Разработка моделей и методов согласованного взаимодействия в системе контроля конструкторско-технологической подготовки производства ракетно-космических изделий

Во введении рассмотрены объект и предмет, сформулированы цель и задачи
диссертационного исследования. Описаны полученные новые результаты, теоретическая и
практическая значимость работы. Представлена реализация результатов работы и её
апробация. Изложены основные положения, выносимые на защиту.
Первая глава посвящена анализу процесса внедрения ИТ (ИПИ-технологий) в
процессы КТПП в ЕИП предприятия. Представлено, что внедрение ИПИ-технологий в
организацию производства (ОП) представляет собой создание ПЭОИ, состоящего из таких
компонентов, как система управления данными об изделии; управление структурой и
составом изделия; управление конфигурацией изделия; управление процессами и потоками
работ; управление изменениями; системы автоматизированного проектирование
конструкторской документации; справочники; технологическая подготовка производства.
Даны описания указанных компонентов, которые дают осознание того, какие документы в
организацииконструкторско-технологическойподготовкипроизводстваракетно-
космических предприятий является основой для разработки БКМД КТПП.
Рассмотрены проблемы, возникающие при внедрении ИПИ-технологий в процессы
КТПП. Отмечено, что указанные проблемы приводят к возникновению конфликтов
интересов участников организационной системы ракетно-космического предприятия,
предотвращение которых достигается за счет использования моделей, методов и алгоритма
согласованного взаимодействия между сотрудниками предприятия в процессе ОП ракетно-
космических предприятий.
Вторая глава посвящена разработке графического и математического представления
БКМД конструкторско-технологической подготовки производства в ЕИП и внедрению
данной информационной модели в производственные процессы предприятия.
Разработано математическое обеспечение БКМД (рисунок 1), отражающее массив
основных данных и организационный механизм взаимодействия между субъектами в ЕИП.
Реализация процессов КТПП в ЕИП на основе БКМД позволяет обеспечить необходимое и
достаточное количество информации в производственных процессах ракетно-космического
предприятия, что является конечным результатом реализации данной модели. При этом,
модель должна обеспечивать совокупность данных в электронном виде, получаемых на
разных этапах жизненного цикла изделия (ЖЦИ) и максимально полно описывающее
изделие. Таким образом, в массиве основных данных БКМД должны быть отражены:
участники ЖЦИ {O1; …; On};основные информационные объекты (ИО) {IO1; …; IOn}
системы управления данными об изделии (далее по тексту – PDM-системы), используемые
для создания данных об изделии на протяжении всего ЖЦИ; электронные технические
документы {ED1; …; EDn}, описывающие как изделие, так и отчетность в PDM-системе;
статусы {ST1; …; STn}, присваиваемые документам в PDM-системе; связи, устанавливаемые
между процессами и документами, и используемые для консолидации всех данных об
изделии.

Рисунок 1 –Упрощенное представление ИМ данных об оснастки
с жизненным циклом документа
Массив данных БКМД зависит от количества производственных процессов и
неотъемлемых их составляющих (участники процессов, разрабатываемая документация и
т.д.), реализуемых в информационном пространстве предприятия.
На основании массива основных данных БКМД конструкторско-технологической
подготовки производства разработано математическое представление БКМД, включающее в
себя следующие составляющие: Ui– элемент изделия: сборочная единица, деталь, узел и т.д.;
ρ∈Msl×Msl – отношение полного порядка (древовидное отношение), определяющее
иерархию элементов изделия; {Uj|Uiρ>Uj}– множество элементов (деталей, сборочных
единиц агрегатов) Uj, входящих в состав вышестоящего элемента (сборочной единицы, узла)
Ui; IOi – ИО, описывающий ИМ данных изделия; α∈Msl×Msl – отношение частного порядка,
определяющее структуру ИО, описывающих информационную модель данных изделия;
{IOj|IOiα>IOj} – множество ИО IOj, описывающих информационный объект изделия IOi
(например, ИО «Составная часть»); Mα(IOi) – модель отношения, определяющего
последовательность создания ИО, описывающих изделие IOi; EDi – электронный документ,
описывающий ИО; ∈Msl×Msl– отношение частного порядка, определяющее назначение
документа (конструкторского документа, технологического документа и т.д.);
{EDj|EDi >EDj} – множество электронных документов (ДЭ) Dj, разрабатываемых на
основании данных электронных документов на изделие Di; Pi– автоматизированный процесс
нормоконтроля, согласования и утверждения ИО и ДЭ в ЕИП; ∈Msl×Msl – отношение
частного порядка (древовидное отношение);{Pj|Pi >Pj} – множество бизнес-подпроцессовPj,
реализующих процесс Pi;Mψ(Pi) – модель отношения, определяющего последовательность
выполнения подпроцессов, реализующих процесс Pi; Oi– подразделение завода: цех, отдел,
бюро, бригада и т.д.; ∈Msl×Msl – отношение частичного порядка (древовидное отношение),
определяющее иерархию оргструктур; {Oj|Oi >Oj} – множество подразделений Oj,
входящих в структуру вышестоящего подразделения Oi; Si – множество сотрудников
(должностей), работающих непосредственно в данном подразделении, т.е.: Si∩Sj=∅,
∀j|Oi >Oj; STi– статус, присваиваемый ИО и ДЭ после завершения процесса (подпроцессов);
γ∈Msl×Msl – отношение частного порядка, определяющее количество вариаций статуса ИО и
ДЭ; {STj|STiγ>STj} – множество статусов STj, реализующих процесс присвоения итогового
статуса STi;Mγ(STi) – модель отношения, определяющего последовательность присвоения
вариаций статуса до присвоения итогового статуса STi.
В соответствии с требованиями стандартов ISO 9000 процедуры управления
процессами и их контроля должны быть задокументированы:
− параметры управления: ηPE={(pEi(Pj), Dk)}, ∀pEi(Pj),
− параметры контроля: ηPC={(pCi(Pj), Dk)}, ∀pCi(Pj),
Итоги выполнения процесса документируются через систему отчётности. Структура
отчёта: R=(t, {di}, ξ) , где t – момент времени актуальности отчёта в жизненном цикле
документа; {di} – множество показателей отчёта (данные); ξ – специальное отношение на
множестве {dj}, определяющее форму («бланк») отчёта. При этом {ξi} – количество реестров
в виде отчётов предприятия.
Для форм отчётов также вводится отношение документирования:
ηR={(ξi), Dk)}, ∀ξI.
Необходимо отметить, что реализация ИПИ-технологий в ЕИП предприятия
позволяет формировать отчёты ξ1; …; ξn о текущем состоянии разрабатываемой
конструкторской (КД) и технологической документации (ТД).
Реализация системы отчётности {ξ1; …; ξn} на основании ИМ данных об изделии
должна включать в себя отчёты по параметрам процессов, состояниям элементов состава
изделия и средствам обеспечения. Каждому отчёту ставится также в соответствие
подразделение или сотрудник, ответственный за составление данного отчёта:
µPEn={(pEi(Pj), ξi, Om)}, ∀pEi(Pj),
µPC={(pCi(Pj), ξi, Om)}, ∀pCi(Pj),
µPL={(ai(Uj), ξi, Om)}, ∀ai(Uj),
µEQ={(ai(Ej), ξi, Om)}, ∀ai(Ej).
Выражение µEQ={(ai(Ej), ξi, Om)}, ∀ai(Ej) необходимо рассматривать как отчёт о
состоянии ИО в PDM-системе:µIO={(ai(IOj), ξi, Om)}, ∀ai(IOj).
Учитывая, что каждый ИО описывается ДЭ, а руководству предприятия для
обеспечения контроля и управления процессом ЖЦИ, в первую очередь, необходимо знать
текущий статус разрабатываемой документации, то выражение µIO={(ai(IOj), ξi, Om)}, ∀ai(IOj)
должно быть дополнено следующим выражением:µED={(ai(EDj), ξi, Om)}, ∀ai(EDj).
Таким образом, система отчётности на основании БКМД конструкторско-
технологической подготовки производства в ЕИП имеет следующий вид:
µPE={(pEi(Pj), ξPE, Om)}, ∀pEi(Pj),
µPC={(pCi(Pj), ξPC, Om)}, ∀pCi(Pj),
µPL={(ai(Uj), ξPL, Om)}, ∀ai(Uj),
µIO={(ai(IOj), ξIO, Om)}, ∀ai(IOj),
µED={(ai(EDj), ξED, Om)}, ∀ai(EDj).

Модель оценки влияния БКМД через систему отчётности после внедрения ИПИ-
технологий имеет следующий вид:
xn
kbkmd = n ( K ) → min,
Dp

0 ≤ x n ≤ x dop .

0 ≤ nD ( K p ) ≤ nD max ,

0 ≤ kbkmd ≤ 1,
Pn
K p =≤ 1.
P
где kbkmd –коэффициент, определяющий влияние БКМД на процессы КТПП; ξn– количество
отчётов, отражающих необходимые данные для оценки текущего состояния готовности КД и
ТД на изделие; nD– количество данных, необходимых для оценки текущего состояния
готовности КД и ТД на изделие; Pn–количество процессов в БКМД; P – общее количество
процессов в КТПП.
Руководствуясь стандартами предприятий ракетно-космической отрасли при вводе в
действие (внедрении) автоматизированной системы (информационных систем и технологий),
разработан метод внедрения БКМД в производственные процессы предприятия,
включающий такие этапы, как организационный этап внедрения ИТ; этап обследования; этап
технического обеспечения проекта и обучение специалистов отдела внедрения ИТ; этап
программного обеспечения; подготовительный этап (предварительная отработка); опытная
эксплуатация; промышленная эксплуатация. На этапе внедрения ИТ в производственные
процессы предприятия появляются новые элементы и связи в организационной структуре
предприятия (рисунок 2).
Рисунок 2 – Диаграмма IDEF0 с новыми элементами и связями в ОП
Также необходимо отметить, что разработанный метод направлен на устранение и
согласование конфликта противоречий, возникающих в процессе внедрения ИТ в процессы
КТПП предприятия до ввода ИТ в промышленную эксплуатацию.
В третьей главе представлены разработанная двухуровневая матричная структура
взаимодействия участников процесса КТПП при внедрении ИТ в производственные
процессы и разработанные методы выявления и предотвращения конфликта интересов при
внедрении ИТ в процессы КТПП ракетно-космических предприятий.
На рисунке 3 представлена двухуровневая матричная структура взаимодействия
участников процесса КТПП, где РОС – руководитель организационной системы
(предприятия); РКП – руководитель конструкторского подразделения; РТП – руководитель
технологического подразделения; РПП – руководитель производственного подразделения;
РОИТ – руководитель отдела внедрения ИТ; РОСТ – руководитель отдела стандартизации.
На рисунке показана классификация конфликта интересов между участниками ОП как в
процессе выполнения своих обязанностей, так и при внедрении ИТ в процессы КТПП.
Конфликт интересов между участниками организационной структуры (ОС) возникает в
следующих ситуациях:
1) при выполнение работ по внедрению ИТ не были выполнены все требования НД, в
результате после запуска ИТ в промышленную эксплуатацию разрабатываемая КД и ТД не
проходит нормоконтроль отделом стандартизации из-за невыполнения требований НД;
2) внедряемая ИТ не обеспечивает в полном объеме выполнение требований НД; то
есть все отклонения от требований НД, действующей на предприятии при разработке
рабочей документации, должны быть регламентированы и отражены во внутренних
стандартах предприятия, в результате, если на момент запуска ИТ в промышленную
эксплуатацию данная НД отсутствует, то разрабатываемая КД и ТД не проходит
нормоконтроль отделом стандартизации из-за невыполнения требований НД.
В итоге, отсутствует согласованное взаимодействие между конструкторскими,
технологическими и производственными подразделениями.
Рисунок 3 – Двухуровневая матричная структура взаимодействия при КТПП в ракетно-
космической промышленности
Был разработан метод согласованного взаимодействия в ОС для предотвращения
конфликта 3 уровня через расчет трудоемкости внедрения ИТ в КТПП. Он состоит из
следующих этапов.
Первый этап. Расчет показателя участия отдела стандартизации в процессе внедрения ИТ:
nИТОСТ
k ОСТ = 1 −, 0 ≤ k ОСТ ≤ 1;
nОСТ
где kОСТ – показатель участия отдела стандартизации в процессе внедрения ИТ; nОСТ– общее
количество настроек, реализованных при настройке ИТ;nИТОСТ – количество настроек ИТ, в
приемке которых принял участие отдел стандартизации; при kОСТ=0 – отдел стандартизации
не принимает участие в процессе внедрения ИТ; при kОСТ=1 – отдел стандартизации
принимает участие во всех процессах внедрения ИТ.
Второй этап. Расчет показателя качества внедренных ИТ:
ТДНД
k ИТкач = 1 −, 0 ≤ k ИТкач ≤ 1;
ТД

где kИТкач – показатель качества внедренных ИТ, определяемый через количественные
значения выполнения требований НД;TДНД – трудоёмкость дополнительных работ по
настройке ИТ в соответствии с действующими требованиями НД, которые не были
настроены до момента ввода ИТ в промышленную эксплуатацию; TД – трудоёмкость
дополнительно проведенных работ одного из этапов внедрения одного электронного
процесса; при ИТкач = – низкое качество введенных ИТ; все дополнительные работы по
настройке ИТ направлены на устранение несоответствий требований НД; при ИТкач = –
высокое качество введенных ИТ; все дополнительные работы по настройке ИТ направлены
на реализацию новых требований НД.
Третий этап. Расчет показателя вероятности возникновения конфликта интересов при
применении ИТ после ввода в промышленную эксплуатацию:
k ИТконф = �1 − k ИТкач � × 100%;0 ≤ k kИТ ≤ 1,
конф
где kИТконф – показатель вероятности возникновения конфликта интересов при применении
ИТ после ввода в промышленную эксплуатацию; при kИТконф = 0 – реализовано
согласованное взаимодействие между участниками процесса внедрения ИТ, вероятность
возникновения конфликта интересов между участниками процесса внедрения ИТ
отсутствует; при 0≤ ИТ< – отсутствует согласованное взаимодействие между конф участниками процесса внедрения ИТ и возникает конфликт интересов 3 уровня в ОС. Рассмотрим метод выявления конфликта интересов через систему отчётности, позволяющий дать оценку качества внедренных ИТ, что демонстрирует качество деятельности работы рабочей группы внедрения и сопровождения ИТ. Сначала проведем расчет показателя качества процессов внедрения в ОС по формуле: n1 n ∑i=0 it k=1−× t1,0 ≤ k ≤ 1, n0 где k – показатель качества процесса внедрения ИТ при разработке КД/ТД; ni – количество возврата i-й КД/ТД на доработку после внедрения ИТ; n1 – количество КД/ТД, возвращенных на доработку после внедрения ИТ; n – общее количество КД/ТД, разработанных после внедрения ИТ; t1– временной интервал, в течение которого КД/ТД возвращались на доработку по причине несоответствия требованиям не действующей НД; при k = 1– качество ИТ обеспечивается наличием согласованного взаимодействия между участниками процесса внедрения ИТ; при k =0– качество ИТ не обеспечено из-за отсутствия согласованного взаимодействия между участниками процесса внедрения ИТ; при значение 0