Scientific journal

Fundamental research

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

Улучшение базовых бизнес-процессов машиностроительного предприятия многономенклатурного производства является актуальной задачей для разработки стандартов менеджмента качества машиностроительных предприятий [1–4]. На сегодняшний день данные стандарты имеют информационную основу и основной элемент этого стандарта относится к конструкторско-технологической подготовке производства (КТПП) [5, 7, 10]. Разработка информационной системы (ИС) КТПП связана с применением объектно-ориентированного подхода по IDEF-моделям [6].

Эти модели интегрируют перспективные предложения руководства и специалистов с учетом мнения экспертов и системных аналитиков и на этой основе формируют бизнес-процессы деятельности подразделений предприятия.

Известно, что оптимальное число блоков в функциональных диаграммах по SADT-методологии составляет от трех до шести [8, 9]. Основные изменения связаны с механизмами реализации имеющихся функций.

В результате проведенного функционально-стоимостного анализа было установлено, что большинство затрат на технологическую подготовку производства относится на этап «Проектирование технологической документации» и, в частности, на процесс «Проектирование технологического процесса».

Использование IDEF-моделей позволит оптимизировать функциональные структуры бизнес-процессов. Реализованная методика моделирования бизнес-процессов от модели «как есть» к модели «как должно быть» с концептуальной моделью данных (КМД) являются базой для единого информационного пространства.

На рис. 1 показано изменение бизнес-процесса (БП) по функциональной модели (ФМ) процесса «Управление технической подготовкой производства».

Изменения коснулись уровня «Управление технической подготовкой производства изделий основного профиля». Помимо существующих этапов: конструкторская подготовка производства и технологическая подготовка производства появился новый этап – администрирование проекта.

Для реализации этого этапа введена новая должность «администратор проекта», задачей которого является координация действий конструкторов и технологов в едином информационном пространстве, созданном внедрением ИС КТПП. Благодаря созданию единого информационного пространства в ИС администратор видит текущую картину технической подготовки производства и следит за выполнением требований по конструкторской и технологической документации.

Изменения касаются также этапов конструкторской и технологической подготовки производства, внутри которых появляются новые функции: администрирование конструкторской подготовки производства и администрирование технологической подготовки производства.

Предложенная функциональная структура бизнес-процесса отвечает требованиям SADT-методологии, а механизм реализации основан на ИС, что позволяет упростить и ускорить процесс проектирования технологической документации за счет создания единой БД.

После формирования функциональных моделей бизнес-процессов работы конструктора и технолога «как должно быть» для проектирования ИС КТПП определяем структуру данных в информационной системе с использованием структурного подхода.

Постановка задачи: минимизация количества данных (сущностей предметной области), адекватно описывающих предметную область, подлежащую автоматизации.

Введем понятия:

– документ предметной области (ДПО) – выбор информации, использующейся в технологических процессах предметной области и являющейся для них неделимой;

– сущность предметной области (СПО) – объект или состояние объекта предметной области, характеризуемые устойчивой совокупностью признаков;

– словарь документов (СД) – содержащий ДПО словарь данных, используемых в функциональной модели, и их характеристики;

– словарь сущностей (СС) – содержащий СПО словарь данных, используемых в модели предметной области, и их характеристики;

– базовая концептуальная модель данных (БКМД) – концептуальная модель данных со значимыми СПО.

Чтобы определить БКМД для ИС, надо определить структуру словаря документов, а затем словаря сущностей.

Для словаря документов определяем: атрибуты, позволяющие однозначно идентифицировать каждый ДПО; идентификаторы нормативных документов, определяющих структуру, содержание и использование ДПО; атрибуты, позволяющие определить место использования данного ДПО в функциональной модели; ссылки на элементы словаря сущностей (СПО), реквизиты которых содержатся в данном ДПО.

Для словаря сущностей определяем атрибуты, позволяющие однозначно идентифицировать каждую СПО и ссылки на элементы словаря документов (ДПО), которые используют атрибуты данной СПО.

Можно формализовать получение словаря сущностей из словаря документов. Выбираем следующие сущности: «предметные» сущности, сущности границ, сущности управления. Принципы выявления и нормализации информационных сущностей на основе анализа первичной информации. Для первого типа сущностей:

– разграничение сфер ответственности системы на основе результатов анализа потока событий, охватывающего определенные варианты использования;

– определение функций, относящихся к сферам ответственности;

– фильтрация списка описаний с целью удаления фрагментов, которые не относятся к предметной области, являются избыточными или отражают особенности реализации.

Для сущностей второго типа:

– отыскание классов границ на основе пар вида «активный субъект/вариант использования»;

– моделирование и документирование сущностей границ на этапе планирования с низким уровнем детализации в виде функций окна графического интерфейса в целом;

– закрепление найденных критериев «дружественности» в виде структур и характеристик поведения сущностей границ;

– уточнение сущностей в процессе проектирования с учетом особенностей выбранных механизмов их реализации;

– моделирование способов взаимодействия разрабатываемой системы с другими системами.

Для сущностей третьего типа:

– на ранних стадиях жизненного цикла системы для каждой пары вида «активный субъект/вариант использования» создается по одному классу управления, на который возлагаются обязанности по контролю за потоком событий, происходящих по мере выполнения этого варианта;

– в процессе проектирования сущности и основанные на них классы могут расчленяться, сочетаться и удаляться.

На следующем этапе по словарю сущностей и словарю документов выделяют значимые СПО по разработанной методике, используя правила реляционной или матричной алгебры.

1. Формализация результатов моделирования предметной области через установление матриц соответствия. Для СПО и ДПО определяем матрицу A1(N1, N2), где N1 – количество СПО; N2 – количество ДПО:

где здесь 1 – означает, что атрибуты i-го СПО содержатся в j-м ДПО; 0 – иначе.

Для ДПО и бизнес-процесса (БП) определяем матрицу A2(N2, N3), где N2 – количество ДПО, N3 – количество БП:

где здесь 1 – означает, что i-й ДПО связан с j-м БП; 0 – иначе.

2. Определение соответствия СПО и БП через матрицу A3(N1, N3), где N1 – количество СПО, N3 – количество БП:

A3(N1, N3) = A1(N1, N2)×A2(N2, N3),

где здесь здесь 1 – означает, что i-й СПО используется в j-м БП; 0 – иначе.

3. Определение количественных характеристик использования СПО через матрицу A4(N1), где N1 – количество СПО:

где здесь N2 – количество БП в функциональной модели; – определяет количество использования i-го СПО в БП.

4. Определение относительных характеристик СПО через матрицу A5(N1), где N1 – количество СПО:

где здесь – показывает коэффициент использования i-й СПО в модели предметной области.

5. Формирование перечня СПО через матрицу A6(N1), где N1 – количество СПО.

Введем оператор Δ, характеризующий степень полноты модели: Δ ∈ {0, 1}, где Δ = 0 при Kmin – коэффициент минимального использования СПО; 1 – иначе.

Матрица значимых СПО будет формироваться следующим образом:

A6 = Δ×A5,

где Δ – оператор полноты модели; A5 – матрица относительных характеристик СПО.

В настоящий момент методика определения Kmin формализована недостаточно, поэтому его значение будет определено дальше.

Данная методика позволит минимизировать размеры модели данных при проектировании ИС и обеспечит рационализацию бизнес-процессов в функциональной модели «как должно быть».

Получаем словари сущностей и документов, оптимальные с точки зрения полноты охватываемой информации о бизнес-процессах и вовлекаемых в эти процессы документах.

Рассмотрим пример расчета словарей и базовых сущностей (ОСПО) при проектировании ИС КТПП СМЗ «Alcoa».

Для расчета общесистемных или базовых сущностей предлагаемым методом формального моделирования предметной области КТПП используем терминологию структурного подхода: сущность предметной области (СПО) – объект и (или) факт предметной области, информацию о котором необходимо хранить в базе данных, либо который используется в качестве системного класса в автоматизированной системе.

Базовая или общесистемная сущность предметной области (ОСПО) – сущность предметной области, имеющая значение для предметной области в целом, в отличие от сущностей, имеющих значение для отдельных функций или групп.

Документ (или требование) предметной области (ДПО) – набор информации, использующийся в технологических процессах предметной области и являющийся для них неделимым. Документ (или требование) представляет собой информационный объект предметной области до его формализации и обобщения в абстрактные категории, применяемые при разработке информационного и программного обеспечения.

Словарь Документов (или требований) (СД) – словарь данных, содержащий документы (требования), используемые в функциональной модели, и их характеристики.

Словарь Сущностей (СС) – словарь данных, содержащий информационные сущности предметной области (СПО), используемые в модели предметной области, и их характеристики.

Базовая концептуальная модель базы данных (БКМД) – концептуальная модель данных, содержащая только базовые сущности предметной области (ОСПО).

По словарю сущностей и словарю документов определяем значимые СПО по разработанной методике, используя правила реляционной или матричной алгебры.

К исходным данным для метода можно отнести список бизнес-процессов производства:

1) подготовка запуска штампованных поковок;

2) анализ контракта;

3) согласование проекта;

4) проектирование инструмента;

5) изготовление инструмента;

6) технологическая подготовка производства инструмента;

7) материальная подготовка производства и заготовительное производство инструмента;

8) материальная подготовка производства;

9) освоение;

10) изготовление опытной партии;

11) изготовление, испытание и контроль.

Также к исходным данным относятся словари документов и сущностей (таблица).

Словари документов и сущностей для оптимизации элементов КТПП

После реализации метода формирования базовых сущностей в системе менеджмента качества КТПП получаем список ОСПО для информационной системы ОАО «Металлург», к ним будут отнесены следующие базовые элементы:

1) письмо от заказчика;

2) комплект документации заказчика;

3) технологическая разработка;

4) предварительная заявка на металл для инструмента;

5) график освоения;

6) математическая модель холодной штамповки;

7) математическая модель обрабатываемой штамповки;

8) математическая модель инструмента;

9) паспорт инструмента;

10) утв. технология;

11) протоколы исп. опытной партии;

12) протокол несоответствия;

13) управляющая программа;

14) технологическая карта ЧПУ;

15) уведомление о готовности «кубиков»;

16) математическая модель заготовки;

17) план выпуска инструмента и оснастки.

В итоге из исходного перечня списка бизнес-процессов и словарей документов и сущностей удается получить оптимизированный по предложенному методу список базовых СПО, который должен составить основу информационной системы менеджмента качества бизнес-процессов конструкторско-технологической подготовки производства.