Разработка модели информационно-аналитической системы мониторинга состояния конструкторского, технологического и производственного процессов авиастроительного предприятия

УДК 658.5.012.7

РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ КОНСТРУКТОРСКОГО, ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО И ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССОВ АВИАСТРОИТЕЛЬНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

© 2012 О. В. Железнов, А. А. Блюменштейн, М. С. Черников

Ульяновский государственный университет

В статье рассмотрены перспективы использования информационно-аналитической системы (ИАС) мониторинга состояния конструкторского, технологического и производственного процессов авиастроительного предприятия. Представлены предложения по реализации функциональных модулей ИАС, разработаны модель и методика её внедрения.

Информационно-аналитическая система, бизнес-процесс, модель ИАС, мониторинг состояния процессов, модель данных, модель бизнес-процессов.

Введение

В настоящее время современное авиастроительное предприятие не сможет адаптироваться под быстро изменяющиеся требования рынка и новейшие технологии, если не выстроит у себя качественную систему мониторинга состояния

конструкторского, технологического и производственного процессов.

Необходимость оперативного реагирования на изменения рынка производства новых изделий требует перестройки внутренних процессов авиастроительного предприятия. Практика других отраслей, положительный опыт информатизации отдельных подсистем, накопленный на предприятиях авиастроения, а также потенциальные возможности, заложенные в новых информационных технологиях, показывают, что последние с успехом могут быть использованы для повышения эффективности управления процессами авиастроительного предприятия.

Постановка задачи

Реализация адекватных современным условиям функциональных и

организационных моделей для ИАС мониторинга невозможна без

соответствующей концепции системы информационной поддержки, которая должна опираться на:

• современные подходы к моделированию сложных систем;

• информационно-аналитический характер системы;

• адекватные поставленной

задаче современные сетевые

информационные технологии,

компьютерные сети, соответствующие инструментальные программные средства и т.д.

Дополнительный аспект актуальности связан с тем, что одним из требований к системе качества современного

авиастроительного предприятия является наличие и функционирование ИАС мониторинга состояния конструкторского, технологического и производственного процессов. При этом по всем процессам авиастроительного предприятия должны быть определены измеряемые показатели и методы их измерения и анализа, назначены лица или подразделения, ответственные за проведение мониторинга, а получаемые результаты должны постоянно

анализироваться и сравниваться с результатами ведущих авиастроительных предприятий в стране и за рубежом, на основании чего должны предприниматься корректирующие и предупреждающие действия.

Были поставлены и решены следующие задачи:

• проведён анализ методов построения моделей ИАС мониторинга, определён метод построения для задач исследования;

• построены модели конструкторских, технологических и производственных процессов авиастроительного предприятия;

• разработана и описана модель ИАС мониторинга состояния конструкторского, технологического и производственного процессов, которая включает процессы мониторинга, организационную модель, информационную модель, функциональные и нефункциональные требования к разработанной системе, а также методику внедрения модели ИАС мониторинга.

Построение модели ИАС мониторинга

ИАС мониторинга состояния конструкторского, технологического и производственного процессов позволит выполнять функции по мониторингу и анализу ключевых показателей

эффективности автоматизируемых бизнес-процессов в разрезе:

• проектов (заказов);

• изделий;

• уровней управления (от генерального директора до мастера);

• подразделений;

• кооперантов.

ИАС мониторинга состояния процессов должна создаваться как система, предназначенная для сбора данных из всех имеющихся в организации источников и

предоставления руководителю выжимки из них, соотнесенной с целевыми показателями процессов. Одновременно ИАС позволяет спускаться от неудовлетворительного показателя (через его составляющие) к данным более низкого уровня, вплоть до первичных документов.

В результате руководитель в максимально наглядной форме, на одном экране, видит текущее состояние дел. В случае отклонения от нормы, он может немедленно понять причину отклонения или виновного в отклонении и выдать распоряжение на устранение причины.

Для разработки информационно-аналитической системы необходимо детальное описание требований в разрезе следующих основных составляющих модели информационно-аналитической системы (рис. 1):

• модель бизнес-процессов (организационная и функциональная);

• модель данных (информационная);

• функциональные и нефункциональные требования с учётом специфики процесса мониторинга состояния конструкторского, технологического и производственного процессов авиастроительного предприятия.

Модель ИАС мониторинга

1-—-1-Г- 1

Модель данных Модель бизнес-процессов Функциональные и нефункциональные требования

Рис.1. Структура модели ИАС мониторинга

Модель бизнес-процессов последовательные шаги по формированию

данных. Описанные бизнес-процессы ИАС Модель бизнес-процессов в рамках мониторинга должны давать понимание описания представляет собой того, кто, что, когда и в какой

последовательности выполняет в системе для построения необходимой отчётности. При выборе методологии моделирования необходимо выполнение комплексного анализа, требующего на выходе решение по использованию того или иного метода описания бизнес-процессов.

По результатам исследования базовых функций различных инструментариев для реализации модели было решено выполнить функциональное описание процессов взаимодействия между конструкторскими, технологическиими и производственными

процессами в нотации ARIS. Результаты исследования нотаций приведены в табл. 1.

Дополнительными преимуществами использования данного инструментария для задачи моделирования являются:

• репрезентативная графика;

• наличие большого числа стандартных объектов для описания бизнес-процессов;

• возможность тестирования проекта на соответствие требованиям стандарта качества ISO 9000.

Таблица 1. Сравнительный анализ средств моделирования бизнес-процессов по базовым функциям

Функциональные возможности ARIS BPWin Rational Rose

1 Поддерживаемый стандарт eEPS (расширение IDEF3), ЕЯС, ЦМЬ, собственные методы в другой нотации, в которых реализован основной смысл методов IDEF, DFD IDEF0, IDEF3, DFD UML

2 Наличие хороших средств графического отображения моделей Репрезентативность моделей высока Репрезентативность моделей низка Репрезентативность моделей низка

3 Моделирование диаграмм различных типов да да/нет да/нет

4 Функционально- стоимостной анализ да да да/нет

5 Имитационное моделирование да да/нет нет

6 Возможность декомпозиции объекта да да да

7 Оформление проектной документации: генерация технологических и рабочих инструкций да да/нет да

8 Хранение моделей деятельности предприятий да да/нет да/нет

9 Контроль и обеспечение целостности проекта данных да да/нет да

10 Ведение библиотеки типовых бизнес-моделей да да/нет да/нет

11 Возможность групповой работы да да да

12 Простота освоения продукта Сложно Просто Сложно

Модель данных

Информационная модель данных для создания ИАС мониторинга состояния конструкторского, технологического и производственного процессов должна содержать следующие основные

конструкции:

• диаграммы «сущность-связь» (Entity-Relationship Diagrams);

• определения сущностей;

• уникальные идентификаторы сущностей;

• определения атрибутов сущностей;

• отношения между сущностями;

• супертипы и подтипы.

Элементы информационной модели данных являются входными данными для решения задачи проектирования базы данных - создания логической модели данных. Для построения модели данных можно использовать нотацию Entity-Relationship, как наиболее подходящую для целей проектирования. Она применяется для разработки реляционных баз данных и использует условный синтаксис, специально разработанный для удобного построения

концептуальной схемы и обеспечивающий универсальное представление структуры данных в рамках объекта описания. Основной критерий выбора этой нотации -обеспечивать описание, независимое от конечной реализации базы данных и аппаратной платформы.

1. Многомерность данных в самой ИАС мониторинга процессов должна быть разделена на три уровня:

Многомерное представление данных - средства конечного пользователя, обеспечивающие многомерную

визуализацию и манипулирование данными; слой многомерного представления абстрагирован от физической структуры данных и воспринимает данные как многомерные.

2. Многомерная обработка -средство (язык) формулирования многомерных запросов и процессор, умеющий обработать и выполнить такой запрос.

3. Многомерное хранение -средства физической организации данных, обеспечивающие эффективное выполнение многомерных запросов.

Первые два уровня в обязательном порядке должны присутствовать, а третий уровень, хотя и является широко распространённым, не обязателен, так как данные для многомерного представления могут извлекаться и из обычных реляционных структур. Его наличие будет зависеть от существующих информационных систем на авиастроительном предприятии и структуры данных, подаваемых на входе в ИАС мониторинга состояния

конструкторского, технологического и производственного процессов.

Функциональные требования

Функциональные требования к ИАС мониторинга состояния процессов в окончательном виде формируются после проведения стратегического анализа, построения системы показателей и определения способов и регламентов их сбора и оценки для конкретного подразделения авиастроительного

предприятия. Эта работа проводится с применением традиционных методик организационно-функционального структурирования.

Функциональные требования к ИАС мониторинга могут детализироваться по основным компонентам организационно-функциональной структуры системы. В частности, функционально ИАС

мониторинга должна обеспечивать реализацию:

• регламентированного стратегического анализа ситуации, формирования критериев и показателей оценки эффективности;

• контроля и анализа состояния конструкторского, технологического и

производственного процессов по ключевым показателям эффективности с возможной функцией выработки прогнозов, возможных сценариев развития и адекватных действий;

• выявления проблемных ситуаций по данным процессам;

• проведения сравнительного анализа выполнения процессов (ведение истории аналитических данных);

• координации и организации сбора, накопления, хранения информации (в том числе с применением методов и средств хранилищ данных);

• обеспечения использования интеллектуальных информационных технологий и средств статистической обработки данных (представленных в виде текстов, технико-экономических показателей, диаграмм, графиков) и др.

Выводы

В результате исследования, была разработана модель ИАС мониторинга состояния конструкторского,

технологического и производственного процессов авиастроительного предприятия, которая включает описанные процессы мониторинга, организационную и

информационную модели, функциональные и нефункциональные требования к ИАС, и методика внедрения самой модели. Использование разработанных модели и методики позволит создать ИАС мониторинга, которая повысит

эффективность конструкторского,

технологического и производственного процессов.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации.

DEVELOPING MODELS OF INFORMATION-ANALYTICAL MONITORING SYSTEM DESIGN, ENGINEERING AND MANUFACTURING PROCESSES AIRCRAFT

COMPANIES

© 2012 O. V. Zheleznov, A. A. Blyumenshteyn, M. S. Chernikov

Ulyanovsk State University

The article considers the prospects of using information-analytical system for monitoring the status of design, technology and manufacturing processes of the aircraft enterprise. Also, there are proposals to implement the functional modules of IAS and developed a model and methodology for its implementation.

282

Information and analysis system (IAS), a business process model of IAS, monitoring of processes, data model, business process model.

Информация об авторах

Железнов Олег Владимирович, аспирант кафедры математического моделирования технических систем, Ульяновский государственный университет. E-mail: olegulsu@mail.ru. Область научных интересов: информационная поддержка процессов жизненного цикла изделия.

Блюменштейн Алексей Александрович, аспирант кафедры математического моделирования технических систем, Ульяновский государственный университет. E-mail: blyumenshteyn@mail.ru. Область научных интересов: разработка методов автоматизации и оптимизации организационно-технической подготовки производства на авиастроительных предприятиях.

Черников Михаил Сергеевич, аспирант кафедры математического моделирования технических систем, Ульяновский государственный университет. E-mail: chernikov.m.s@mail.ru. Область научных интересов: моделирование и исследование операций в организационно-технических системах.

Zheleznov Oleg Vladimirovich, post-graduate student of the sub-department of mathematical modeling of technical systems, Ulyanovsk State University. E-mail: olegulsu@mail.ru. Area of research: information support of product life cycle processes.

Blyumenshteyn Alexey Aleksandrovich, post-graduate students of the sub-department of mathematical modeling of technical systems, Ulyanovsk State University. E-mail: blyumenshteyn@mail.ru. Area of research:Development of methods forthe automation of organizational andtechnical preparation of production foraircraft companies.

Chernikov Michail Sergeevich, post-graduate students of the sub-department of mathematical modeling of technical systems, Ulyanovsk State University. E-mail: chernikov.m.s@mail.ru. Area of research: modeling and analysis of operations in organizational engineering systems.