Методологические основы системного моделирования и оптимизации менеджмента качества в машиностроении



Скачать 430,48 Kb.
страница1/3
Дата22.10.2016
Размер430,48 Kb.
  1   2   3



На правах рукописи




Мирошников Вячеслав Васильевич



Методологические основы системного моделирования и оптимизации менеджмента качества

в машиностроении


Специальность 05.02.23 – Стандартизация и управление качеством продукции


Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук
Брянск 2006
Работа выполнена на кафедре «Управление качеством производственных и
технических систем» ГОУВПО «Брянский государственный технический
университет»


доктор технических наук, профессор

С.А. Подлепа


доктор технических наук, профессор

Ю.И. Денискин


доктор технических наук, профессор

С.В. Пономарев




Официальные оппоненты:


ОАО «Термотрон» (г. Брянск)

Ведущая организация:


Защита состоится «21» ноября 2006 г. в 14 часов на заседании
диссертационного совета Д 212.021.01 Брянского государственного
технического университета по адресу: 241035 г. Брянск, ул. Институтская, д. 16,
БГТУ, ауд. 59.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Брянского


государственного технического университета.

Автореферат разослан «21» сентября 2006 г.


Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.021.01

доктор технических наук, доцент А. В. Хандожко



ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В диссертации изложены научно обоснованные технические решения по повышению эффективности менеджмента качества в машиностроении на основе применения методов системного моделирования, оптимизации и информационных технологий.


Актуальность темы. Одной из главных причин низкой результативности и эффективности менеджмента качества является несоблюдение предприятиями известных принципов: «Системный подход к менеджменту» и «Принятие решений, основанное на фактах». Это вызвано не столько субъективными факторами, сколько наличием при практической реализации этих принципов трудностей, обусловленных отсутствием научно-методических разработок с учетом специфики российских предприятий, выражающейся, в частности, в устаревшей технологической и информационной базе.

Основной путь реализации принципа «Системный подход к менеджменту» через построение интегрированных систем менеджмента качества разработан еще не достаточно. На многих предприятиях отсутствует фундамент для его реализации, а именно: комплексное применение в менеджменте качества современных информационных технологий. Возможности реализации принципа «Принятие решений, основанное на фактах» снижаются из-за отсутствия научно обоснованных методических разработок по применению математических методов принятия оптимальных решений, современных технологий моделирования процессов и оптимизации систем менеджмента качества (СМК) на всех уровнях ее иерархии.

В этой связи, безусловно, актуальными являются исследования, направленные на разработку научно-методического инструментария моделирования и оптимизации менеджмента качества на основе применения новых информационных технологий, необходимого для создания на предприятиях интегрированных СМК, обеспечивающих повышение качества отечественной продукции.

Цель и задачи исследования.

Цель работыразработка методологических основ системного моделирования и оптимизации менеджмента качества с использованием информационных технологий для повышения качества продукции машиностроения и других отраслей народного хозяйства.

Для достижения этой цели необходимо решить задачи по разработке методов:


  1. Системного моделирования и оптимизации менеджмента качества на трех уровнях его иерархии (СМК – процесс – продукция).

  2. Математического моделирования процессов менеджмента качества на основе применения технологий фреймового, мультиагентного и нечетко-множественного моделирования.

  3. Оптимизации решений, обеспечивающих повышение качества продукции, процессов и СМК.

  4. Создания интегрированных СМК с использованием предложенных методов моделирования и оптимизации менеджмента качества.

  5. Менеджмента качества бизнес-процессов СМК.

  6. Многомерного анализа данных по качеству, необходимого для принятия оптимальных решений.

  7. Компьютерного обеспечения моделирования и оптимизации менеджмента качества на основе применения информационных технологий.

Объект и предмет исследования.

В данной работе объектами исследований являются продукция, процессы и системы менеджмента качества машиностроительного предприятия.



Предметом данных исследований является моделирование и оптимизация менеджмента качества на предприятии с позиций системного подхода.

Методы исследования.

Методологической базой диссертационных исследований являются системология (принципы системного подхода и методы системного анализа), концепция Всеобщего управления качеством (TQM), теория сложных систем, методы искусственного интеллекта, теория принятия оптимальных решений, технология моделирования, теория нечетких множеств и методология объектно-ориентированного проектирования (программирования).

Научная новизна работы:

  1. Разработаны методологические основы системного моделирования и оптимизации менеджмента качества, включающие:

- комплекс методов структурного, информационного, функционального, иерархического и математического анализа менеджмента качества на основе применения информационных технологий;

- методы математического моделирования процессов менеджмента качества, базирующиеся на использовании фреймовой, мультиагентной и нечетко-множественной технологий моделирования;

- математические модели трех взаимосвязанных задач оптимизации (СМК – процесс – продукция) и процедуру поиска на ЭВМ их решений.


  1. Разработан методологический подход к созданию на предприятии интегрированной системы менеджмента качества, включающий:

- теоретические основы интеграции СМК с общим менеджментом на предприятии;

- модель организации разработки и внедрения интегрированной СМК;

- определение оптимальной стратегии предприятия в области качества;

- методику описания процессов менеджмента качества;

- концепцию бизнес-процесс ориентированной СМК;

- методику менеджмента качества бизнес-процессов;

- методику построения типовой интегрированной системы менеджмента качества, безопасности труда и окружающей среды;

- метод многомерного анализа данных по качеству.



Автор защищает следующие основные положения:

  1. Предложенные технические решения по повышению эффективности менеджмента качества в машиностроении на основе применения методов системного моделирования, оптимизации и информационных технологий.

  2. Методологический подход к улучшению качества на трех уровнях иерархии менеджмента качества (СМК – процесс – продукция).

  3. Концепцию гармонической целостности композиции показателей качества оптимизируемого объекта (СМК – процесс – продукция) и построенные на ее основе математические модели задач оптимизации менеджмента качества.

  4. Методы поиска оптимальных решений одно- и многокритериальных задач менеджмента качества с применением ЭВМ.

  5. Методологический подход к разработке и внедрению интегрированных систем менеджмента качества на основе применения предложенных методов моделирования и оптимизации.

  6. Методы многомерного анализа данных по качеству.

  7. Структурную схему и принципы построения подсистемы компьютерной поддержки процесса принятия оптимальных решений в менеджменте качества.

Практическая ценность работы:

  1. Создано методическое обеспечение построения интегрированных систем менеджмента качества, практическое использование которого на предприятиях Брянской области позволило разработать, внедрить и сертифицировать системы менеджмента качества, соответствующие одновременно требованиям международного стандарта ИСО 9001:2000 и требованиям соответствующих отраслевых государственных стандартов, повысить качество выпускаемой продукции, а также создать типовой проект интегрированной системы менеджмента качества, безопасности труда и охраны окружающей среды.

  2. Разработана унифицированная процедура поиска на ЭВМ решения задач оптимизации менеджмента качества, включающая:

  • метод поиска оптимальных решений однокритериальных задач;

  • ступенчатый метод решения многокритериальных задач;

  • метод выбора оптимальных решений в условиях неопределенности задачи менеджмента качества;

  • оценку устойчивости оптимального решения при учете погрешностей моделей и исходных данных.

  1. Разработано программное обеспечение моделирования и оптимизации менеджмента качества, включающее подсистему компьютерной поддержки процесса принятия оптимальных решений в менеджменте качества, состоящую из многомерного хранилища данных по качеству и семи программных модулей, обеспечивающих выполнение на ЭВМ многомерного анализа данных по качеству, имитационное моделирование процессов и поиск на ЭВМ оптимальных решений одно- и многокритериальных задач менеджмента качества.

  2. Разработанные в диссертации методики и модели были применены на Брянском машиностроительном заводе, на предприятии, выпускающем продовольственную технику, ФГУП «Карачевский завод «Электродеталь», ОАО «Снежеть», ОАО «Пластик», ЗАО «Сантехлит», ООО «Брянсклифт», ОАО «Клинцовский завод поршневых колец».

Результаты диссертационного исследования были использованы в научном проекте «Разработка типовой системы менеджмента качества образовательного учреждения высшего и среднего профессионального образования» (код проекта 74058), выполненном в рамках научной программы Министерства образования и науки РФ «Развитие научного потенциала высшей школы».

Применение в практике результатов диссертационного исследования позволяет повысить результативность и эффективность систем менеджмента качества организации, а также качество отечественной продукции и услуг.



Апробация работы. Основные положения и наиболее важные научные и практические результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались более чем на 20 международных и российских конференциях и симпозиумах, в том числе «Качество машин» (г. Брянск, 2001); «Сертификация и управление качеством продукции» (г. Брянск, 1999, 2002); «Метрология, стандартизация, сертификация и управление качеством продукции» (г. Тамбов, 2003); «Менеджмент качества продукции и услуг» (г. Брянск, 2004); «Современные методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики» (г. Ялта, 2001, 2003); «Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях» (г. Киев, 2001, 2002, 2004); «Стандартизация, сертификация, управление качеством продукции: теория и практика» (Крым, пгт. Партенит, 2001); «Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века» (г. Донецк, 1999, г. Севастополь, 2001, г. Донецк, 2003); «Конструкторско-технологическая информатика 2000» (г. Москва, 2000); «Симпозиум по анализу иерархических процессов ISAHP-2001» (Швейцария, г. Berne, 2001); «Компьютерные системы ACS-99» (Польша, г. Szczecin, 1999); «Качество и ИПИ-технологии» (г. Москва, 2002); «Качество» (г. Москва, 2001); «Управление качеством образования, продукции и окружающей среды» (г. Бийск, 2004); «Качество и ИПИ (CALS) технологии» (г. Москва, 2004); «Интеллектуальные и многопроцессорные системы – 2001» (г. Таганрог, 2001); «Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации, бизнесе» (г. Ялта, 2001); «Автоматизация и информатизация в машиностроении (АИМ’2001)» (г. Тула, 2001); «Качество. Инновации. Образование» (г. Москва, 2004); «Информационные технологии в промышленности и учебном процессе» (г. Москва, 2000).

Диссертация в полном объеме обсуждена и одобрена на заседаниях кафедры «Управление качеством производственных и технических систем» ГОУВПО «БГТУ» (г. Брянск, 2006 г.), научной секции «Стандартизация и управление качеством» ГОУВПО «БГТУ» (г. Брянск, 2006 г.), кафедры «Технологическое проектирование и управление качеством» ГОУВПО «МАИ (ГТУ)» (г. Москва, 2006 г.)



Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 43 печатных работы, в том числе 4 монографии и 2 учебных пособия (в соавторстве), 22 индивидуальные публикации.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, основных результатов и выводов, списка использованной литературы, содержащего 280 наименований, и приложений. Работа изложена на 365 страницах, содержит 119 рисунков и 14 таблиц. Общий объем работы составляет 440 страниц.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы, изложены цель, задачи, научная новизна и практическая ценность, а также основные результаты, достигнутые в ходе проведенных исследований.

В первой главе проведен анализ современных проблем системных исследований и разработок в области качества.

Анализ системных концепций зарубежных ученых Э. Деминга, Д. Джурана, В. Шухарта, Ф. Кросби, К. Исикавы, А. Фейгенбаума, Х.Д. Харрингтона, Г. Тагути и др., а также работ отечественных ученых, занимавшихся разработкой системного подхода и системного анализа в менеджменте качества, Адлера Ю.П., Азарова В.Н., Азгальдова Г.Г., Белобрагина В.Я., Бойцова В.В., Бойцова Б.В., Гличева А.В., Дубицкого Л.Т., Комарова Д.М., Круглова М.И., Крянева Ю.В., Огвоздина В.Ю., Окрепилова В.В., Подлепа С.А., Райхмана Э.П., Сиськова В.И., Шора Я.Б. и др. показал, что системный подход давно утвердился как основной принцип организации управления качеством труда и продукции во всем мире. Однако такие понятия, как «системный подход», «системный анализ», «системное моделирование» и другие применительно к менеджменту качества до сих пор четко не сформулированы. Не определена их сущность и не выяснены методологические основы, на которых они базируются. Методология системного анализа менеджмента качества до настоящего времени еще не сформирована: нет эффективных и доступных для менеджера методик структурного, информационного, функционального, иерархического и математического анализа систем качества. Существующие модели менеджмента качества носят в основном принципиальный, концептуальный характер и непригодны для анализа функционирования процессов и принятия оптимальных решений об их улучшении. Соответствующие современным требованиям методы математического моделирования процессов в системах менеджмента качества еще не разработаны. Применение математических методов для оптимизации решений в среде менеджмента качества (отличающейся значительной неопределенностью и нечеткостью) весьма ограничено и не соответствует современным принципам менеджмента качества.

Анализ исследований, связанных с переходом предприятий на международные стандарты ИСО 9000 версии 2000 года, Бойцова Б.В., Версана В.Г., Горленко О.А., Глудкина О.П., Лапидуса В.А., Мацута В.Д., Пономарева С.В., Рахлина К.М., Свиткина М.З., Репина В.В., Чайка И.И., Швеца В.Е., Шестаковой А.Л. и др. выявил следующие проблемы: формальный подход при внедрении и сертификации систем качества на российских предприятиях, нарушение системной целостности нового семейства стандартов ИСО 9000:2000, несоблюдение принципа системного подхода к менеджменту. Появилась новая системная концепция по интеграции систем управления качеством с системами менеджмента охраны труда и окружающей среды, которая нуждается в научно-методической разработке.

Важным направлением исследований в области качества является системное обеспечение качества машин. Это направление разработано в трудах ученых: Аверченкова В.И., Андрейчикова А.В., Бойцова Б.В., Горанского Г.К., Горленко О.А., Денискина Ю.И., Евгеньева Г.Б., Камаева В.А., Митрофанова С.П., Норенкова И.П., Половинкина А.И., Соломенцева Ю.М., Суслова А.Г., Рыжова Э.В., Тунакова А.П., Цветкова В.Д. и др. Несмотря на значительную разработанность методов системного оптимального проектирования машин, остается еще ряд нерешенных проблем: низкая эффективность существующих методов решения многокритериальных, иерархических задач оптимизации параметров машин при использовании сложных имитационных компьютерных моделей процессов; недостаточная проработанность методов поиска решения задач многокритериального выбора оптимальных технических решений в нечеткой, неопределенной среде; отсутствие методов расчетной оценки устойчивости (чувствительности) оптимальных решений при учете погрешностей имитационной модели и неточности исходных данных.

Анализ публикаций по вопросу применения информационных компьютерных технологий в менеджменте качества Барабанова В.В., Барабанова Д.В., Джинчарадзе А.К., Евдокимова С.А., Екшембиева С.Х., Елизарова П.П., Круглова М.Г., Левина А.И., Мелешина Г.А., Пономаренко В.Д., Рыбакова А.В., Рыжкова М.Б., Свирина В.И., Судова Е.В., Удовиченко Е.Т., Херсонского Н.С., Черненькой Л.В. и др. высветил следующие актуальные проблемы: потребность в создании типовой автоматизированной системы менеджмента качества, соответствующей требованиям стандартов ИСО 9000:2000; построение компьютерной поддержки многомерного анализа данных по качеству на базе использования аналитических технологий OLAP и Data Mining; необходимость разработки подсистемы компьютерной поддержки качества технических решений на ранних стадиях проектирования в CAD/CAM/CAE-среде и др.

На основе полученных в гл. 1 результатов анализа публикаций по проблемам системных исследований и разработок в области качества были сформулированы цель диссертационной работы и задачи исследований, необходимые для ее достижения.

Во второй главе сформированы методологические основы моделирования и оптимизации менеджмента качества. Методология моделирования менеджмента качества построена на базе применения формализованных моделей системных понятий. Приняв за основу единство анализа и синтеза, существующее в области управления качеством, с учетом известных системологических определений предложены следующие формализованные модели.

Модель системного подхода в менеджменте качества представлена в виде вектора, состоящего из двух компонентов: системный синтез и системный анализ объекта менеджмента качества. При этом под объектом понимаются система менеджмента качества, подсистема системы менеджмента качества, процесс, продукция, проект, ресурсы, документ и др.

Модель системного синтеза в менеджменте качества представлена в виде вектора, состоящего из восьми компонентов: множество элементов объекта, составляющих систему; множество отношений (связей) между элементами объекта; множество отношений (связей) между объектом и окружающей средой; целостность объекта; совокупность целей объекта; наблюдатель, т.е. лицо, представляющее объект в виде системы; язык наблюдателя (выбранный им метод моделирования), с помощью которого он отображает объект; интегрированные информационные технологии (CAD/CAM/CAE, MRP/ERP, CALS, INNOV и др.).

Модель системного анализа в менеджменте качества представлена в виде вектора из шести компонентов: структурный анализ; информационный анализ; функциональный анализ; иерархический анализ; математический анализ объекта менеджмента качества; аналитические информационные технологии (имитационные компьютерные модели, аналитические программы, интеллектуальные аналитические технологии типа OLAP, Data Mining и др.). В главе 2 описаны эти методы системного анализа, адаптированные к специфике менеджмента качества.

Результаты моделирования менеджмента качества формализованно представлены в виде отображения результатов исследования и разработок менеджмента качества на основе применения системного подхода в знаковую систему, которая представляет собой набор множества элементов любой природы (числа, символы, словоформы, тексты, схемы, графики, таблицы, математические выражения, алгоритмы, программы для ЭВМ, документы и др.) и отношений на этом множестве. Вид системной модели определяется знаковой системой – языком, используемым для описания модели.

Методологические основы системной оптимизации менеджмента качества построены на базе формализации комплексной деятельности по улучшению качества на трех взаимосвязанных иерархических уровнях: СМК – процесс – продукция, как показано на схеме (рис. 1).

В третьей главе описаны методы математического моделирования менеджмента качества, основанные на технологиях системного моделирования.

Формализация описания процессов СМК сталкивается с трудноразрешимыми проблемами, связанными с многомерностью, неопределенностью и нечеткостью менеджмента качества. Поэтому для решения этих проблем автором предложена в рамках принципа «Системный подход к менеджменту» следующая системная модель сети взаимосвязанных процессов менеджмента качества:

< S, R, W, U > , (1)

где S – граф, вершины которого соответствуют процессам, представленным в виде одной из математических конструкций: FR – фрейм, MA – интеллектуальный агент, NM – нечеткое множество, а дуги – отношениями между взаимосвязанными процессами, которые формализованы в виде FR или MA или NM;



R – правила вывода на графе S, т.е. правила построения процесса моделирования при решении конкретной задачи;

W – описание внешней среды в виде «нулевой» конструкции: FR0 или MA0 , или NM0.

U – методика (набор правил) описания процесса в виде конструкции FR или MA, или NM.

Рис. 1. Принципиальная схема системной оптимизации менеджмента качества


В зависимости от используемой методики U предложены три типа технологии системного моделирования процессов менеджмента качества (МК).

Фреймовая технология моделирования процессов МК базируется на методике UFR описания процесса в виде фрейма:

UFR = < F, {Dl, Vl, {Plj}, Пl >, ( , ), (2)

где F – имя фрейма; Dl – имя l-го слота; Vl – тип значений l-го слота; Pljj-е значение l-го слота (понятие, свойство, правило, другой фрейм и др.); Пl – имя присоединенной процедуры; L – число слотов в фрейме F; J – число значений l-го слота.

Если Vl=«правило», то значение слота представляется в виде следующего правила-продукции:
Plj = { ЕСЛИ и СООТВЕТСТВУЮТ

УСЛОВИЯМ , ТО НА ВЫХОДЕ }. (3)

Такими правилами-продукциями в этой технологии реализуются следующие математические функции: определение значений по таблицам, выбор значений из базы данных, вычисление по формулам, расчет значений с помощью программных модулей и другие элементы имитационного моделирования МК (функциональные модели операций и переходов процессов).

Мультиагентная технология моделирования процессов МК базируется на методике UMA описания процесса в виде интеллектуального агента:

UMA = < Ж, У, Д, З, Е > , (4)

где Ж – желания агента (цели его деятельности); У – убеждения агента (агентное видение Мира); Д – действия (алгоритм поведения) агента; З – знания агента о возможном поведении других агентов; Е – механизм коммуникаций (взаимодействия) агента с другими агентами. Агенты взаимодействуют со средой (Миром), которая представляется в виде имитационной модели объекта моделирования.

В основу предлагаемой технологии положена разработанная автором предметно-ориентируемая модель многоагентной системы. Мультиагентная технология предназначена для проведения на ЭВМ моделирования и анализа коллективного поведения людей, связанных с обеспечением качества продукции.



Нечетко-множественная технология моделирования МК базируется на методике UNM формализованного описания процесса в виде совокупности нечетких множеств:

(5)

где Ai – формализованное в виде нечеткого множества описание слова (нечеткого термина) в исходном словесном описании процесса; yi – математический аналог (элемент области определения) i–го нечеткого термина; i – степень принадлежности элемента yi нечеткому множеству Аi; k – число нечетких терминов в исходном словесном описании процесса; (n1…nk) – число перебираемых значений элементов (y1,…,yk); – символ декартова произведения нечетких множеств; – символ пересечения нечетких множеств.

При использовании логических операций с нечеткими множествами получены математические выражения нечетких терминов, наиболее часто применяемых при словесном описании процессов, происходящих в продукции и системах управления качеством. Показано, как, применяя эти математические выражения терминов, можно строить математические модели процессов и решать задачи принятия решений в нечеткой среде.




Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница