User's Guide in the EUCLID Analyst Environment // TERNL. Heat Transfer Analysis. 1995.

30. Технология in-KEY управления проектными данными. Брук П. 2000 Открытые системы. №9

31. Кулопулос Томас M. "Необходимость Workflow. Решения для реального бизнеса". Пер с англ. "Весть-Метатехнология", 2000. — 384 с.

32. Громов А., Камменнова М., Старыгин А. Управление бизнес-процессами на основе технологии Workflow // Открытые системы. 1997. № 1. http ://www.osp.ru/os/l 997/01 /3 5print.htm

33. Громов А., Каменова М., Шматалюк А. Неизбежность workflow в мире процессов, http://www.pcweek.ru/

34. М .Грувер Э. Зимерс, САПР и автоматизация производства. М: Мир, 1987,397 с.

35. Математика и САПР, под ред. Н.Г.Волкова, М:Мир, 1989, в 2-х книгах.

36. Г.Шпур, Ф.-Л. Краузе, Автоматизированное проектирование в машиностроении. М:Машиностроение, 1988. 646 с.

37. А.А. Ступаненко, САПР технологических операций. Л: Машиностроение, 1988.

38. Абакумов В. Система сопровождения проектных данных IMAN. «Открытые системы», 1996, 5, с. 62-65

39. Joosten S., Aussems G., Duitshof M., Huffmeijer R., Mulder E. WA-12 an Empirical Study about the Practice of Workflow Management. University of Twente Centre for Teleinformatics and Information Technology (1994)

40. Шеер A.B., Бизнес-процессы. Основные понятия, теория, методы / Пер. с англ., М.: Весть, МетаТехнология, 1999.

41. Шеер А.В., Бизнес-процессы. Моделирование бизнес-процессов / Пер. сангл., М.: Весть, МетаТехнология, 2000.

42. Танаев B.C., Гордон B.C., Шафранский Я.М. Теория расписаний. Одностадийные системы. М.: Наука, 1984.

43. Shlaer S. and Mellor SJ. Object-Oriented Systems Analysis. Englewood Cliffs, N-Y: Prentice Hall, 1988.

44. Альперович T.A., Барабанов B.B., Давыдов A.H, Сергеев C.H., Судов Е.В., Черпаков Б.И. Компьютеризированные интегрированные производства и CALS-технологии в машиностроении. М.: ВИМИ, 1999, 512с

45. Дмитров В.И. Опыт внедрения CALS за рубежом. // Автоматизация проектирования. 1997. -№1. - С. 2-9.

46. Дмитров В.И., Норенков И.П., Павлов В.В. К проекту Федеральной Программы "Развитие CALS -технологий в России" // Информационные технологии. 1998.-№ 4. - С. 2-11.

47. Barrett J.L. Process visualisation. Getting the vision right is key // Information systems management. 1994. V.l 1 -N2.

48. Booch G. Object-Oriented Analysis and Design with Applications // Ben-gamin/Cummings, Redword City, С A, USA, 1994.

49. Davenport Т.Н. Business Innovation, Reengineering Work through Information Technology. Boston: Harvard Business School Press, 1993.

50. Harriengton J. Business Process Improvement. N-Y: McGraw-Hill, 1991.

51. Jacobson I. Basic Use-Case Modelling. Report on Object Analysiss Design // SIGS Publications, Inc. 1(2), July-August, 1994.

52. Jacobson I., Ericsson M., Jacobson A. The Object Advantage: Business Process Reengineering with Object Technology // ACM Press. Addison-Wesley Publishing, N-Y: 1995.

53. Jacobson I. Object-Oriented development in an industrial environment // Proceedings of OOPSLA'87. SIGPLAN Notices, 1987, 22 (12).

54. Johansson H., McHugh P., Pendlebury J. and Weeler III W. Business Process Reengineering. Breakpoint Strategies for Market Dominance. Chichester: John Wiley & Sons, 1993.

55. Manganelli R. Merging BPR and Strategy Implementation. The National Publication for BPR Enterprise Reengineering., V. II-Jssue N6. September 1995.

56. Meyer B. Object-Oriented Sotware Construction. N-Y: Tnglewood Cliffs, Prentice Hall, 1988.Moad J. Object Methods Tame Reengineering Madness // Datamation. - May, 1995.

57. O'Learly T.J., Brian K. Williams Computers and information systems, second edition, The Benjamin/Cummings publishing company, inc. 687p.

58. Rockhart J.F. and Short J.E. Information Technology and the New Organization: Towards More Effective Management of Interdependence // Working Paper CISR 180, MIT Sloan School of Management, Center for Information Systems Research. Boston, 1988.

59. Харригтон Д., Эсселинг K.C., "Оптимизация бизнес-процессов", "Азбука", Санкт-Петербург 2002.

60. Методология функционального моделирования IDEF0. Руководящий документ. М.ГОССТАНДАРТ РОССИИ, 2000. - 62 с.

61. Фурсов И.Д., Коновалов В.В. Конструирование и тепловой расчёт паровых котлов: Учебное пособие для студентов вузов. Издание второе, переработанное и дополненное / Издательство АлтГТУ, 2001 г. 266 с.

62. Беднаржевский B.C. Автоматизированное проектирование котлоагрегата и его узлов // Тяжелое машиностроение. 1994. №4. С. 14-17.

63. Беднаржевский B.C. Математические модели основа систем автоматизированного проектирования паровых котлов // Теплоэнергетика. 1997. №9. С. 20-23.

64. Беднаржевский B.C. Оптимизация динамически устойчивого котлоагрегата//Тяжелое машиностроение. 1994. №1. С. 15-18.

65. Беднаржевский B.C. Математические модели в проектировании паровых котлов // Вычислительные технологии и математические модели в науке, технике и образовании: Междунар. конф. Алма-Ата, 2002. С. 78-79.

66. Беднаржевский B.C., Оскорбин Н.М. Улучшение температурного режима металла пароперегревателя парового котла // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2002. №7-8. С. 3-7.

67. Беднаржевский B.C. Оптимизация математического обеспечения задачпроектирования котлоагрегатов // Тяжелое машиностроение. 1997. № 6. С. 11-13.

68. Ермольев, Ю.М. Методы стохастического программирования. Наука. 1976 г. 240 с.

69. Бажин И.И. Информационные системы менеджмента М.: ГУ-ВШЭ, 2000. -688 с.

70. Р. Паллю де Ла Барьер. Курс теории автоматического управления. Пер. с франц. под ред. П.И. Кузнецова. М., Машиностроение, 1973. 396 с.

71. Рапопорт Б.М., Скубченко А.И., Инжиниринг и моделирование бизнеса, Москва, 2001.

72. Черкасова Ю.М., Информационные технологии управления, Москва, "ИНФРА-М", 2001.

73. Черемных С.В., "Структурный анализ: IDEF-технологии, Финансы и статистика, Москва, 2001.

74. Беднаржевский B.C., Добротина Г.Б., Левкин И.В., Поздеев С.Ю., Романов А.А. Применение информационных технологий при компьютерном моделировании паровых котлов // Известия АГУ. 2003. № 1. С. 30.

75. Поздеев С.Ю., Романов А.А. Опыт применения системы Unigraphics при проектировании узлов котлоагрегата // Материалы шестой краевой конференции по математике, Барнаул, АГУ, 2003. С.

76. Романов А.А., Поздеев С.Ю. Параметрическое моделирование в системе Unigraphics // Материалы шестой краевой конференции по математике. Барнаул, АГУ, 2003.

77. Беднаржевский B.C., Поздеев С.Ю., Романов А.А. Автоматизация проектирования в системе Unigraphics // Седьмой научно-практический семинар «Технологии проектирования и использования информационных систем», Москва, МГТУ, 2004.

78. Романов А.А. Автоматизированная система управления конструкторско-технологической подготовкой производства (АСУ KTlill). // Материалы восьмой региональной конференции по математике «МАК 2005», Барнаул: Изд-во Алт. ун-та, 2005.