Организационное и информационное обеспечение компьютеризации производственных систем на основе инструментальных средств прототипирования и маркетирования программно-аппаратных комплексов тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Организационное и информационное обеспечение компьютеризации производственных систем на основе инструментальных средств прототипирования и маркетирования программно-аппаратных комплексов"

На правах рукописи

Мухин Илья Николаевич

Организационное и информационное обеспечение компьютеризации производственных систем на основе инструментальных средств прототипирования и макетирования программно-аппаратных комплексов

08.00.13 «Математические и инструментальные методы экономики»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

1 7 ДЕК 2009

Москва - 2009

003489299

Работа выполнена на кафедре информационных систем ГОУ ВПО «Государственный университет управления»

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

доктор физико-математических профессор Шкурба Виктор Васильевич доктор технических наук, профессор Гуриев Марат Аликович

наук,

кандидат экономических наук, доцент Железин Александр Владимирович

Ведущая организация: Московский авиационный институт

(Государственный технический университет)

Защита состоится «16» декабря 2009 г. в 13 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д.212.049.09 в ГОУ ВПО «Государственный университет управления» по адресу: 109542, г. Москва, Рязанский проспект, 99, БЦ-2 1 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного университета управления и на сайте www.guu.ru.

Автореферат разослан _ 200^ г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д.212.049.09 кандидат экономических наук, Н.Ф.Алтухова

доцент

I. Общая характеристика работы

Актуальность темы исследования. В настоящее время современное производство и управление производственными системами отличается растущей компьютеризацией.

Особенно быстро эволюционируют программно-аппаратные комплексы (ПЛК) и методология компьютеризации. По сути, возникла довольно обширная индустрия компьютеризации. Большое количество предприятий-разработчиков систем компьютеризации, часто с собственными подходами и конструктивами, создают ненужное избыточное в организации и в информационном обеспечении современных производственных систем.

В этих условиях, как никогда важным, является выявление в сфере компьютеризации наиболее прогрессивных изменений, направленных на развитие системотехники и индустрии компьютеризации в целом. Одним из таких изменений является тенденция становления системотехники компьютеризации fia основе прототипирования и макетирования систем с использованием в качестве прототипов программно-аппаратных комплексов уже введенных в действие систем и показавших на практике свою эффективность. Отличительной особенностью такого подхода является создание быстрой базовой функциональности и использование наиболее прогрессивных и максимально экономичных решений, стремление к объединению проектированию и подготовки предприятий к внедрению, организация обучения пользователей при компьютеризации на системах, приближенных к создаваемым. Использование разработчиками программно-аппаратных комплексов, уже введенных в действие и показавших на практике свою эффективность как прототипов, в дальнейшем требует их минимальной модификации, позволяет оперативно реагировать на требования заказчика и способствует снижению трудоемкости проектирования.

Однако такой подход нельзя считать еще достаточно развитым и даже обоснованным, что и определяет актуальность темы, так как дальнейшее углубление и расширение деятельности разработчиков компьютеризации производственных систем в направлении описанной тенденции осложняется недостаточностью организационного, информационного обеспечения, неразвитостью инструментальных средств прототипирования и макетирования программно-аппаратных комплексов.

Цель диссертационного исследования состоит в повышении продуктивности процесса компьютеризации производственных систем, проявляющейся в ускорении процесса компьютеризации и сокращении трудозатрат на его проведение, в повышении уровня подготовки и знаний пользователей на основе развития инструментальных средств прототипирования и макетирования программно-аппаратных комплексов.

Для достижения указанной цели решены следующие задачи:

1. Изучены в историческом аспекте вопросы развития организационного и информационного обеспечение компьютеризации производственных систем.

2. Развиты теоретические аспекты прототипирования и макетирования как основы нового подхода к компьютеризации производственных систем.

3. Систематизированы современные программно-аппаратные комплексы и средства в виде типологий в целях создания информационного обеспечения компьютеризации производственных систем.

4. Разработана архитектура хранилища данных, предназначенного для накопления, систематизации и хранения информации о прототипах программно-аппаратных комплексов.

5. Разработаны процедуры актуализации хранилища данных о прототипах программно-аппаратных комплексов на основе использования экспертных методов решения многокритериальных задач:

- для наполнения хранилища данных о прототипах программно-аппаратных комплексов систематизированы критерии оценки программно-аппаратных комплексов и разработана процедура их ранжирования на основе метода анализа иерархий (МАИ);

- разработана процедура экспертной оценки программно-аппаратных комплексов на основе решения экспертами задачи многокритериального выбора методом взвешенной суммы оценок критериев с проверкой условий его применимости;

- разработана процедура анализа экспертных мнений при оценке программно-аппаратных комплексов с использованием статистических методов.

6. Разработана процедура замены средств программно-аппаратных комплексов путем обоснования их соответствия требованиям производственной системы и уровню конкурентоспособности.

7. Сформулирована задача формирования оптимального состава программно-аппаратных средств верхнего информационного уровня управления производственной системой и определен подход к ее решению на основе метода ветвей и границ.

8. Разработаны методические положения по использованию инструментальных средств нрототипирования и макетирования программно-аппаратных комплексов при компьютеризации производственных систем.

9.Проведено экономическое обоснование разработки инструментальных средств прототипирования и макетирования ПАК компьютеризации производственных систем.

Объектом исследования служат инструментальные средства компьютеризации производственных систем.

Предметом исследования является организационное и информационное обеспечение прототипирования и макетирования программно-аппаратных комплексов.

Теоретической основой исследования послужили труды отечественных и зарубежных ученых:

- Гринберга A.C., Кульбы В.М., Ицковича Э.Л., Михалева С.Б., Мамиконова А.Г., Норенкова И.П., Рубана В.Я., Свечкарева В.П., Филиппова Д.В., Халл Э., Шкурбы В.В. - для анализа развития построения автоматизированных систем управления;

- Данильченко И.А., Михайлова П.И., Смилянского Г.Л., Юревича Е.И. - для анализа применяющихся методов выбора аппаратных средств;

- Елизарова И.А., Ицковича Э.Л., Марьясина О.Ю., Кангина В.В., Прокопова A.A., Потаповой Т.Б. - для разработки современной типологии

программно-аппаратных средств;

- Захарова И.Г., Козина И.О., Саати Т., - для совершенствования методов принятия решений при выборе программно-аппаратных средств;

- Дейта К.Д., Инмон Б., Коннолли Т., Кимбелл Р. - для разработки архитектуры хранилища прототипов программно-аппаратных средств;

- Азарова H.H., Таратынова 0.10, Шкурбы В.В., Шведов В.Н. - для разработки системы автоматизированного проектирования программно-аппаратных средств на основе прототипирования и макетирования.

Научная новизна диссертационной работы заключается в развитии организационного и информационного обеспечения прототипирования и макетирования программно-аппаратных комплексов при компьютеризации производственных систем.

Новые научные результаты:

1. Разработаны типологии программно-аппаратных комплексов и программно-аппаратных средств компьютеризации производственных систем в целях создания информационного обеспечения протипнрования и макетирования программно-аппаратных комплексов.

2. Предложена иерархия критериев оценки программно-аппаратных комплексов на основе метода анализа иерархий (МАИ) для решения вопросов наполнения хранилища данных о прототипах.

3. Предложена процедура актуализации хранилища данных о прототипах как информационного обеспечения компьютеризации на основе организации экспертной оценки прототипов программно-аппаратных комплексов.

4. Сформирован инструментарий, позволяющий осуществлять прототипирование и макетирование программно- аппаратных комплексов, на основе функционирования хранилища данных о прототипах программно-аппаратных комплексов.

5. Разработана процедура модификации программно-аппаратных комплексов компьютеризации производственных систем с целыо формирования его оптимального состава.

6. Разработаны методические положения но использованию инструментальных средств прототипирования и макетирования программно-аппаратных комплексов при компьютеризации производственных систем.

Достоверность научных результатов основывается на проведенном автором анализе литературы, посвященной вопросам внедрения и сопровождения систем компьютеризации, на применении научных методов исследования, практической проверке и внедрении результатов исследования.

Значение для теории и практики научных результатов заключается в следующем:

- в корректировке и уточнении действий разработчиков систем компьютеризации при формировании программно-аппаратных комплексов на основе инструментальных средств прототипирования и макетирования;

в решении вопросов организации и хранении прототипов программно-аппаратных комплексов как лучших действующих систем компьютеризации;

- в методических -положениях прототипирования и макетирования

программно-аппаратных комплексов па основе инструментальных средств прототипирования и макетирования;

- в организации предварительного обучения будущих пользователей разрабатываемых систем компьютеризации на основе использования систем в виде макетов, приближенных к разрабатываемым.

Апробация результатов исследования

Результаты исследования, изложенные в диссертации обсуждались на научно-практических конференциях молодых ученых и студентов ГУУ "Реформы в России и проблемы управления - 2008", "Реформы в России и проблемы управления - 2009".

По теме работы опубликовано 7 работ.

Внедрение результатов исследования

Результаты исследования использовались специалистами отдела ИУС ЗАО «Токссофт» при компьютеризации производственной системы изготовления негазированных напитков на заводе Greenfield компании ТОО «RG Brands» г. Алматы, Казахстан, 2008 - 2009 год.

Публикации

По теме диссертации в открытой печати опубликовано 7 научных работ, общим объемом 1,8 п.л., лично автору принадлежит 1,5 п.л.

Объем работы - диссертация состоит из введения, трех глав, заключения. Работа содержит 134 страниц основного машинописного текста, таблиц 10., рисунков 52. Список использованной литературы включает 1 10 наименований трудов отечественных и зарубежных авторов.

Структура диссертации

Во введении обосновывается актуальность и значение выбранной темы, сформулированы цель и задачи работы, определены предмет и объекты исследования, выделена научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе «Современное состояние процесса компьютеризации производственных систем» исследуется развитие организационных и информационных основ компьютеризации производственных систем, формирование программно-аппаратных комплексов при оригинальном, типовом проектировании автоматизированных систем, а также основные современные направления развития компьютеризации производственных систем. Цслыо этих исследований является обоснование задач диссертационной работы.

Во второй главе «Теоретические аспекты компьютеризации производственных систем на основе прототипирования и макетирования программно-аппаратных комплексов» излагаются теоретические аспекты компьютеризации на основе прототипирования и макетирования программно-аппаратных комплексов, ее информационное, организационное обеспечение, а также методические положения по использованию при компьютеризации производственных систем инструментальных средств прототипирования и макетирования программно-аппаратных комплексов на основе действующих эффективных систем компьютеризации.

Третья глава «Организационные и методические положения по созданию и использованию инструментальных средств прототипирования и макетирования для компьютеризации производственных систем» содержит описание архитектуры хранилища данных о прототипах программно-

аппаратных комплексов как информационной основы инструментария прототипирова'ния и макетирования, процедуры его актуализации и их математический аппарат, а также апробацию методических положений прототипирования и макетирования при компьютеризации производственной системы изготовления негазированных напитков на заводе Greenfield компании ТОО «RG Brands» г. Алматы, Казахстан, 2008.

В заключении приводятся основные выводы, полученные в результате исследования.

II. Основное содержание работы

На основе анализа публикаций российских и зарубежных авторов установлено, что в стране уже накоплен определенный опыт разработки систем компьютеризации.

Компьютеризация производственных систем направлена прежде всего на обеспечения информацией и поддержки принятия решений на различных уровнях управления и в различных функциональных областях, что достаточно наглядно представлено на рисунке I.

ürp Иерархии управления предприятием

(!) исполнители реализуют измерение,

документирование и регулирование; (П) службы управления отдельными участками и бюро обеспечивают техническое управление; (ill) службы управления отдельными цехами и отделам и-технико-экономическое управление; s (IV) директор, его заместители и эксперты формируют }> стратегию управления.

М от ернвяьное праизйодст ео

Рисунок 1 Элементы компьютеризации производственных систем

Современный уровень достижений научно-технического прогресса в развитии важнейших характеристик программно-аппаратных комплексов, их стандартизация и типизация, глубокая научная методологическая проработка процессов компьютеризации обеспечивают возможности расширения компьютеризации производственных систем.

Как показывают исследования!, в настоящее время в России услуги на рынке компьютеризации производственных систем часто предоставляют консервативные системные интеграторы. Это сказывается па качестве и времени выполнения проектов. При внедрении систем компьютеризации на предприятиях не всегда участвуют настоящие консалтинговые организации, состоящие из высококвалифицированных, независимых экспертов. В результате предприятия часто получают консультации у дилеров, которые в форме консалтинговых услуг реализуют свои дилерские функции.

Однако, при всех негативных фактах все же накоплен достаточно богатый опыт, связанный с компьютеризацией производственных систем, что проявляется в изменении организации процесса компьютеризации.

В работе анализируется и положительно оценивается наблюдаемая сегодня тенденция, когда при компьютеризации производственных систем используются в качестве прототипов программно-аппаратные комплексы, уже введенные в действие и показавшие свою эффективность на практике.

1 Ицкович Э.Л. Методы рациональной автоматизации производства [Текст].-М.. Инфра-Инженерия, 2009.-256 с.

В диссертации в историческом плане рассматривается прототипирование, истоки которого восходят еще к середине 50-х годов XX века и предлагается на рисунке 2 схематическое изображение нрототипирования и макетирования программно-аппаратных комплексов с

использованием введенных и реально действующих систем._

ПРОТОТИПИРОВАНИЕ _

Формирование концептуального описания ПАК

Поиск аналогичных ПАК

Хранилище ПАК

Прототип не найден

12

Поиск прототипа среди отобранных вариантов ПАК

Построение прототипа

3,

Прототип найден

Прототип ПАК

МАКЕТИРОВАНИЕ

МАКЕТ ПАК Ь=)

Подготовка кадров

Опытное внедрение ПАК

Создание ПАК и его документации

ВНЕДРЕНИЕ ПАК

Модификация структурь Модификация Модификация

технологического —> средств —* средств верхнего

оборудования и полевой -у контроллерного информационного

автоматики уровня управления уровня

Рисунок 2 Прототипировапия и макетирования программно-аппаратных комплексов на основе реально действующих систем Однако, распространению прототипировапия и макетирования программно-аппаратных комплексов на основе введенных систем препятствует недостаточное его организационное и информационное обеспечение. Для этого в работе разрабатывается информационное обеспечение на основе применения концепции хранилища данных о прототипах программно-аппаратных комплексов (ХД ППАК). Концептуальная апхитектупа гго ппивелена ня писунке 3._

Источи мки информанип о внедренных

проектах -интернет ресурсы; •корпоративные серверы компаний;

Хранилище прототипов комплексов технических средств

Экспертная группа

Администратор хранилища

Я 12 2 а

Ядро хранилища

СУБД

Репозиторий метаданных

Потребители мнформации

Специалисты компании

\УЕВ интерфейс

Заказчики КПС

Рисунок 3 Концептуальная архитектура ХД ППАК

Для наполнения хранилища данных информацией в диссертационном

исследовании систематизированы современные программно-аппаратные комплексы (ПАК) в виде типологий. В основу типологии ПАК положено семь признаков (вид производства, вид технологического оборудования, категории продукции, вид продукции, вид технологического оборудования, место в производственной структуре, тип производства).

В осцову типологии программно-аппаратных средств (ПАС) положен уровень управления производственной системой. В соответствии с этим выделяются ПАС нижнего уровня управления - уровня мониторинга производственных процессов и исполнения управляющих команд, среднего уровня управления - уровня автоматизированного контроля и управления, верхнего (информационного) уровня управления - уровня автоматизированного наблюдения за ходом производственного процесса и управляющих воздействий. На каждом из уровней присутствуют ПАС регистрации и сбора данных, ввода данных, передачи данных, обработки данных. Каждая категория ПАС управления на каждом уровне характеризуется видом, типом и маркой.

Разработанные типологии позволили сформировать логическую архитектуру ХД ПГ1АК, представленную на рисунке 4.

Вццы аппаратных срецсгв

РК AC Sort Ю

Ne*'!« Description

i

Аппаратные средства

РК AÇJD

^К J РЛК JD

FK? AC Sort Ю

Туу*»

Name

Deï><;ripi.i>r

PUjîci

Участок

РК Prod Area ID

P.-uil Alfil

ГК1 Prrjii tD

Name

П|юграмммые среда ea

РК PÇ ID

I-K1 РАК ID

fK2 PC Sort ID

Type

Nain»

Do£.ctip:«Mi

Phcto

Виды программных

средств

РК PC Sort ID

Name

DwvmpiioH

Вил технолог тескою оборудояаккя

РК PlBtLEqJP ГК1 Pm.'IU ГК2 Р'ОС Are л ID P'DIÍ fr<¡ Пннс.

FK2 ГКЗ ГК4 Ш.

Prod ID

Nao?e I ?psnri|ilinr

Prod_Proc_1D

Pr<*t>.u.: Cal IU Prcid'jc:. Cat Dose rmc1,tc;_Sort.JD Pnj<J:jt! SmI DH*. Prod Pos-uor ID Prcid Pas'iior'. Desc.

P<r;ii Гур#

Вид произведет веч ного процесса

PK Prod Proc ID !

Prod Proc Oesc i

FK1 Product Cat ID

Product_Cm_Dcsc

t

Категория продукции

РК Product CatJO

Prcd.ic: См Desc

Г«1 Prc:<l PoHliur ID

Pled Poi/4ior Ds-ic

ПЛК

РАК JO

Nari ve t5esrfip:i< m Cof'i:»pt De«: Chan

Ли: omul ion piar'

Orisír. t'ÍH()iH'n

Wire tíiagrom 3D Plan

3t> IDyi-ftriiic М:хМ DhIIVXI-MIhIIUII í*+*íl

РЛК ID Prod <D

Вид продукции

РК Product Sort ID

f'KI rVcdjc S eft De«: PrO'l Povll„f II.) Piod Fosiior D.j-,.:

Мегло в произволе) яенкглй Структуре

Ж РглН Position ID

FK* Ptod Position D'-ic Prcx1_Type_lC Privl type

Тип производства

РК Prod Tvoe ID ProdJype.Ces!-,

Рисунок 4 Логическая архитектура хранилища ПАК

Для физической реализации сформированной иерархически-реляционной многомерной модели данных о прототипах ПАК было принято решение о необходимости использования СУБД ORACLE, так как это решение позволяет интегрировать данные из разных источников, хранить мультимедиа информацию, имеется возможность оперативно получать ответы на запросы, охватывающие большие объемы данных в поисках общих тенденций.

Необходимость систематического пополнения ХД Г1АК в целях поддержки его в актуальном состоянии предопределило выявление и

систематизацию необходимых критериев оценки ПАК на основе метода анализа иерархий (МАИ), предложенного Т.Саати. На рисунке 5 представлена возможная иерархия критериев оценки ПАК.

На верхнем уровне иерархии выделены функциональные критерии, экономические критерии, технико-эксплуатационные критерии, антропологические критерии.

Описание критериев следующих уровней иерархии представлено в диссертационной работе.

Для ранжирования критериев эксперт устанавливает относительную значимость каждого критерия выбора прототипа ПАК в отношении критерия вышестоящего уровня иерархии.

Нлбор ОЛХНАЙШИХ

уровень иерархии

\ \ Тшиип- ч \

Функиио "Г" к " \ ЭмнсмичеС"«"» к Ли > ^опол^1ичес> ив

г

уровень иерархии

Се»ее«» ру*1 ям

СЮИМОСГ!» Н1811119« УЯПЫК1Й

Интуитивно

Рисунок 5 Иерархия критериев оценки ПАК

В результате получают матрицы парных сравнений: ||я,у||п, где ац =

1 /я,-,-. Здесь п ~ число критериев оценки ПАК, сравниваемых на каждом уровне. Для каждой матрицы определяется вектор приоритетов по формуле:

Гк

/-1

,/ = 1,2,..„п.

(1)

Далее определяются нормализованные оценки вектора локальных приоритетов первого уровня иерархии критериев ПАК:

К, = -= 1,2,..., и.

1",

(2)

Рассчитывается индекс согласованности (ИС) в каждой матрице ИС но формуле:

= (3)

л- 1

где п - число сравниваемых критериев;

Л™«" величина, характеризующая наибольшее собственное значение матрицы и вычисляемая по формуле:

1" (4)

Определяются глобальные приоритеты для критериев последующих

уровней как величины полезности Ь„ рассчитываемые по формуле:

а,=5Х*;,/=1.2,..л, (5)

где / - критерий следующего вышестоящего уровня;

К) - глобальный приоритет этих целевых критериев;

относительная значимость критерия у. Определенные в итоге глобальные приоритеты - это веса в отношении целевых критериев. Они позволяют выбрать наиболее значимые критерии оценки ПАК с точки зрения экспертов. Далее следует двухэтапная процедура оценки протототипов ПАК на основе решения экспертами задачи многокритериального выбора методом взвешенной суммы оценок критериев.На первом этапе вычисляется средняя оценка .¡-ого оцениваемого прототипа по ¡-му критерию по формуле:

К>' = 71' 77 (л - ц ы

где - средняя оценка .¡-ого прототипа по ¡-му критерию; К- общее число экспертов в группе (1...к...К); Ь - число экспертов, не оценили ]-ый прототип по ¡-му критерию;

г,

к„

- оценка .¡-ого прототипа по ¡-му критерию к-м экспертом.

На 2-м этапе вычисляется общая оценка .¡-го прототипа по формуле:

(7)

1=1

где Ят- общая оценка 3 - го прототипа;

т- общее число критериев (1 = 1.......т);

а,- нормированный вес 1 - критерия;

Для проверки согласованности мнений экспертов проводятся статистические расчеты:

1. Коэффициента конкордации

где Б - сумма квадратов отклонений сумм баллов каждого критерия;

п - число экспертов где ^ и р'- нормативная и фактическая сумма рангов ! - ого показателя ертов, участвовавших в оценке; ш - число оцениваемых показателей.

2. Критерия X1 Пирсона

г (9)

£ <Р,

где У' и Р'- нормативная и фактическая сумма рангов 1 - ого показателя

Отобранные по таким принципам ПАК обеспечивают высокое качество информации, которой наполняется ХД ППАК.

Для функционирования инструментального средства

прототипирования и макетирования разрабатывается его программное обеспечение, структура которого представлена на рисунке 6

Подсистема управлени хранилищем данных с прототипах ПАК

Хранилище данных о прототипах ПАК

Справочник производственных ___процессов

Справочник видов технологического ^оборудования

Подсистема прототипирования ПАК

Модуль определения структуры производственного процесса

Модуль определения технологических операций

Модуль выбора прототипа пак

Подсистема макетирования ПАК

Ьиолиотека инструментальных средсв разработки ^прикладного ПО,

Модуль

демонстрации

ПАК

т

Подсистема модификации ПАК

Модуль Модуль оптимизации

модификации качественного состава

ппотптипа ПАК ПАК

Рисунок 6 Структура программное обеспечение инструментальных средств прототипирования и макетирования

Программное обеспечение дает возможность хранить данные о прототипах ПАК, и осуществлять их модификацию за счет того, что в хранилище ПАК хранятся не просто образы прототипов ПАК, но и прикладное ПО и копии технической документации о прототипе ПАК.

В целях конкретизации действий разработчиков компьютеризации производственных систем предлагаются методические положения, которые позволяют сформировать ПАК на основе инструментальных средств прототипирования и макетирования. Последовательность действий разработчиков представлена на рисунке 7.

Рисунок 7 Последовательность действий разработчиков Целью первого этапа является сбор и представление информации о деятельности предприятия в формализованном виде, пригодном для выбора

и дальнейшего внедрения ПАК и преобразование пользовательских требований в системные.

На этом этапе определяются технологические операции для каждого участка производственного процесса на основе оценки предложенных инструментальным средством вариантов (анимационные ролики, фильмы, фотографии, виртуальные трехмерные динамические модели).

Целью второго этапа является определение прототипа Г1АК с архитектурой, обеспечивающей реализацию системных требований.

Для этого предварительно формируется набор прототипов из ХД ПАК, удовлетворяющего пользовательским и системным требованиям на основе сгенерированного запроса к ХД ППАК.

Выбор прототипа ПАК из сформированного набора, обладающего наилучшими качественными характеристиками, основан на использовании метода МАИ.

Целью третьего этапа является обеспечение возможности для наглядной демонстрации функций ПАК и для предварительного обучения персонала, а также модификация прототипа ПАК в соответствии с заявленными требованиями.

Это реализуется через макет ПАК, полученного путем реализации прототипа ПАК в соответствующем программном обеспечении из . библиотеки инструментальных средств.

Модификация предполагает следующий набор преобразований прототипа ПАК:

- удаление избыточных ПАС;

- объединение ПАС;

- разъединение ПАС;

- замена ПАС другими ПАС.

Этому набору преобразований подлежат последовательно ПАС нижнего уровня управления, среднего уровня управления, верхнего уровня управления.

Модификация ПАК на нижнем уровне управления осуществляется путем удаления программно-аппаратных средств на основе сопоставления перечня требований проектируемого участка производственной системы с возможностями ПАК участка прототипа.

Визуально модифицирование требуемого участка создается путем удаления (вычеркивания) из схемотехнического описания участка прототипа ПАК ненужных программно-аппаратных средств.

Модификация и разработка макета осуществляется в соответствующем программном обеспечении (Scada программы, программы PLC).

Модификация прототипа ПАК на среднем уровне осуществляется в соответствии с преобразованиями на нижнем уровне и с конкретными требованиями заказчика.Устранение избыточности программно-аппаратных средств, выполненных на первом шаге, вызывает необходимость коррекции состава и видов ПАС на среднем уровне управления.

В этом случае возникает проблема оценки предлагаемых на рынке ПАС. Такая оценка предполагает сопоставление их параметров с параметрами необходимыми для решения задач ПАК. Для этого используется комплексный метод оценки, который основывается на

применении комплексных (групповых) показателей.

В качестве групповых оценочных показателей ПАС предлагается использовать технические и экономические показатели. В диссертационном исследовании приведены конкретные показатели для различных ПАС (контроллер, ПТК, 8сас1а) и примеры ранжирования этих показателей для соответствующей области применения.

Проведя анализ рынка и выявив ПАС, применение которых в данной области возможно производится расчет группового показателя по техническим параметрам по формуле:

где Д^ коэффициент значимости (весомости) параметра; Роцен - значение параметра ПАС, имеющихся на рынке; Рконк _ значение этого параметра требуемого ПАС. Затем определяется индекс экономических параметров по формуле:

Т _ питр шц'н

(П)

з„„я(,

где Зп0трОце„ - цена потребления ПАС, имеющихся на рынке Зпотрконк - цена потребления требуемого ПАС;

Сравнивая эти два показателя, определяют показатель конкурентоспособности ПАС

К = (12)

'эи

где К - показатель соответствия ПАС

¡тп - индекс технических параметров; Ь„ - индекс экономических параметров;

Для модификации прототипа ПАК на верхнем уровне ПАК необходимо:

- определить для каждой группы альтернативные технические средства;

- задать ресурсные ограничения. (Например, в виде выделенного бюджета на приобретение ПАС верхнего уровня ПАК);

- выбрать оптимизируемый критерий.

После проведенных подготовительных действий формулируется математическая модель:

Исходные данные задачи (годовой эффект от включения в ПАК j -го ПАС ! -группы ПАС) представлены в виде матрицы А = а^ (матрица оценок). Необходимо определить другую матрицу - X = х^ (матрица назначений), удовлетворяющую следующим условиям:

{1, если .¡-ое ПАС присутствует в I - ой группе ПАС

О, в противном случае;

- условие того, что хотя бы один представитель каждой

1

группы ПАС включен в формируемый ПАК верхнего уровня управления.

- условие того, что ] - ое ПАС используется только в одной

I

группе ПАС.

ХХ^Л-Л» ограничение по бюджету, выделяемому на покупку и

< j

внедрение ПАК верхнего уровня.

Целевая функция этой задачи - максимизировать по X|j годовой эффект от внедрения ПАК: -*max Сформулированная задача

' j

является задачей математического программирования. В диссертационном исследовании для решения этой задачи предлагается использовать метод ветвей и границ.

В диссертационной работе рассматриваются практические аспекты формирования ПАК компанией ЗАО «Токссофт» при компьютеризации производственной системы изготовления сока на заводе Greenfield филиала ТОО «RG Brands» г. Алматы, Казахстан, 2008 - 2009 год.

На основе использования ПО определены пользовательские и системные требования к формируемому ПАК производственной системы.

По сформированному запросу к ХД ГШАК, был получен набор прототипов ПАК: ПАК «Нидан» (внедрен на ЗАО Мултон в г. Чехов,, в 2002г., ПАК «Орел» (внедрен на ООО «Вимм-Биль-Данн» в г.Орел в 2003г.), ПАК «Раменское» (внедрен на ООО «Вимм-Биль-Данн» в г. Раменское, Моск. обл. в 2007г.).

ПО позволяет ознакомиться с этими прототипами

Выбор прототипа ПАК осуществлялся на основании МАИ. В результате выбран прототип ПАК, реализованный на заводе ОАО «Вимм-Биль-Данн» в г. Орел.

Дальнейшие действия по выбору ПАК для завода RG Brands связаны с качественным улучшением состава прототипа ПАК «Орел». Для этого формируются конкретные требования для каждого участка производственного процесса, что позволяет осуществить:

- модифицирование функциональной структуры компьютеризованного оборудования на каждом технологическом участке;

- модификацию структуры ПАК на нижнем, среднем и верхнем уровне управления производственной системы.

В результате сформирован ПАК, который был внедрен при компьютеризации производства сока на заводе «Greenfield».

В результате проведено экономическое обоснование разработки ПО инструментального сформирован ПАК, который был внедрен при компьютеризации производства сока на заводе «Greenfield».

III. Выводы

В диссертационной работе получены следующие результаты:

1. Для повышения продуктивности звиты теоретические аспекты и инструментарий прототипирования и макетирования программно-аппаратных комплексов.

2. Разработаны типологии программно-аппаратных комплексов и программно-аппаратных средств компьютеризации производственных систем в целях создания информационного обеспечения протипирования и макетирования ПАК.

3. Разработаны процедуры актуализации хранилища данных о прототипах программно-аппаратных комплексов и обоснования принимающихся решений экспертными методами.

4. Сформирован инструментарий, позволяющий осуществлять прототипирование и макетирование программно- аппаратных комплексов на основе использования в качестве прототипов программно-аппаратных комплексов действующих и показавших свою эффективность на практике систем компьютеризации.

5. Разработана процедура модификации программно-аппаратных комплексов компьютеризации производственных систем с целью формирования методические положения по использованию инструментальных его оптимального состава.

6. Разработаны средств прототинирования и макетирования программно-аппаратных комплексов

IV. Опубликованные работы, отражающие основные научные результаты диссертации

Работы, опубликованные автором в ведущих рецензируемых научных

журналах и журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ

1.Мухин И.Н Построение АСУ производством негазированных напитков на основе концепции Tetra Plant Master и ее базовые технические средства .-//[Текст] Автоматизация в промышленности,- 2009. №10. с.15-19-0,3 п.л.;

2.Мухин И.Н. История развития подходов к проектированию компьютеризованных производственных систем.-//[Текст] Вестник ГУУ,-2009.-№17. с.189-193- 0,3 п.л.;

3.Мухин И.Н. О накоплении и выборе прототипов комплексов технических средств компьютеризованных производственных систем. - // [Текст] Вестник ГУУ,- 2009.-№19 с.172-174 -0,4 п.л.;

Другие работы, опубликованные автором по теме кандидатской

диссертации

4.Мухин И.Н. Реинжиниринг компьютеризованных производственных систем // [Текст] Тезисы докладов научной конференции молодых ученых и студентов ГУУ "Реформы в России и проблемы управления - 2008", выпуск 5. - М.: ГУУ, - 2008.-с.59-62-0,1п.л.;

5. Мухин И.Н. Совершенствование проектирования компьютеризованных производственных систем на основе прототипирования и макетирования - // [Текст] Тезисы докладов научной коныференции молодых ученых и студентов ГУУ "Реформы в России и проблемы управления - 2009", выпуск 2.-М.: ГУУ, - 2009.-е.113-115.-0,1п.л.;

6. Данилова М.А., Мухин И.Н Контуры управления бизнес-процессами лаборатории в LIMS - // [Текст] Информатизация и системы управления в промышленности,- 2009.-№6 .-с.26-28.-0,Зп.л.(0,2лично принадлежит автору);

7. Кочкин П.С., Мухин И.Н Методы повышения эффективности работы компрессорных станций - // [Текст] Информатизация и системы управления в промышленности,- 2009.-№8 .-с.19-21.-0,Зп.л.(0,1лично автора).

Подп. в печ. 11.11.2009. Формат 60x90/16. Объем 1,0 п.л.

Бумага офисная. Печать цифровая.

Тираж 50 экз. Заказ № 878

ГОУВПО «Государственный университет управления» Издательский дом ГОУВПО «ГУУ»

109542, Москва, Рязанский проспект, 99, Учебный корпус, ауд. 106

Тел./факс: (495) 371-95-10, e-mail: diric@guu.ru

www.guu.ru

Диссертация: содержание автор диссертационного исследования: кандидата экономических наук, Мухин, Илья Николаевич

Содержание.

ВВЕДЕНИЕ.

1.СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОЦЕССА КОМПЬЮТЕРИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ.

1.1. Роль и место компьютеризации в развитии современных производственных систем.

1.2 Эволюция теории и практики автоматизации управления производственными системами.

1.3 Характеристика и анализ рынка программно-аппаратных комплексов компьютеризации производственных систем.

1.4. Основные направления развития компьютеризации производственных систем.

Выводы по первой главе.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ КОМПЬЮТЕРИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ПРОТОТИПИРОВАНИЯ И МАКЕТИРОВАНИЯ ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫХ КОМПЛЕКСОВ.

2.1 Прототигшрование и макетирование как новый подход при компьютеризации производственных систем.

2.2 Информационное обеспечение поиска и выбора программно-аппаратных комплексов на основе инструментальных средств прототипирования и макетирования.

2.3 Методические положения формирования программно-аппаратных комплексов на основе инструментальных средств прототипирования и макетирования.

Выводы по второй главе.

3. ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО СОЗДАНИЮ И ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СРЕДСТВ ПРОТОТИПИРОВАНИЯ И МАКЕТИРОВАНИЯ ПРОГРАММНО

АППАРАТНЫХ КОМПЛЕКСОВ.

3.1 Хранилища данных о прототипах программно-аппаратных комплексов компьютеризации производственных систем.

3.2. Структура программного и технического обеспечения для прототипирования и макетирования программо-аппаратных комплексов компьютеризации производственных систем.

3.3 Апробация организационных и методических положений на основе инструментальных средств прототипирования и макетирования программно-аппаратного комплекса.

3.4 Экономическое обоснование разработки программного обеспечения прототипирования и макетирования программно-аппаратных комплексов

Выводы по третьей главе.

Диссертация: введение по экономике, на тему "Организационное и информационное обеспечение компьютеризации производственных систем на основе инструментальных средств прототипирования и маркетирования программно-аппаратных комплексов"

Актуальность темы исследования. В настоящее время современное производство и управление производственными системами отличается растущей компьютеризацией.

Особенно быстро эволюционируют программно-аппаратные комплексы и методология компьютеризации. По сути, возникла довольно обширная индустрия компьютеризации. Большое количество предприятий-разработчиков систем компьютеризации, часто с собственными подходами, создают ненужное и избыточное в организации и в информационном обеспечении современных производственных систем.

В этих условиях, как никогда важным, является выявление в сфере компьютеризации наиболее прогрессивных изменений, направленных на развитие системотехники и индустрии компьютеризации в целом. Одним из таких изменений является тенденция становления системотехники компьютеризации на основе прототипировапия и макетирования систем с использованием в качестве прототипов программно-аппаратных комплексов уже введенных в действие систем и показавших на практике свою эффективность. Отличительной особенностью такого подхода является создание быстрой базовой функциональности, использование наиболее прогрессивных и максимально экономичных решений, стремление к объединению проектирования и подготовки предприятий к внедрению, организация обучения пользователей на системах, приближенных к создаваемым. Использование разработчиками программно-аппаратных комплексов уже введенных в действие систем как прототипов в дальнейшем требует их минимальной модификации, позволяет оперативно реагировать на требования заказчика и способствует снижению трудоемкости проектирования.

Однако такой подход нельзя считать еще достаточно развитым и даже обоснованным, что и определяет актуальность темы, так как дальнейшее углубление и расширение деятельности разработчиков компьютеризации производственных систем в направлении описанной тенденции осложняется недостаточностью организационного, информационного обеспечения, неразвитостью инструментальных средств прототипирования и макетирования программно-аппаратных комплексов.

Цель диссертационного исследования состоит в повышении продуктивности процесса компьютеризации производственных систем, проявляющейся в ускорении процесса компьютеризации и сокращении трудозатрат на его проведение, в повышении уровня подготовки и знаний пользователей на основе развития инструментальных средств прототипирования и макетирования программно-аппаратных комплексов.

Для достижения указанной цели решены следующие задачи:

1. Изучены в историческом аспекте вопросы развития организационного и информационного обеспечения компьютеризации производственных систем.

2. Развиты теоретические аспекты прототипирования и макетирования как основы нового подхода к компьютеризации.

3. Систематизированы современные программно-аппаратные комплексы и средства в виде типологий в целях создания информационного обеспечения компьютеризации.

4. Разработана архитектура хранилища данных, предназначенного для накопления, систематизации и хранения информации о прототипах программно-аппаратных комплексов.

5. Разработаны процедуры актуализации хранилища данных о прототипах программно-аппаратных комплексов на основе использования методов решения многокритериальных задач, в частности:

- для наполнения хранилища данных о прототипах программно-аппаратных комплексов систематизированы критерии оценки программно-аппаратных комплексов и разработана процедура их ранжирования на основе метода анализа иерархий (МАИ);

- разработана процедура экспертной оценки программно-аппаратных комплексов на основе решения экспертами задачи многокритериального выбора методом взвешенной суммы оценок критериев с проверкой условий его применимости;

- разработана процедура анализа экспертных мнений экспертных мнений при оценке программно-аппаратных комплексов с использованием статистических методов.

6. Разработана процедура замены средств программно-аппаратных комплексов путем обоснования их соответствия требованиям системы и уровню конкурентоспособности.

7. Сформулирована задача формирования оптимального состава программно-аппаратных средств верхнего информационного уровня управления производственной системой и определен подход к ее решению на основе метода ветвей и границ.

8. Разработаны методические положения по использованию инструментальных средств прототипирования и макетирования программно-аппаратных комплексов.

9. Проведено экономическое обоснование разработки инструментальных средств прототипирования и макетирования ПАК компьютеризации производственных систем.

Объектом исследования служат инструментальные средства компьютеризации производственных систем.

Предметом прототипирования и макетирования программно-аппаратных исследования является организационное и информационное обеспечение комплексов.

Теоретической основой исследования послужили труды отечественных и зарубежных ученых:

- Година В.В., Гринберга А.С., Дудорина В.И., Калачанова В.Д., Клейнера Г.Б., Кульбы В.М., Ицковича Э.Л., Мамиконова А.Г., Мишина Ю.В., Норенкова И.П., Парамонова Ф.И., Рубана В.Я., Саломатина Н.А., Свечкарева В.П., Филиппова Д.В., Халла Э., Шкурбы В.В. - для анализа развития построения автоматизированных систем управления;

- Данильченко И.А., Михайлова Н.И., Смилянского Г.Л., Юревича Е.И. -для анализа применяющихся методов выбора программно-аппаратных средств;

- Елизарова И.А., Ицковича Э.Л., Марьясина О.Ю., Кангина В.В., Прокопова А.А., Потаповой Т.Б. - для разработки современной типологии программно-аппаратных средств;

- Захарова И.Г., Козина И.О., Саати Т., - для совершенствования методов принятия решений при выборе программно-аппаратных средств;

- Дейта К.Д., Инмон Б., Коннолли Т., Кимбелл Р. - для разработки архитектуры хранилища прототипов программно-аппаратных средств;

- Азарова Н.Н., Таратынова О.Ю, Шкурбы В.В., Шведов В.Н. - для разработки системы автоматизированного проектирования программно-аппаратных средств на основе прототипирования и макетирования.

Научная новизна диссертационной работы состоит в развитии технологии и организации процесса компьютеризации производственных систем, отличающейся применением методов решения многокритериальных задач и сформированной типологии программных и аппаратных средств компьютеризации в предложенных инструментальных средствах для накопления, выбора наилучших реально действующих программпо-аппаратных комплексов - прототипов, их модификации при компьютеризации производственных систем, а также созданием макетов для предварительного обучения пользователей.

Новые научные результаты:

1. Разработаны типологии программно-аппаратных комплексов и программно-аппаратных средств компьютеризации производственных систем в целях создания информационного обеспечения протипирования и макетирования программно-аппаратных комплексов.

2. Предложена иерархия критериев оценки программно-аппаратных комплексов на основе метода анализа иерархий (МАИ) для решения вопросов нанолнения хранилища данных о прототипах.

3. Предложена процедура актуализации хранилища данных о прототипах как информационного обеспечения на основе экспертной оценки прототипов программно-аппаратных комплексов.

4. Сформирован инструментарий, позволяющий осуществлять прототипирование и макетирование программно-аппаратных комплексов, на основе функционирования хранилища данных о прототипах программно-аппаратных комплексов.

5. Разработана процедура модификации программно-аппаратных комплексов компьютеризации производственных систем с целью формирования его оптимального состава.

6. Разработаны методические положения по использованию инструментальных средств прототипирования и макетирования программно-аппаратных комплексов.

Достоверность научных результатов основывается на проведенном автором анализе литературы, посвященной вопросам разработки систем компьютеризации, на применении научных методов исследования, практической проверке и внедрении результатов исследования.

Значение для теории и практики научных результатов заключается в следующем:

- в корректировке и уточнении действий разработчиков систем компьютеризации при формировании программно-аппаратных комплексов на основе инструментальных средств прототипирования и макетирования;

- в решении вопросов организации и хранении прототипов программно-аппаратных комплексов как лучших действующих систем компьютеризации;

- в методических положениях прототипирования и макетирования программно-аппаратных комплексов на основе инструментальных средств прототипирования и макетирования;

- в организации обучения будущих пользователей разрабатываемых сисхсм компьютеризации на основе использования систем в виде макетов, приближенных к разрабатываемым.

Апробация результатов исследования

Результаты исследования, изложенные в диссертации, обсуждались на научно-практических конференциях молодых ученых и студентов ГУУ "Реформы в России и проблемы управления - 2008", "Реформы в России и проблемы управления - 2009".По теме работы опубликовано 7 работ.

Внедрение результатов исследования

Результаты исследования использовались специалистами отдела ИУС ЗАО «Токссофт» при компьютеризации производственной системы изготовления негазированных напитков на заводе Greenfield компании ТОО «RG Brands» г. Алматы, Казахстан, 2008 - 2009 год.

Публикации

По теме диссертации в открытой печати опубликовано 7 научных работ, общим объемом 1,8 пл., лично автору принадлежит 1,5 пл.

Объем работы - диссертация состоит из введения, трех глав, заключения. Работа содержит 134 страниц основного машинописного текста, таблиц 10., рисунков 52. Список использованной литературы включает 110 наименований трудов отечественных и зарубежных авторов.

Диссертация: заключение по теме "Математические и инструментальные методы экономики", Мухин, Илья Николаевич

Выводы по третьей главе

Результатом выполненной работы в рамках третьей главы является следующее:

1. Разработана архитектура хранилища данных, предназначенного для накопления, систематизации и хранения информации о прототипах программно-аппаратных комплексов.

2. Разработаны процедуры актуализации хранилища данных о прототипах программно-аппаратных комплексов на основе использования экспертных методов решения многокритериальных задач:

- для наполнения хранилища данных о прототипах программно-аппаратных комплексов систематизированы критерии оценки программно-аппаратных комплексов и разработана процедура их ранжирования на основе метода анализа иерархий (МАИ);

- разработана процедура экспертной оценки программно-аппаратных комплексов на основе решения экспертами задачи многокритериального выбора методом взвешенной суммы оценок критериев с проверкой условий его применимости;

- разработана процедура анализа экспертных мнений при оценке программно-аппаратных комплексов с использованием статистических методов.

3. Разработаны программное и техническое обеспечение инструментального средства прототипирования и макетирования программно-аппаратных комплексов.

Подводя итоги главы три можно сделать вывод, что методические положения прототипирования и макетирования программно-аппаратных комплексов на основе разработанных инструментальных средств позволили организовать процесс выбора прототипа ПАК для построения системы компьютеризации изготовления сока завода Greenfield компании ТОО "RG Brands".

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Современная компьютеризация производственных систем чаще всего представляет собой процесс адаптации существующих на рынке решений к потребностям компании, а не разработку с нуля уникального программно-аппаратного комплекса.

Особенностью современного периода компьютеризации является непрерывно происходящая эволюция важнейших свойств и характеристик программно-аппаратных комплексов, обновление методологий компьютеризации. В основных моделях жизненного цикла разработки ПО присутствует построение рабочей модели прототипа системы. Появляение большого количества предприятий разработчиков систем компьютеризации часто создают ненужное и избыточное в организации компьютеризации. Поэтому важным является выявление наиболее положительных изменений. Одним из них является тенденция прототипирования и макетирования систем с использованием в качестве прототипов программно-аппаратных комплексов уже введенных в действие систем и показавших на практике свою эффективность. Отличительной особенностью такого подхода является создание быстрой базовой функциональности, возможность организации обучения пользователей на системах приближенных к создаваемым, снижению трудоемкости проектирования.

Однако, такой подход недостаточно поддержан организационным, информационным и методическим обеспечением.

В диссертационном исследовании в рамках поставленной цели получены следующие результаты:

1. Для повышения продуктивности развиты теоретические аспекты и инструментарий прототипирования и макетирования программно-аппаратных комплексов.

2. Разработаны типологии программно-аппаратных комплексов и программно-аппаратных средств компьютеризации производственных систем в целях создания информационного обеспечения протипирования и макетирования Г1АК.

3. Разработаны процедуры актуализации хранилища данных о прототипах программно-аппаратных комплексов и обоснования принимающихся решений экспертными методами.

4. Сформирован инструментарий, позволяющий осуществлять прототипирование и макетирование программно- аппаратных комплексов на основе использования в качестве прототипов программно-аппаратных комплексов действующих и показавших свою эффективность на практике систем компьютеризации.

5. Разработана процедура модификации программно-аппаратных комплексов компьютеризации производственных систем с целью формирования методические положения по использованию инструментальных его оптимального состава.

6. Разработаны средств прототипирования и макетирования программно-аппаратных комплексов