Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Алексеев Владимир Александрович. Разработка и исследование методов и средств автоматизированного управления качеством продукции непрерывных производств : дис. ... канд. техн. наук : 05.13.06 Липецк, 2006 180 с. РГБ ОД, 61:07-5/1531

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 6

1. Обзор современной методологии управления качеством 13

1.1. Развитие теории управления качеством 13

1.1.1, Направления развития теории управления качеством 13

1.1.2. Современная методология стандартов ИСО 9000 15

1.2. Статистические методы в управлении качеством 17

1.2.1. Классические инструменты контроля качества и рекомендации ИСО 9000 17

1.2.2. Концепция статистического управления процессами 19

1.2.3. Инструменты, основанные на теории информации 22

1.3. Экономика качества 24

1.3.1. Взаимосвязь качества и конкурентоспособности 24

1.3.2. Определение затрат на качество 26

1.4. Управление качеством на непрерывных производствах 29

1.4.1. Особенности качества продукции непрерывных производств как объекта управления 29

1.4.2. Формальное описание объекта управления 31

1.4.3. Применение математических методов для управления качеством 34

1.5. Автоматизация управления качеством 38

1.5.1. Характеристика и возможности современных систем автоматизации производства 38

1.5.2. Подходы к автоматизации управления качеством 42

1.6. Выводы и постановка задач исследования 44

2. Разработка методологии системы управления качеством продукции48

2.1. Цикл формального управления качеством 48

2.1.1. Формальная модель управления качеством 48

2.1.2. Статические и динамические инструменты управления качеством 51

2.2. Постановка задач оперативного управления качеством для отдельною технологического этапа 53

2.3. Исследование стабильности процессов и качества продукции...59

2.4. Модель управления качеством продукции на многоэтапном производстве 65

2.5. Выводы 69

3. Формализация экономической оценки эффективности системы управления качеством 71

3.1. Формализация оценки себестоимости продукции по бухгалтерским данным 72

3.1.1. Модель формирования себестоимости продукции 72

3.1.2. Настройка и адаптация модели по бухгалтерским данным

3.2. Представление модели объекта управления 78

3.3. Моделирование качества продукции как результата производственного процесса

3.3.1. Моделирование качества продукции при производстве 84

3.3.2. Моделирование контроля качества продукции 88

3.4. Исследование динамической модели 94

3.4.1. Исследование чувствительности модели по внутренним (управляемым) параметрам 97

3.4.2. Исследование чувствительности модели по внешним (неуправляемым) параметрам 99

3.5. Выводы 101

4. Разработка архитектуры автоматизированной системы управления качеством продукции 103

4.1. Обеспечение инвариантности АСУКП 103

4.1.1. Многоуровневая архитектура АСУКП 103

4.1.2. Шлюз доступа к данным контроля качества 107

4.1.3. Объектно-ориентированная модель данных АСУКП 110

4.1.4. Принципы реализации прикладных приложений АСУКП 112

4.2. Реализация модели данных АСУКП на базе объектно реляционного шлюза 114

4.2.1. Архитектура объектно-реляционного шлюза в АСУКП 114

4.2.2. Автоматизированное проектирование и синтез объектно-реляционною шлюза 118

4.3. Объектно-ориентированная техника моделирования производственного процесса 120

4.4. Выводы 125

5. Экспериментальная проверка эффективности разработанной методологии 127

5.1. Настройка АСУКП на кислородно-конвертерный технологический процесс 128

5.1.1. Формальное описание производственного процесса 128

5.1.2. Определение метода доступа к фактическим данным и общая характеристика данных 131

5.2. Проверка эффективности инструментов АСУКП 132

5.2.1. Традиционные инструменты статистическою контроля качества 132

5.2.2. Анализ причин и взаимосвязей 134

5.2.3. Построение и анализ моделей 135

5.2.4. Определение требований к сырью и технологии 140

5.2.5. Выбор критерия оптимизации и определение оптимальной технологии 142

5.2.6. Оценка возможности снижения себестоимости продукции... 147

5.2.7. Оценка стабильности производственного процесса 149

5.3. Выводы 153

Заключение 155

Библиографический список 157

Приложения 168

Приложение I. Классовые диаграммы модели данных АСУКП 168

Приложение 2. Классовые диаграммы объектно-реляционного шлюза АСУКП 170

Приложение 3. Объекты производственного процесса ККЦ 174

Приложение 4. Контролируемые технологические величины в массиве фактических данных 178  

Введение к работе:

Актуальность.

Управление качеством продукции является в настоящее время важнейшей сферой деятельности промышленных предприятий. Базовыми принципами современной методологии всеобщего управления качеством являются: ориентация на потребителя, непрерывное совершенствование, принятие решений на основе фактов, инвариантность требований и рекомендаций по отношению к предприятию. Реализация этих принципов на предприятиях осуществляется в рамках систем менеджмента качества, требования к которым регламентируются стандартами ИСО серии 9000. Наличие у предприятия сертификата соответствия ИСО 9000 создает благоприятный имидж у потребителей, гарантируя высокое и стабильное качество выпускаемой продукции.

Формальную основу современной теории управления качеством составляют статистические методы. Методология их применения является универсальной по отношению к предприятию и дает хорошие результаты по повышению качества продукции. Существенным недостатком формальной базы управления качеством является отсутствие процедур принятия управленческих решений по повышению качества продукции через технологию, основанных на результатах статистического анализа фактических производственных данных. Отсутствуют также рекомендации, позволяющие использовать традиционные скалярные методы и модели в условиях, когда технология и качество описываются вектором характеристик. Это особенно важно для сложных, многоэтапных технологических процессов.

Имеются результаты использования статистического анализа данных для управления качеством продукции на некоторых типах производств, в частности, в черной металлургии. Актуальность применения статистических методов для подобных типов производств (непрерывных) обусловлена сложностью процессов, отсутствием теоретических моделей, обобщающих все множество факторов технологии, наличием множества неконтролируемых воздействий.

Имеющиеся разработки не увязаны с современной концепцией управления качеством, что затрудняет их интеграцию в систему менеджмента качества предприятия.

Современное промышленное предприятие в соответствии со стандартами ИСО 9000 должно обеспечить контроль производственных процессов - от сырья до готовой продукции. Это позволяет использовать данные контроля технологии и качества для определения путей их совершенствования. Уровень оснащенности промышленных предприятий системами автоматизации, осуществляющими сбор, хранение данных и оперативное управление технологическими процессами является достаточно высоким, а автоматизированные системы, обеспечивающие максимально эффективное использование данных для управления качеством, развиты недостаточно. Существующие в этой области решения обладают рядом существенных недостатков: в них отсутствуют средства настройки на конкретное предприятие, разработки мероприятий по повышению качества и определения управления; они сложны для пользователей, не имеющих специальной подготовки. В связи с этим актуальной задачей является разработка автоматизированных систем управления качеством продукции (АСУКП).

Обоснование целесообразности мероприятий по повышению качества требует наличия средств прогноза экономического эффекта от их осуществления. Для этого необходимо иметь модели, связывающие основные характеристики системы управления качеством и показатели финансово-хозяйственной деятельности организации. При текущем, оперативном управлении качеством продукции непрерывных производств желательно иметь средства для отслеживания влияния технологии на себестоимость производимой продукции.

Таким образом, актуальность темы диссертационной работы состоит в необходимости разработки системного подхода к управлению качеством продукции непрерывных производств, основанного на анализе фактических производственных данных и согласованного с основными принципами всеобщего управления качеством. Для практической реализации такого подхода требуется разработать методологию, инструменты и архитектуру автоматизированной системы, обеспечивающей решение задач по управлению качеством продукции.

Цель работы.

Разработка и исследование комплекса методов и средств, обеспечивающих автоматизацию решения задач управления качеством продукции непрерывных производств на основе анализа фактических производственных данных, в соответствии с принципами всеобщего управления качеством и с учетом влияния параметров системы управления качеством на результаты финансово-хозяйственной деятельности предприятия.

Основные задачи.

1. Сформировать комплекс математических методов управления качеством, отвечающий специфике непрерывных производств, и реализующий принцип непрерывного совершенствования качества. Методы должны обеспечивать анализ данных, выявление скрытых взаимосвязей, моделирование зависимостей качества от технологии и управление технологией производства по заданному критерию.

2. Разработать математическую модель, позволяющую прогнозировать экономический эффект от реализации мероприятий в области управления качеством, и средства интеграции актуальной модели формирования себестоимости продукции в задачи управления качеством.

3. Разработать основные архитектурные и программные решения по АСУКП, обеспечивающие масштабируемость системы, инвариантность по отношению к производственному процессу и эффективную работу с системой пользователей, не имеющих специальной подготовки.

4. Исследовать возможность и эффективность практического применения предлагаемой концепции автоматизированного управления качеством на примере реального производства из класса непрерывных, проверить возможность настройки системы, работоспособность математического и программного обеспечения для решения практических задач управления качеством, простоту пользовательского интерфейса. Методы исследования.

В работе использованы методы теории вероятностей, математической статистики, теории информации, математического программирования, теории автоматизированного управления, исследования операций, теории баз данных, объектно-ориентированного и компонентного проектирования и программирования.

Обоснованность и достоверность.

Обоснованность использования комплекса математических методов для решения задач управления качеством продукции определяется практикой применения статистических методов в управлении качеством продукции, исследованиями, показывающими возможность статистического моделирования качества продукции непрерывных производственных процессов и управления технологическими процессами на основе статистических моделей. Основные теоретические положения диссертации базируются на результатах математической статистики, теории информации, математического программирования.

Рассмотренный пример практического использования разработанной методологии и автоматизированной системы позволяет сделать выводы о возможности их применения для решения задач управления качеством продукции на непрерывных производствах. Полученные на фактических производственных данных результаты согласуются с теоретическими представлениями о существе рассмотренного технологического процесса и практическими рекомендациями, используемыми на производстве.

Научная новизна.

Следующие результаты, полученные в работе, характеризуются научной новизной и выносятся на защиту:

1. Концепция автоматизированной системы управления качеством продукции непрерывных производств, отличающаяся учетом затрат на производство и формальной реализацией принципов всеобщего управления качеством: непрерывное повышение качества и ориентация на потребителя.

2. Методика финансовой оценки эффективности мероприятий по повышению качества продукции, основанная на концепции системы автоматизированного управления качеством, отличающаяся возможностью прогнозировать в динамике повышение качества продукции и соответствующий финансовый эффект, обусловленный ростом конкурентоспособности продукции.

3. Архитектура инвариантной автоматизированной системы управления качеством продукции непрерывных производств, отличающаяся возможностью гибкой настройки на производственный процесс.

4. Методика разработки объектно-реляционного шлюза для систем с постоянным хранением данных, отличающаяся реализацией в виде двоичного сервера компонентов с возможностью использования в распределенных системах клиент-сервер и двухслойной архитектурой, позволяющей авто-матизированно генерировать программный код слоя поддержки предметной области,

5. Техника визуального объектно-ориентированного моделирования сложных производственных процессов для АСУКП, отличающаяся набором типов объектов, связей между ними и диаграмм моделирования, отвечающих специфике непрерывных производств.

6. Объектно-ориентированная модель данных для работы с элементами математического обеспечения АСУКП и хранения их в реляционной базе данных, отличающаяся отсутствием ограничений на сложность используемых функционалов и представлением их в виде графа, что позволяет применять эффективные численные методы вычисления производных. Практическая значимость,

Заключается в разработке АСУКП, которая может быть применена на производствах, относящихся к классу непрерывных: металлургия, химическая, пищевая промышленность. Ценность автоматизированной системы состоит в реализации законченного комплекса методов, которые могут решать все задачи, связанные с анализом фактических производственных данных с целью повышения качества, в частности: поиск скрытых взаимосвязей, разработка мероприятий по повышению качества через управление технологией. Система со держит средства настройки и интеграции в информационное пространство предприятия и ориентирована на пользователей, не имеющих специальной подготовки в области применяемых математических методов и информационных технологий.

Реализация результатов работы.

Разработанная автоматизированная система демонстрировалась на нескольких металлургических предприятиях, которые рассматривают возможность ее практического применения. Результаты работы внедрены и используются в учебном процессе ЛГТУ при изучении студентами специальностей «230102.65 - Автоматизированные системы обработки информации и управления», «010503.65 - Математическое обеспечение и администрирование информационных систем» дисциплин «Управление сложными системами», «Базы данных», «Проектирование АСОИУ». 

Апробация результатов исследования.

Основные теоретические и практические результаты исследований были представлены:

• на международных конференциях - «Моделирование как инструмент решения технических и гуманитарных проблем» (Таганрог, 2002), «7-ой международный молодежный форум «Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке» (Харьков, 2003), «Теория активных систем» (Москва, 2003), «Современные сложные системы управления СССУ/HTCS» (Воронеж, 2003, 2005; Тверь, 2004; Тула, 2005), «Современные проблемы надежности, качества, информационных и электронных технологий (Инноватика- 2004)» (Сочи, 2004), «Interactive Systems And Technologies: The Problems of Human-Computer Interaction» (Ульяновск, 2006), «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности НТРГ2006» (Санкт-Петербург, 2006), «Системы управления эволюцией организации CSOE 2006» (Египет, Хургада, 2006);

• на всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи НТТМ 2005 (Москва, ВВЦ, 2005); • на межрегиональной конференции «Моделирование и развитие процессов обработки металлов давлением» (Магнитогорск, 2002).

Публикации.

По теме диссертационного исследования всего опубликовано 18 работ в отечественных изданиях, в том числе: одна статья в периодическом журнале, рекомендованном ВАК для публикации основных результатов диссертации; 12 работ в сборниках научных трудов и трудов международных конференций. В работах, опубликованных в соавторстве, автором: разработана концепция самообучающейся системы управления качеством продукции [48,59,62,65] и методы оценки стабильности технологии [57], предложена методика хранения элементов математического обеспечения системы в реляционной базе данных [88], разработана многоуровневая архитектура автоматизированной системы на базе объектно-реляционного шлюза [60,62,113], предложена объектно-ориентированная техника моделирования производственного процесса [46], разработана классификация механизмов использования систем сбора данных предприятия [53,54], показана возможность автоматизированного синтеза информационного обеспечения системы управления качеством продукции [45], разработаны механизмы использования бухгалтерских данных для получения актуальной себестоимости продукции в систему управления качеством [51]. В работах [50,67] показана возможность идентификации моделей формирования химического состава стали в кислородно-конвертерном производстве по фактическим данным и проанализирована адекватность моделей.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка, включающего 117 наименований, и 4-х приложений. Общий объем работы - 180 страниц машинописного текста. Основная часть работы изложена на 157 страницах, содержит 59 рисунков и 16 таблиц. 

Подобные работы
Калита Петр Яковлевич
Исследование и разработка автоматизированной технологии многоуровневого анализа информации и формирования решений в управлении производством и качеством продукции
Афанасенко Алексей Геннадьевич
Управление процессом карбонизации в производстве кальцинированной соды по показателям качества продукции
Черных Михаил Викторович
Разработка и исследование методов и моделей для автоматизации планирования, инвариантного к специфике конкретного производства
Губин Виктор Владимирович
Разработка теоретических основ, структур и методов исследования систем автоматического управления натяжением основы на машинах ткацкого производства
Сорвирог Сергей Викторович
Исследование методов и разработка средств повышения достоверности описания состояния горного массива с помощью измерительных систем
Томаков Максим Владимирович
Разработка и исследование методов и средств идентификации и контроля металлической ленты системы загрузки реактора
Беляков Андрей Александрович
Исследование и разработка методов и средств обмена технологической информацией между СЧПУ и системами подготовки управляющих программ
Плющенков Роман Александрович
Исследование и разработка методов и средств интеграции информационно-программных систем управления предприятием
Высоцкий Юрий Иванович
Исследование и разработка методов и средств автоматизации построения обучающих курсов в диалоговых системах на базе ЭВМ
Овчинников Алексей Павлович
Разработка и исследование метода и средств контроля параметров двухфазных потоков для автоматизации гидротранспортирования

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net