CC BY
0
10. Стародубцева Е.Д., Современные подходы к применению концепции «Качество 4.0» на предприятиях // Петербургский экономический журнал. - 2020. - №4.
11. Шемерей Г.И., Голубева О.А. Разработка базы данных для информационных систем с целью улучшения качества подготовки обувного производства // Известия ТулГУ. Технические науки. - 2020. - №3.
12. Голубева О.А., Тищенко Я.Н., Белик В.В. Внедрение инструментов качества в обувное производство // Научный журнал. - 2019. - №10 (44).
Голубева Олеся Анатольевна, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Ростов-на-Дону, Донской государственный технический университет,
Димитров Валерий Петрович, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, [email protected], Россия, Ростов-на-Дону, Донской государственный технический университет,
Швецов Кирилл Андреевич, аспирант, Россия, Ростов-на-Дону, Донской государственный технический университет,
Доний Алина Сергеевна, магистрант, [email protected], Россия, г. Ростов-на-Дону, Донской государственный технический университет
USING THE ANALYTIC HIERARCHY PROCESS AND REGRESSION ANALYSIS FOR QUALITY MANAGEMENT IN THE AUTOMATED SYSTEM "SHOESCOM"
O.A. Golubeva, V.P. Dimitrov, A.S. Doniy, K.A. Shvetsov
The article discusses the use of the automated system «Shoescom» for product quality management in the footwear industry. The main attention is paid to the use of Shewhart control charts, Pareto and Ishikawa diagrams to identify and analyze defects at different stages of production. Based on experimental data, calculations were made, ways to improve the production process were assessed, and visualization of the research results was demonstrated. The implementation of the «Shoescom» system allows for the most complete identification of product defects and the development of recommendations for eliminating defects, thereby reducing the number of defective products.
Key words: quality management, quality control, defect analysis, shoe production, software system.
Golubeva Olesya Anatolyevna, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Rostov-on-Don, Don State Technical University,
Dimitrov Valery Petrovich, doctor of technical sciences, professor, head of department, [email protected], Russia, Rostov-on-Don, Don State Technical University,
Shvetsov Kirill Andreevich, postgraduate, Russia, Rostov-on-Don, Don State Technical University,
Doniy Alina Sergeevna, master's, [email protected], Russia, Rostov-on-Don, Don State Technical University
УДК 004:9
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-12-560-561
РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ ДЛЯ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ
ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА
К.Ю. Черкасов, И.Н. Хаймович, Д.А. Елистратов
Рассматриваются вопросы разработки информационной системы конструкторско-технологической подготовки производства, включая алгоритмы формирования сроков выполнения задач с учетом уровня компетенций специалистов. Описаны методы структурирования данных на основе анализа сущностей, документов и бизнес-процессов, а также применение математического аппарата для повышения эффективности планирования.
Ключевые слова: информационная система, конструкторско-технологическая подготовка производства, сроки выполнения, себестоимость.
В современных условиях промышленного производства информационные системы (ИС) играют ключевую роль в оптимизации процессов и повышении эффективности на всех этапах жизненного цикла изделия. Одним из важнейших направлений в области автоматизации является разработка информационных систем для конструктор-ско-технологической подготовки производства (КТПП). Эти системы позволяют интегрировать и автоматизировать процессы проектирования, подготовки документации, управления ресурсами и взаимодействия между различными подразделениями предприятия [1, 2].
Целью разработки ИС для КТПП является создание платформы, которая обеспечит согласованное функционирование всех элементов технологической подготовки производства, от проектирования до выпуска готовой продукции. Система должна поддерживать всю информацию, необходимую для принятия решений, включая технические спецификации, стандарты, документацию и данные о процессе производства. Это позволяет повысить производительность, уменьшить время на подготовку и корректировку документации, а также минимизировать риски, связанные с ошибками на различных этапах производства.
560
Ключевыми задачами при разработке ИС для КТПП являются: анализ текущих бизнес-процессов (БП) на предприятии и выявление их слабых мест, определение функциональных и нефункциональных требований к систем, разработка алгоритмов, обеспечивающих автоматизацию процессов и улучшение взаимодействия между подразделениями и определение структуры данных и взаимодействия между различными сущностями и процессами.
Предпроектный анализ играет важнейшую роль в создании ИС, так как он позволяет на раннем этапе выявить потребности пользователей и определить точные требования к функциональности системы. Именно на основе этого анализа разрабатываются архитектура системы, алгоритмы обработки данных и методы интеграции с другими корпоративными системами.
Данная статья является продолжением работы, проведенной в предыдущих исследованиях по разработке ИС для КТПП, и акцентирует внимание на важном аспекте — формировании сроков и компетенций разработки [3]. В рамках статьи будет предложен алгоритм, который позволит оптимизировать сроки выполнения БП на основе анализа сущностей и документов, а также обеспечить правильное распределение компетенций среди специалистов, работающих над проектом.
Таким образом, статья направлена на расширение существующих методик, внедрение новых подходов к расчету сроков и компетенций, что в конечном итоге приведет к созданию более эффективной информационной системы для технологической подготовки производства, способствующей повышению производительности и снижению затрат.
Постановка задачи. После проведения предпроектного анализа наступает этап проектирования, на котором разрабатывается детальная структура ИС, включая создание базы данных, пользовательского интерфейса, а также алгоритмов обработки информации. Результатом работы на данном этапе будет создание рабочего прототипа системы, готового к тестированию.
Неотъемлемой частью разработки ИС КТПП является поиск и улучшение базовых БП машиностроительного предприятия. Важным этапом является построение IDEF-моделей в рамках объектно-ориентированного подхода [4]. Само по себе формирование модели БП для предприятия машиностроительного профиля не является тривиальной задачей. Задача сводится к определению компромиссов между требованиями по ресурсам, срокам, финансам и возможностями организации. Команды аналитиков и экспертов учитывают предложения руководства по построению ИС КТПП и выстраивают границы и связи между отдельными БП. Сложность выбора финальной глубины декомпозиции БП обуславливается неопределённым характером конечного результата. Задача определения ожидаемых трудозатрат и оценка времени проектирования на ранних этапах построения ИС КТПП способствует не допущению ошибок в дальнейшем проектировании [5].
Поиск основных сущностей предметной области. При разработке ИС КТПП возникает необходимость выбора наиболее значимых сущностей и БП, реализация которых должна быть осуществлена в приоритете над остальными. Для минимизации количества сущностей предметной области выделим БП и сформируем связь между документами предметной области (ДПО). ДПО - неделимая часть предметной области, используемая в технологических процессах [6]. Связь ДПО и БП показана на рис. 1.
Бизнес процессы
БП1 Подготовка запуска штампованных поковок
БЛ2 Анализ контракта
&ПЗ Согласование проекта
БП4 Проектирование инструмента
БП5 Изготовление инструмента
БП6 ТПП инструмента
БП7 МПП и заготовительное производство
&П8 МПП
БП9 Освоение
БП10 Изготовление опытной партии
&П11 Изготовление, испытание и контроль
Связь ДПО и БП
Документы предметной области БП1 БП2 БПЗ БГМ БП5 БП6 БП7 БП8 БП9 БП10 БП11
Д1 Письмо от заказчика Д1 1 1
Д2 График освоении Д2 1 1 1 1 1 1 1 1
ДЗ ИД на изделие ДЗ 1 1 1
Д4 Извещение о выполнении этапа Д4 1 1 1 1 1
Д5 КД на интрумент Д5 1 1 1 1
Д6 Утвержденная технология Д6 1 1 1 1
Д7 Технологическая карта ЧПУ Д7 1 1 1 1 1
Дв Паспорт инструмента (оснастки) Д8 1 1 1 1
Д9 Документ об утверждении и продукции Д9 1 1
ДЮ Протоколы испытаний ДЮ 1 1
Рис. 1. Связь ДПО и БП
В конечном счёте в ИС КТПП вносятся сущности предметной области (СПО).
Формализация получения СПО осуществляется по анализу IDEF-диаграмм [7]. Можно выделить следующие основные группы сущностей:
сущности, описывающие предметы; сущности, описывающие границы;
сущности, описывающие управление.
Связь СПО с ДПО продемонстрирована на рис. 2.
Для поиска минимального количества данных используя связи БП с ДПО и ДПО с СПО найдём таблицу связей БП с СПО. Также определим коэффициент использования каждой сущности во всех БП как сумму БП, в которых данная сущность используется, делённую на сумму всех БП [8]. Связь СПО и БП и посчитанный коэффициент использования показан на рис. 3.
Связь СПО и ДПО
Сушности предметной области Д1 Д2 дэ Д4 Д5 Д6 Д7 Д8 Д8 дю
С1 Письмо от заказника С1 1 1 1 1
С2 Комплект документации С2 1 1 1 1 1
СЗ График освоении СЗ 1
а Извещение о выполнении этапа СА 1
С5 Технологическая разработка С5 1 1 1 1
С6 Комплект КД на изделие се 1
С7 ММхол. штамповки С7 1 1 1
С8 Копия утв. КД на инстурмент се 1
С9 Копия сот. с заказчиком КД на изд. С9 1
C1D ММ обраб. штамповки сю 1 1
Рис. 2. Связь СПО и ДПО
Связь СПО и БП
Сушности предметной области БП1 БП2 6ПЗ БП4 БП5 БП6 БП7 БПЭ БПЭ БПЮ БЛ11 Ыбп КИСП
С1 Письмо от заказчика С1 1 1 » 1 1 1 1 1 1 1 10 0.90909
сг Комплект документации С2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 9 0,81В 18
СЗ График освоения СЗ 1 1 ) ] 1 1 1 1 8 0,71727
С4 Извещение о выполнении этапа С4 1 1 » 1 1 1 6 0,54545
С5 Технологическая разработка С5 1 1 1 1 1 1 1 1 в 0,72727
се Комплект КД на изделие се 1 1 1 3 0.27273
С7 ММ хол. штамповки С7 1 1 1 ] 1 1 1 1 1 9 0,61818
се Копия утв. КД на инстурмент се 1 1 1 1 4 0.30304
с» Копия оогп. с заказчиком КД ка изд. C9 1 1 1 3 0.27273
сю ММ обраб. штамповки сю 1 1 1 1 1 1 1 7 0,63836
Рис. 3. Связь СПО и БП с поиском коэффициента использования
В результате чего при задании коэффициента минимального использования и оставляя только те сущности, значения коэффициента использования у которых больше заданного можно добиться того, что будут минимизированы размеры модели данных ИС.
Ряд сущностей может быть добавлен в итоговый набор сущностей для реализации в ИС не смотря на получение коэффициента использования меньше заданного. Эта возможность может быть полезна при коллективном решение о необходимости реализации сущности в ИС.
Оценка времени и стоимости разработки. Одной из целей данной работы является определение сроков разработки ИС.
После выделения основных сущностей предметной области можно приступить к их реализации в рамках
ИС.
На формирование сроков разработки конкретной сущности влияет уровень квалификации исполнителя. Квалификация — параметр категориальный. Устоявшаяся практика современной IT-разработки позволяет осуществить разделение специалистов, которые непосредственны заняты на написании кода работы ИС на три основные группы:
1.Младший специалист (Junior level)
2.Специалист (Middle level)
3.Старший специалист (Senior level)
Оценка уровня квалификации программиста, участвующего во внедрении ИС на предприятии, зависит от специфики проекта [9]. Основные показатели, влияющие на определение квалификации:
1. Скорость разработки
2. Отзывы коллег
3.Качество разработки
4. Соответствие матрице компетенций
Помимо квалификации, скорость разработки тесно связана с объёмом работ, необходимым для реализации каждой сущности предметной области. Объём можно косвенно оценить по количеству связей сущности с документами предметной области.
Кроме того, на скорость разработки влияет возможность исполнителя сосредоточиться на задачах конкретного предприятия. Постоянная смена контекста может увеличивать сроки. Однако в данной работе предполагается, что разработчики работают только над одним проектом одновременно.
Время разработки сущности для ИС КТПП можно выразить через функцию от двух аргументов: уровня квалификации и количества связанных сущностей:
¿сущ = f (Level, Мсвяз), (1)
где Level - категориальный параметр, определяющий уровень исполнителя, Мсвяз - количество связей сущности.
При первом применении данного подхода для оценки времени разработки данные о скорости работы отсутствуют. Поэтому в процессе внедрения ИС предлагается добавить фиксирование времени, затраченного на разработку каждой сущности. Это позволит в дальнейшем на основе опыта и уровня квалификации сотрудников установить взаимосвязь "Квалификация - Связи - Время".
График зависимости времени разработки сущности ИС от количества связей для разработчиков разных уровней представлен на рис. 4.
Рис. 4. Взаимосвязь "Квалификация - Связи - Время "
Зачастую с ростом количества связей скорость увеличения времени разработки возрастает. Это связано с повышением вероятности ошибок, требующих дополнительных временных затрат на разработку. Если на графике обнаруживаются явные точки излома, можно предположить, что значение Мизл, близкое к точке излома, является оптимальным числом для декомпозиции бизнес-сущностей в будущих проектах с точки зрения скорости реализации её в ИС. Это значение может быть учтено при обсуждении границ БП командами аналитиков и экспертов в будущих реализациях ИС.
Оценка сроков и стоимости проекта. Имея конфигурацию параметров основных сущностей предметной области, можно определить максимальный и минимальный сроки реализации проекта. Зная время, необходимое разработчикам каждого уровня для реализации сущности в ИС КТПП, по заданному набору сущностей вычисляется общее время реализации проекта.
Если желаемые сроки проекта находятся между минимальным и максимальным временем (реализация силами Senior и Junior специалистов), то проект с заданным количеством сущностей можно считать реализуемым. В противном случае требуется пересмотреть коэффициент Кисп в сторону уменьшения. Это приведёт к сокращению числа базовых сущностей и, как следствие, к уменьшению времени разработки.
Зная стоимость привлечения специалистов разных уровней, можно рассчитать стоимость внедрения ИС КТПП для заданного количества базовых сущностей. Графическое представление зависимости стоимости разработки от времени показано на рис. 5.
t
senior middle junior
Рис 5. График себестоимости разработки от времени
Имея исторически обоснованное представление о сроках и стоимости разработки, можно выбрать оптимальный путь реализации проекта для предприятия. В условиях нехватки финансовых ресурсов следует либо увеличить сроки, либо уменьшить количество базовых сущностей. Возможность оперативного построения прогностической модели позволяет существенно сократить издержки на реализацию проекта. При проектировании одновременно несколькими разработчиками, имеющими разный уровень более сложные задачи с большим количеством связей целесообразно передавать разработчикам с более высокой квалификацией [10].
Вывод. В этой статье предложен алгоритм формирования сроков и компетенций разработки, основанный на предварительном анализе БП, документов и сущностей, с использованием коэффициента КИсп для выделения базового набора сущностей. Формирование точных сроков и компетенций позволяет улучшить планирование, рациональное распределение ресурсов и повысить качество выполнения задач. Применение предложенного подхода обеспечит эффективное управление проектами, снизит риски и повысит производительность, способствуя успешной интеграции ИС для КТПП в современные производственные процессы.
Список литературы
1. Батищев В.И. Концепция информационной среды в организации производства на предприятии с применением оптимизации маршрутов обработки деталей [Текст] / В. И. Батищев, И. Н. Хаймович, В. И. Марков, А. Н. Макашов // Вестник Самарского муниципального института управления. - 2018. - № 3. - С. 77-85.
2. Кокарева, В. В. Имитационное моделирование производственных процессов в рамках концепции «бережливого производства» [Текст] / В. В. Кокарева, В. Г. Смелов, И. Л. Шитарев // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С. П. Королева (национального исследовательского университета). - 2012. - № 3-3 (34). - С. 131-136.
3. Черкасов К.Ю., Хаймович И.Н. Разработка информационных систем в конструкторско-технологической подготовке производства // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2023. Вып.11. С. 310-314.
4. Петрова, И.Р. Методология функционального моделирования IDEF0: учебно-методическое пособие / И.Р. Петрова, Р.Х. Фахртдинов, А.А. Сулейманова. - Казань: Казан. ун-т, 2018. - 68 с.
5. Хаймович И. Н., Хаймович А. И. Проектирование и реализация системы автоматизированного проектирования штамповки компрессорных лопаток из титановых сплавов // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. - 2015. - № 2. - С. 37-43.
6. Меламед, А. Я. Аппаратно-программный комплекс для решений задач автоматизации CRM [Текст] / А. Я. Меламед // Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ: Тезисы докладов - М., 2003. - С. 53.
7. Киселев, Д.Ю. Структурный анализ потоков данных: метод. Указания / Д.Ю. Киселев, Ю.В. Киселев, В.Д. Макарьев. - Самара: Изд-во СГАУ, 2014. - 12 с.
8. Хаймович, И. Н. Рационализация организации производства машиностроительного предприятия на основе реинжиниринга [Текст] / И. Н. Хаймович, А. И. Хаймович // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С. П. Королева. - 2006. - № 3 (11). - С. 53-57.
9. Singh, B. The Impact of Software Development Process on Software Quality: A Review / B. Singh, S. Gautam // Proceedings of 8th International Conference on Computational Intelligence and Communication Networks (CICN). - 2016. - P. 666-672.
10. Верба, В.С. Системный анализ методов проектирования многофункциональной информационной системы / В.С. Верба, В.А. Михеев // Известия ЮФУ. Технические науки. - 2008. - Т.85. - №8. - С. 109-115.
Черкасов Константин Юрьевич, аспирант, [email protected], Россия, Самара, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева,
Хаймович Ирина Николаевна, д-р техн. наук, проф., [email protected], Россия, Самара, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева и Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ),
Елистратов Данил Андреевич, аспирант, [email protected], Россия, Самара, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королёва
DEVELOPMENT OF INFORMATION SYSTEMS FOR DESIGN AND TECHNOLOGICAL PREPARATION OF
PRODUCTION
K.Y. Cherkasov, I.N. Khaimovich, D.A. Elistratov
The issues of developing an information system for design and technological preparation of production, including algorithms for forming deadlines for completing tasks, taking into account the level of competence of specialists, are considered. The methods of structuring data based on the analysis of entities, documents and business processes, as well as the use of mathematical tools to increase the effectiveness of planning, are described.
Key words: information system, design and technological preparation of production, deadlines, cost.
Cherkasov Konstantin Yurievich, postgraduate, [email protected], Russia, Samara, Samara National Research University,
Khaimovich Irina Nikolaevna, doctor of technical sciences, professor, [email protected], Russia, Samara, Samara National Research University and Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University,
Elistratov Danil Andreevich, postgraduate, [email protected], Russia, Samara, Samara National Research University
