Адаптивные механизмы функционирования интегрированных производственных систем

М.В Аржаков, В.В.Цыганов
ИПУ РАН, Москва

Принципиальными особенностями функционирования интегрированных производственных систем (кратко - ИПС), функционирующих в составе научно-производственного комплекса, является динамика и неопределенность затрат, сроков, результатов и других параметров. Отсюда вытекает необходимость адаптации ИПС к изменениям. С другой стороны, основным принципом построения эффективной системы управления является адекватность объекту управления. Отсюда следует, что никакой другой механизм, кроме адаптивного, не может обеспечить функционирование ИПС. В основе разработки адаптивных механизмов функционирования ИПС лежит положение о необходимости учета человеческого фактора, конфликта интересов элементов ИПС и связанной с этим активности работников. Важнейшим проявлением этой активности является различная степень использования элементами ИПС их потенциала, с учетом внутренних ресурсов. Прогрессивный механизм функционирования ИПС способствует устранению конфликтов, активизации человеческого фактора, максимальному использованию элементами своего потенциала. Прогрессивные механизмы функционирования ИПС направлены на максимальную отдачу групп и отдельных работников, с точки зрения удовлетворения имеющихся потребностей и выполнения плановых заданий, использование ими внутренних резервов и достижений НТП. Разработан прогрессивный адаптивный механизм функционирования ИПС, производящей наукоемкие изделия, к рыночным условиям, в которых заказчики ограничиваются единичными изделиями или небольшими сериями. В этом механизме используется модульный принцип, обеспечивающий гибкость по отношению к специфическим условиям конкретных рыночных заказов на производство продукции различной серийности. Адаптивность системы обеспечивается интегрированной системой автоматизации проектирования, планирования, производства и контроля. Для этой цели используется САПР проектирования, конструирования и технологической подготовки производства (ТПП).

Необходимо учесть, что процесс выполнения ИПС рыночных заказов в жизненном цикле промышленного продукта «разработка-снабжение-производство-сбыт» (или кратко «разработка-производство») представляет собой сложный процесс создания продукции, включающий выполнение проектно-конструкторских работ, опытное производство, а также выпуск промышленной продукции. В широком смысле под ним понимается весь комплекс работ по подготовке производства новой продукции, включая технико-экономические исследования, проектно-конструкторские работы, технологическую подготовку производства и опытное производство, в том числе разработку проектной, конструкторской и технологической документации, нормирование, комплектование и материально-техническое снабжение, изготовление специального технологического оборудования, инструмента и оснастки. Как объект организации и управления, цикл «разработка-производство» представляет собой сложный динамический стохастический процесс [1-2]. Он включает многие элементы – коллективы производственников и разработчиков, снабженцев и сбытовиков из обеспечивающих подразделений завода и другие.

Механизм функционирования цикла «разработка-производство» в высокотехнологичной ИПС должен быть направлен на получении прибыли, путем удовлетворении потребностей рынка в современной наукоемкой продукции. Принципиальными особенностями процесса «разработка-производство» является динамика и неопределенность затрат, сроков, результатов и других параметров. Отсюда вытекает необходимость обеспечения гибкости и адаптивности ИПС. С другой стороны, основным принципом построения эффективной системы управления является адекватность последней объекту управления. Отсюда следует, что никакая другая система управления, кроме адаптивной, не может обеспечить эффективное функционирование ИПС в условиях рынка. Опыт освоения новой техники, адаптации к требованиям заказчиков, технической и технологической переориентации наиболее востребованы в условиях рынка.

Особенностью последних лет является непрерывное развитие и совершенствование механизма функционирования цикла «разработка-производство». По сути, речь идет о процессе адаптации высокотехнологичной ИПС к условиям рынка. В условиях мелкосерийного производства, основное внимание уделяется заказам в цикле «разработка-производство». Реформируется организационная структура, распределение ответственности, процедуры, процессы и ресурсы, используемые для обеспечения качества разрабатываемых и изготавливаемых изделий, которые в совокупности составляют комплексную систему управления качеством продукции (КС УКП). Последняя соответствует модели системы обеспечения качества в цикле «разработка-производство» при проектировании, разработке, производстве, монтаже и обслуживании, установленной ГОСТ Р ИСО 9001-2000. КС УКП используется при выполнении каждого заказа, если иные требования не определены договором (контрактом). КС УКП обеспечивает ориентацию на заказчика (потребителя), рыночную организацию производства и управления качеством, обеспечивающую выпуск конкурентоспособной продукции.

На практике, процесс перехода к каждому из этапов развития ИПС включает фазы реконструкции механизма и его настройки. Фаза реконструкции соответствует переходу к новым схемам и принципам управления. Она реализуется путем задания нового типа допустимых механизмов, предположительно содержащих механизмы более эффективные, чем старые. Фаза реконструкции документально оформляется путем общего описания механизмов нового типа в соответствующих нормативных документах (приказах, руководствах, инструкциях и т.д.). Фаза настройки механизма соответствует подбору процедур и параметров механизма нового типа, с целью его рационализации применительно к специфике, конкретным условиям, сложившимся на данном ИПС, с учетом многих факторов. Она отражается в разработке норм и нормативов, методических рекомендаций, распоряжений и других документов, дающих более или менее детальное описание нового механизма и обеспечивающих возможность его функционирования.

В основе этой работы лежит положение о необходимости учета человеческого фактора, конфликтов и активности элементов цикла «разработка-производство» и ИПС в целом [1,2]. Важнейшим проявлением этих конфликтов и активности является различная степень использования элементами ИПС собственного производственного потенциала, определяемого с учетом внутренних ресурсов. Механизм функционирования цикла «разработка-производство» должен способствовать активизации человеческого фактора, максимальному использованию элементами ИПС своего научно-производственного потенциала. Для этого необходимо обеспечить свойство прогрессивности механизма, максимальную отдачу групп и отдельных работников, с точки зрения удовлетворения имеющихся потребностей и выполнения плановых заданий, использование ими внутренних резервов и достижений научно-технического прогресса [1,2]. В частности, важнейшей предпосылкой выживания и развития ИПС является обеспечение противозатратности ее механизма функционирования, в том числе ключевых подсистем управления себестоимостью и прибылью. При этом возникает возможность комплексно рассматривать такие виды предплановой деятельности, как анализ, оценку и прогнозирование, во взаимосвязи с процессами планирования и контроля реализации планового задания.

Механизм управления представляет собой композицию взаимосвязанных подсистем анализа и оценки, прогнозирования, планирования, учета, контроля и стимулирования, построенных на единой взаимоувязанной нормативно-методической базе. Документооборот в механизме функционирования современной ИПС должен быть основан на машинно-ориентированных носителях информации, обеспечивать эффективное использование работниками аппарата управления современных математических методов принятия решений с применением ЭВМ. Если при этом достигается совместное использование интеллектуального потенциала экспертов (ЛПР) и элементов искусственного интеллекта, реализованных на ЭВМ, то говорят о той или иной степени интеллектуальности механизма управления. При этом обеспечивается возможность использования как формальной (статистической, бухгалтерской, оперативной и другой отчетности, объективных количественных данных и т.п.), так и неформальной (эвристической) информации, субъективного опыта, интуиции и правил, используемых экспертом в процессе принятия решений.

Таким образом, важными принципами построения механизма функционирования ИПС являются адаптивность, прогрессивность, комплексность, интеллектуальность. Далее в докладе рассматривается гибкий механизм адаптации высокотехнологичной ИПС, производящего наукоемкие изделия, к рыночным условиям, в которых заказчики ограничиваются единичными изделиями или небольшими сериями этих изделий. В этом механизме используется модульный принцип, обеспечивающий гибкость по отношению к специфическим условиям конкретных рыночных заказов на производство продукции различной серийности. Такая функция, как гибкость (адаптивность) ИПС, реализуется на основе интегрированной системы автоматизации проектирования, планирования, производства и контроля. Для этой цели необходима автоматизация процессов проектирования и технологической подготовки производства (ТПП).

Далее в докладе рассматривается система поддержки принятия решения о включении рыночного заказа на изделие в план производства ИПС на основе комплексной оценки и автоматизированного проектирования ТПП. Компьютерная система поддержки принятия решения о включении рыночного заказа на изделие в план производства ИПС основана на комплексной оценке и автоматизированном проектировании ТПП. Одним из важнейших элементов системы управления ИПС в условиях рынка является комплексная оценка заказа (КОЗ). Оценка заказа проводится с целью определения ожидаемых результатов его выполнения и их соответствия стоящим перед ИПС задачам. В результате такой оценки должны быть определены коррективы в план производства, направленные на повышение эффективности ИПС.

Необходимые свойства эффективной системы управления ИПС (гибкость и прогрессивность) должны «проецироваться» на механизм комплексной оценки заказа (МКОЗ). Последний представляет собой многоуровневую систему, отвечающую организационной структуре ИПС. Комплексность МКОЗ обеспечивается использованием системы первичных показателей, которые отражают особенности заказов и характеризуют степень достижения всех основных целей ИПС. На нижнем уровне МКОЗ находятся локальные блоки оценки и ранжирования (БОР), каждый из которых осуществляет оценку и ранжирование заказа в той или иной области, характеризуемой одним из первичных показателей. Для формирования оценок и рангов данного показателя заказа используются, соответственно, ранговые и экспертные механизмы. В оценочном механизме, на основе текущих нормативного и фактического показателя заказа, с помощью адаптивной процедуры формируется норматив оценивания на следующий период. После этого проводится сопоставление «заявленного» показателя эффективности заказа с нормативом и определяется соответствующая количественная оценка.

В ранговом механизме, на основе этой оценки и указаний эксперта («учителя») формируется норматив ранжирования на следующий период. Одновременно путем сопоставления упомянутой оценки с текущим нормативом ранжирования осуществляется присвоение ранга данному показателю заказа. Количественная оценка, а также ранжирование проводятся по первичным показателям экономической эффективности и технической реализуемости. Ранжирование заказов в зависимости от их количественной оценки в той или иной области деятельности проводится по четырем категориям: Высшей, Первой, Второй, Штрафной. Объединение рангов осуществляется с помощью матриц свертки (МС) [1,2]. Ранг, получаемый в результате объединения каждой пары рангов, указывается в клетке МС, находящейся на пересечении соответствующих им (этим рангам) строки и столбца. МС отражает устанавливаемую руководством ИПС приоритетность оценок эффективности и реализуемости заказа при управлении ИПС. Изменение или частичная корректировка МС означает полное или частичное изменение проводимой политики.

Ранг КОЗ формируется путем объединения рангов экономической эффективности и технической реализуемости. Ранг эффективности (или реализуемости) устанавливается в зависимости от величины соответствующей количественной оценки эффективности (реализуемости) и нормативов присвоения различных рангов, указывающих граничные для данного ранга значения указанной оценки. Оценка эффективности характеризует ожидаемую (планируемую на перспективу) экономическую эффективность выполнения заказа, выражаемую через показатели прибыли, рентабельности и общего дохода. Оценки экономической эффективности и технической реализуемости основаны на результатах предварительного автоматизированного проектирования заказываемого изделия. Оценка реализуемости характеризует ожидаемые (планируемые) научно-технический уровень и качество продукции, изготавливаемой по заказу, её технологичность, выполнение плана по объему выпуска заказанной продукции, ритмичность, потребный производственный потенциал ИПС (в сравнении с существующим) и т.д.

Оценка экономической эффективности основана на результатах автоматизированного проектирования и калькулирования себестоимости и цены продукции, производимой по заказу. Обе оценки проектируются с помощью специальной базы данных конструкторской и технологической документации, включающей подсистемы конструкторской и технологической документации, технологического обеспечения производства, инструментов и оснастки, материально-технического снабжения, номенклатур и цен.

После проведения первого (предварительного) этапа и включения заказа в план производства, наступает второй этап - функционирование автоматизированной системы проектирования ТПП и планирования производства в режиме разработки реального объекта заказа. В докладе описывается механизм автоматизированного контроля осуществления процесса проектирования и гибкого планирования на базе локальной сети ЭВМ.

На третьем этапе, в процессе производства, используется специальная подсистема контроля и регулирования по отклонениям на основе блоков оценки и ранжирования, увязанная с подсистемой автоматизированного проектирования изделия. На последнем этапе - реализации – используется подсистема контроля, построенная на аналогичных принципах БОР [1,2].

Главным итогом работы является создание гибкого механизма функционирования высокотехнологичной интегрированной производственной системы. Этот механизм состоит из процедур оценки заказа, гибкого планирования на основе этой оценки, а также контроля выполнения плана и реализации продукции. Излагается опыт развития высокотехнологичной ИПС, производящей наукоемкое оборудование, в условиях случайного рыночного спроса и мелкосерийного производства.

Литература

1. Цыганов В.В. Адаптивные механизмы в отраслевом управлении. – М.: Наука, 1991.

2. Цыганов В.В., Бородин В.А., Шишкин Г.Б. Интеллектуальное ИПС: механизмы овладения капиталом и властью. – М.: Университетская книга, 2004. – 768с.