Разработка информационной системы поддержки принятия решений в сфере планирования производства инструмента и оснастки для выпуска горно-шахтного оборудования

© E.B. Молнина, А. В. Соловьёв, Н.В. Туралина, 2012

Е.В. Молнина, А. В. Соловьёв, Н.В. Туралина

РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ В СФЕРЕ ПЛАНИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВА ИНСТРУМЕНТА И ОСНАСТКИ ДЛЯ ВЫПУСКА ГОРНО-ШАХТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Предметом исследования является автоматизация процессов учёта и планирования производства инструмента и оснастки на машиностроительном предприятии, специализирующемся на изготовлении горно-шахтного оборудования, разработка информационной системы поддержки принятия решений с использованием подхода MAUT.

Ключевые слова: система принятия решений, планирование, оснастка, многокритериальный выбор.

Постановка задачи и выбор пути её решения. Объектом исследования является процесс автоматизации учёта и планирования производства инструмента и оснастки инструментальным производством (ИПР).

На предприятиях машиностроения всегда остро стоял вопрос своевременного обеспечения основного производства всеми необходимыми ресурсами, в том числе технологической оснасткой и инструмент. Следовательно, правильное планирование инструментального обслуживания является важнейшим фактором исключения случаев сбоя производства.

На сегодняшний день не существует ни готовых программных продуктов, ни методических средств, позволяющих автоматизировано решать задачу планирования инструментального обслуживания в условиях необходимости согласования различных мнений. В условиях, когда предприятие осваивает производство новых изделий, себестоимость которых еще неизвестна, т.к. изделие проходит несколько этапов испытаний, на каждом из которых меняется технология, а значит и перечень необходимого инструмента и оснастки, нет возможности произвести или закупить всю номенклатуру инструмента и оснастки. В связи с этим в ходе планирования возникают разногласия между заинтересованными сторона-

ми, требующие трудоемкого согласования предлагаемых ими вариантов плана.

Ручное решение этой задачи неэффективно, для этого необходимо создание информационной системы (ИС), содержащей в своей базе все необходимые данные для принятия решения.

Информационная система позволит повысить эффективность работы как инструментального производства так и всего предприятия в целом, за счёт:

• повышение производительности труда за счет высокой скорости обработки информации;

• возможности создания и поддержки единой базы данных инструмента и оснастки;

• автоматизации документооборота и уменьшение объёма ручного труда;

• оперативной отчётности о наличии и движении инструмента и оснастки;

• сокращения времени на планово-производственный анализ;

• использования в алгоритме ИС подхода MAUT для поддержки принятия решений заинтересованными сторонами при планировании ИПР и согласования предлагаемых вариантов плана.

Первый этап решения задачи. Первый этап заключался в разработке информационной базы инструментального производства через проектирование Информационной системы учёта и планирования производства инструмента и оснастки для машиностроительного предприятия. Информационная система разрабатывалась на базе ООО «Юргинский машза-вод», занимающегося выпуском горно-шахтного оборудования и машин, а так же грузоподъёмной и сельскохозяйственной техники. Информационная система является универсальной. Годовой экономический эффект от внедрения данной системы составил 121418 рублей, срок окупаемости — 0,4 года.

В информационной системе реализованы следующие функции: формирование заявок на покупку и изготовление инструмента; планирование производства инструмента и оснастки; учёт движения инструмента и оснастки на складах цехов;

p ï g

h Щ 0

S g M

s & g

* 3

4 Ss g

У

«S* 8

] 1С:Предприятие - Инструментальное производство

Файл Правка Справочники Документы Справочники Сервис Окна Справка

^ В ^ %6 а В Ь й | н ~Нн

ИГ .«3

Свшная заявка Номенлатурио плановое задание Сводная на покупку ^

Действия - % " Щ Н " Щ "Й Щ- Тк I

04.2012 05.2012

000000016 000000010

' Документы Сводная а

Действия- М Л - Перейти- О ?

Дата Номер

а 04 2012 000000001

с 05.2012 000000003

с 000000004

задание 000000017 от 01.05.2012 0:00:00

Действия- [4 № ? Печать

Номер: [000000017 Дата:

Цен:

_ П X

Ш Сводная заявка 000000004 от 01.06.2012 12:00:00

Действия • « § [Ц Перейти - ?

05.2012

731

й ш с.ч ...» 1|?В

N Номер заказа Индекс Количество Состояние Трдаоемкос.. Трудоемкое... Для цехз

1 00002 1001002 10 Есть загото... 36,00 360,00 0003

2 00005 1001003 20 Нет загото... 63,00 1260,00 0003

<

Номер: 00000004 Дата

06.2012 В

* № К

171 Одобрено начальником ИПР

N Цен Инструмент Обозначение количество Изменённое.. Номер заказа Срок изгото... Зш заявки Дг

Цоооз 1002001 Круг 40-В1 20 20 00003 06.2012 Покупка

2 0009 1002002 Уголок 75к.. 10 10 00001 06 2012 Покупка

< >

К Записать Закрыть

Ч Документы Номенлатурио ... Документы Сводная заявка § Номенлатурно плановое. 00

Для получения подсказки нажмите Р1

Рис. 2. Интерфейс подсистемы сотрудников отдела ИПР

в, Справочник Склады

| Действия - | Ш ^ - о ?

1

Склады - Код Наименование -

О' _1 731 цех 31 _1 00002 Горно-ша>тное производств

ш- Торно-шахтное производств 1 11 _1 758 758 цех

ш- _I Гостиничный комплекс в 7586 7586 Завхоз

а- _I Комбинат питания - 7585 7585 Кладовая металла

ш- _I Крановое производство — 7584 7584 Кладовая энергетика

ш- _I Металлургическое произвол  - 7583 7583 Кладовая механика

ш- _I Отделы - 7582 7582 Инструмент кладовая

а- _I Склады готовой продукции - 7581 7581 Материал кладовая

ш- _I Технолого-инструмен пр-во — 75804 75804 Асанов Ю.А.

ш- _I Товары - 75803 75803 Лубенский И.Н.

ш- _I Центральные склады - 75802 75802 Фурман А.Ф.

ш- _I Энергетическое производит - 75800 75800 Материалы в перераб

- -

1

Рис. 3. Справочник «Склады»

учёт списания инструмента и оснастки в бухгалтерию. Благо-ларя информационной системе планирования и учета инструмента и оснастки появляется возможность автоматизации ло-кументооборота, созлание обшей базы ланных лля хранения соответствующей информации, согласования межлу различными полразлелениями инструментального произволства и вне его, проверка и утвержление планов произволства лля инструментальных цехов начальником ИПР.

В результате инновационного анализа локументооборота прелметной области были опрелелены блоки, участвуюшие в инструментальном произволстве. На рис. 1 прелставлен локу-ментооборот инструментального произволства.

Выхолной информацией разработанной ИС является: заявка на покупку инструментария; акты на списание инструмента и оснастки; служебная записка; требование-накладная; отчёты по выполнению работ, лвижению инструмента и т.л. В системе требуются отчёты: лвижение и остатки инструмента на склале; списание ТМЦ в эксплуатацию; оборот по алмазному инструменту; расхол МПЗ; и т.л.

Пользователями системы являются: сотрулники отлелов цехов, полаюшие заявки на покупку и изготовление инструмента; начальник инструментального произволства; инженеры по планированию и покупки инструмента; сотрулники отлелов инструментального произволства, бухгалтерия, техническое бюро и лр.; сотрулники ЦИС и внутрицеховых клаловых. Лля различных групп пользователей разработан специализированный интерфейс.

На рис. 2 привелён пример интерфейса пол системы со-трулников отлала инструментального произволства.

На рис. 3 прелставлен пример справочника «Склалы». Ланный справочник прелназначен лля хранения информации о склалских помешениях на прелприятии, в том числе и склалах Горно-шахтного произволства.

Ланная информационная система, в силу открытости конфигурации, может лорабатываться с учетом специфики конкретного прелприятия.

Второй этап решения залачи. Вторым этапом решения за-лачи является лальнейшее развитие созланной информационной базы в Систему поллержки принятия решений в сфере планирования произволства инструмента и оснастки лля ма-264

шиностроительного предприятия на основе многокритериального выбора с использованием подхода MAUT. Как отмечалось выше, в ходе планирования возникают разногласия между заинтересованными сторонами, требующие трудоемкого согласования предлагаемых ими вариантов плана. Существует альтернатива самостоятельного производства инструмента и оснастки — их закупка. Для принятия решения можно использовать подход MAUT (Multi-Attribute Utility Theory).

Научное направление MAUT (Multi-Attribute Utility Theory) отличают следующие особенности:

• строится функция полезности, имеющая аксиоматическое обоснование;

• некоторые условия, определяющие форму этой функции, подвергаются проверке в диалоге с ЛПР (лицом, принимающим решение);

• решается задача построения правил, на основании предпочтений ЛПР, а полученные результаты используются для оценки заданных альтернатив.

Основные этапы решения задачи на основе подхода MAUT, которые планируют выполнить авторы:

1. Разработать перечень критериев.

2. Построить функцию полезности по каждому из критериев.

3. Проверить некоторые условия, определяющие внешний вид общей функции полезности.

4. Построить зависимость между оценками альтернатив по критериям и общим качеством альтернативы (многокритериальная функция полезности).

5. Оценить вес имеющихся альтернатив и выбрать наилучшую.

MAUT имеет аксиоматическое обоснование, это означает, что выдвигаются некоторые условия (аксиомы), которым должна удовлетворять функция полезности ЛПР. В случае, если условия удовлетворяются, дается математическое доказательство существования функции полезности в том или ином виде. В MAUT эти условия можно разделить на две группы. Первая группа — аксиомы общего характера, идентичные тем, которые использовались в теории полезности.

1. Аксиома, утверждающая, что может быть установлено отношение между полезностями любых альтернатив: либо одна из них превосходит другую, либо они равны.

2. Аксиома транзитивности: из превосходства полезности альтернативы А над полезностью альтернативы В и превосходства полезности В над полезностью С следует превосходство полезности альтернативы А над полезностью альтернативы С.

3. Для соотношений между полезностями альтернатив А, В, С, имеющими вид U(A) > U(B) > U(C), 0 < a< 1; 0 < b < 1, можно найти такие числа a и b, что: aU(A) + (1 — a)U(C) = U(B), U(A)(1 — b) + bU(B) > U(B), где U — функция полезности альтернативы.

Аксиома 3 основана на предположении, что функция полезности непрерывна и что можно использовать любые малые части полезностей альтернатив.

Вторая группа условий специфична для MAUT. Они называются аксиомами (условиями) независимости, позволяющими утверждать, что некоторые взаимоотношения между оценками альтернатив по критериям не зависят от значений по другим критериям.

Условия независимости:

1. Независимость по разности. Предпочтения между двумя альтернативами, отличающимися лишь оценками по порядковой шкале одного критерия Ci, не зависят от одинаковых (фиксированных) оценок по другим критериям С2,..., CN.

2. Независимость по полезности. Критерий C1 называется независимым по полезности от критериев С2,..., CN, если порядок предпочтений вариантов, в которых меняются лишь уровни критерия С1 не зависит от фиксированных значений по другим критериям.

3. Независимости по предпочтению являются одним из наиболее важных и часто используемых условий. Два критерия C1 и С2 независимы по предпочтению от других критериев Сз,...,Сн, если предпочтения между альтернативами, различающимися лишь оценками по С1 С2, не зависят от фиксированных значений по другим критериям.

Если аксиомы первой группы и некоторые из условий независимости выполнены, то из этого следует строгий вывод о существовании многокритериальной функции полезности в

опрел ел енном виле. Если условия независимости по полезности и независимости по прелпочтению выполнены, то функция полезности является аллитивной либо мультипликативной, гле Ц- функции полезности, изменяющиеся от 0 ло 1; — коэффициенты важности (веса) критериев, причем 0< Wi <1; коэффициент к>-1. Таким образом, многокритериальную функцию полезности можно опрелелить, если известны значения коэффициентов wi, к, а также олнокритериальные функции полезности Ц(х).

Разработка перечня критериев:

1. Время

2. Финансирование

3. Качество

Лля построения олнокритериальной функции полезности кажлому критерию присваивается наилучшее и наихулшее значение. По лиапазону изменения оценок по кажлому из критериев строятся функции, опрел еляюшие полезность лля ЛПР кажлой оценки из этого лиапазона. Максимальное значение этой функции равно елинице, а минимальное — нулю.

Проверяем условия независимости по нескольким условиям (по разности, по полезности и т.л.). Критерии лолжны быть независимы лруг от лруга.

Опрелеление весовых коэффициентов критериев: кажлому критерию присваивается оценка значимости. Лля кажлой ситуации веса опрелеляются инливилуально, например, если оборулование необхолимо в очень короткие сроки, то наибольший вес имеет показатель времени. Если система прелпоч-тений олних критериев лругим отсутствует, то показатели являются равнозначными.

Построение многокритериальной функции полезности: после нахожления весов критериев и построения олнокрите-риальных функций полезности залача булет решена, т.к. в результате булет найлена обшая функция полезности. В соответствии с теоретическими результатами остается установить вил функции полезности. Это может быть, например, сумма коэффициентов важности критериев. Считая полученное значение лостаточно близким к елинице, выбирается алли-тивная форма прелставления функции полезности: получает-

ся формула, которая позволит оценить все альтернативы, учитывая предпочтения ЛПР, определить полезность каждой альтернативы, сравнить полезности и выбрать альтернативу с наибольшей полезностью.

Результатом метода является многокритериальная функция полезности, построенная с учётом всех предпочтений ЛПР. Вид функции обоснован согласно многокритериальной теории полезности.

Стоит отметить, что полученная функция позволит оценить любые альтернативы, а самое главное вновь появляющиеся. Стоит также отметить, что данная модель описывает не объективную реальность, а субъективные желания ЛПР относительно возможных альтернатив. Данную модель удобно использовать, когда в распоряжении ЛПР находится только группа из N критериев, а альтернативы либо заданы частично, либо появятся после построения решающего правила (возможно, появится альтернатива частично закупить оборудование и частично изготовить самостоятельно). Результатом решения задачи будет Информационная система поддержки принятия решений в сфере планирования производства инструмента и оснастки машиностроительного предприятия.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Колпаков В.М. Теория и практика принятия управленческих решений: Учеб. пособие. — К.: МАУП,2004. -504.

2. Ларичев О.И. Теория и методы принятия решений., 2-е изд., пере-раб. и доп. — М.: Логос, 2002. — 392 с. ЕШЗ

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

Молнина Е.В. — старший преподаватель, molnina@list.ru, Соловьёв A.B. — студент, alex41353@mail.ru, Туралина Н.В. — студент, nina.turalina@yandex.ru,

Юргинский технологический институт (филиал) Национальный исследовательский Томский политехнический университет.