Теоретическая часть. 
Принятие управленческих решений на основе методов распознавания образов, объектов, явлений, ситуаций

1 Ситуационное управление в логистических системах

Ситуационное управление заключается в принятии управленческих решений по мере возникновения проблем в соответствии со складывающейся экономической ситуацией.

В логистических системах производства продукции, выполнения работ и оказания услуг под ситуационным управлением будем понимать оперативное управление ходом производства продукции, работ и услуг, заключающееся в принятии управленческих решений при возникновении проблем, связанных с определенной совокупностью обстоятельств, называемых производственной ситуацией. Совокупность проблемы и производственной ситуации назовем проблемной ситуацией. Проблемные ситуации в процессе производства возникают в результате влияния внешних и внутренних возмущений.

Целью ситуационного управления в логистических системах производства продукции, работ и услуг, реализуемого в ритме производствав реальном масштабе времени (РМВ), является устранение результатов действия возмущений и обеспечение максимально возможного соответствия фактического хода производства запланированному оперативными планами с минимальными затратами времени и используемых в производстве ресурсов.

В логистических системах производства и потребления промышленной продукции управление звеньями логистической цепи в реальном масштабе времени осуществляется специфическими системами оперативного управления, а именно: закупками и поставками исходных компонентов; хранением закупленных компонентов и изготавливаемой продукции; производством продукции; распределением и потреблением готовой продукции.

Структура элементов оперативного управления любого звена логистической цепи представляет собой взаимосвязанные специфические функции нормирования, планирования, учета, контроля, анализа и регулирования.

В дискретном промышленном производстве функция нормирования реализуется посредством расчета календарно-плановых нормативов (КПН), регламентирующих параметры движения предметов труда в производственном процессе.

Функция планирования состоит в разработке на плановый период (квартал, месяц, декаду, неделю, сутки, смену, час) оперативных календарных планов, графиков, заданий изготовления заготовок, деталей, сборочных единиц, узлов, изделий (предметов производства) по цехам, участкам, рабочим местам основного производства в соответствии с установленным выпуском готовой продукции, календарно-плановыми нормативами и фактическим наличием предметов производства (ПП).

Оперативный учет изготовления готовых изделий и движения в производстве заготовок, деталей, сборочных единиц осуществляется по цехам, участкам и технологическим операциям.

Оперативный контроль и анализ заключается в своевременном фиксировании возмущений и отклонений в обеспечении цехов, участков необходимыми ресурсами для выполнения запланированных работ, в ходе реализации оперативных планов, графиков, заданий изготовления предметов производства и установлении полномочных уровней управления производством, плановых периодов, в рамках которых возможно устранение действующих возмущений и возникших отклонений.

Оперативное регулирование хода основного производства, в условиях влияния возмущений, призвано вырабатывать и осуществлять управляющие воздействия, направленные на своевременное обеспечение производства необходимыми материально-техническими, трудовыми ресурсами и выполнение оперативных планов, графиков, заданий, установленных на плановые периоды.

Процесс функционирования вспомогательного производства и обслуживающих служб в дискретном промышленном производстве взаимоувязан с функционированием основного производства предприятия. Взаимоувязка функционирования (Интеграция) основного производства, вспомогательного производства и обслуживающих служб осуществляется в рамках планово-экономических расчетов, выполняемых в целом по предприятию, и скоординированным взаимодействием системы оперативного управления основным производством и специфических (имеющих особенности) систем оперативного управления вспомогательным производством и обслуживающими службами. В результате реализуется слаженное функционирование подразделений основного производства, гарантируемое необходимыми ресурсами и услугами.

В дискретном промышленном производстве специфическими системами оперативного управления осуществляется организация моделирования оптимальных потоковых процессов основного и вспомогательного производства, обслуживающих служб и управление их движением в пространстве и во времени.

В процессе производственно-хозяйственной и финансово-экономической деятельности промышленное предприятие подвергается воздействиям внешних и внутренних возмущений. По скорости реакции системы управления предприятием на эти возмущения их можно классифицировать на контролируемые и неконтролируемые. На контролируемые возмущения система управления предприятием реагирует в моменты их возникновения, предупреждая возникновение значимых отклонений фактических состояний реализуемых производственно-хозяйственных и финансово-экономических процессов от целевых (запланированных, установленных). Такое управление организационно-экономическими объектами, к которым относятся и промышленные предприятия, по аналогии с управлением техническими объектами назовем «управлением по возмущению», то есть «управление по входу». На неконтролируемые возмущения система управления предприятием не реагирует в моменты их возникновения. Действие неконтролируемых возмущений приводит к возникновению значимых отклонений фактических состояний реализуемых производственно-хозяйственных и финансово-экономических процессов от целевых, на которые и реагирует система управления предприятием. Такое управление организационно-экономическими объектами назовем «управлением по отклонению», то есть «управление по выходу».

Известно, эффективность «управления по возмущению» существенно выше эффективности «управления по отклонению» («управление по возмущению» существенно эффективнее «управления по отклонению»). Однако, реализация «управления по возмущению» требует больших единовременных на создание и текущих затрат на обеспечение функционирования системы управления предприятием, нежели «управление по отклонению». Поэтому, как правило, в условиях ограниченных финансовых ресурсов, выделяемых на создание и функционирование системы управления предприятием, и ограниченных технических возможностей по фиксированию действия ряда возмущений в реальном масштабе времени, ее создают по принципу «преимущественного управления по отклонению и частичного управления по возмущению», заведомо обрекая предприятие на получение неоправдано заниженного экономического эффекта в горизонте осуществления его производственно-хозяйственной и финансово — экономической деятельности.

В процессе функционирования звеньев логистической цепи в результате влияния внешних и внутренних возмущений возникают проблемные ситуации.

Ситуация в звене логистической цепи считается проблемной, если в процессе его функционирования возникает внутреннее противоречие (как результат возмущения), требующее принятия управленческих решений. Примерами внутренних противоречий могут быть события, возникающие в результате действия контролируемых возмущений на процесс функционирования логистического звена, незапланированного изменения величин задействованных ресурсов, например, являющиеся результатом выхода из строя рабочего оборудования, травмирования или заболевания исполнителя и т. п. Управляющие решения могут состоять в определении того уровня в системе управления звеном логистической цепи, в компетенцию которого входит разрешение данного противоречия, в корректировке оперативных планов, во внесении изменений в графики выполнения работ и т. п.

Существующие специфические системы оперативного управления звеньями логистических цепей производства и потребления: промышленной продукции, работ и услуг, реализующие принципы управления «по отклонению» и «преимущественно по отклонению и частично по возмущению»; регламентирующие последовательную передачу информации о возникающих проблемных ситуациях снизу-вверх по уровням иерархии управления звеном логистической цепи для установления полномочных в их разрешении уровней и лиц, принимающих решения, и передачу команд в обратном порядке; опирающиеся преимущественно на «человеческий фактор» и в меньшей степени на математические методы и экономико-математические модели, не обеспечивают требуемого соответствия фактических состояний потоковых процессов их целевым состояниям по совокупности установленных показателей. Например, в дискретном промышленном производстве целевыми показателями являются номенклатурные, временные, стоимостные и объемные показатели. Констатация возникновения проблемных ситуаций на различных уровнях иерархии управления звеньями логистической цепи, принятие решений по их разрешению, выработка решений по изменению оперативных планов, графиков работы звеньев логистической цепи занимают неоправдано длительные интервалы времени. В результате имеют место непроизводительные затраты материальных, трудовых, энергетических и других ресурсов в логистических звеньях, различного рода потери, что отрицательно сказывается на эффективности функционирования логистической цепи в целом.

Следовательно, в современных условиях функционирования логистических цепей, характеризующихся нестабильной внешней среды, интенсивным влиянием случайных внешних и внутренних возмущений, вызывающих генерацию различных проблем внутри логистической цепи, возникает острая необходимость существенного увеличения быстродействия оперативного управления потоковыми процессами звеньев логистических цепей. Возможным решением указанных проблем оперативного управления логистическими звеньями является увеличение доли формализованных процедур в процессах констатации, анализа, генерации возможных альтернатив и выборе наиболее адекватных для разрешения возникающих проблемных ситуаций при реализации оперативных планов, графиков, заданий звеньями логистических цепей.

Альтернативой существующей организации управления звеньями логистических цепей производства и потребления: промышленной продукции, работ и услуг, в условиях интенсивного влияния случайных возмущений является организация их управлением, основанная на принципах управления «по возмущению» и «преимущественно по возмущению и частично по отклонению»; адресной констатации возникающих проблемных ситуаций в логистических звеньях; адресном установлении уровней управления и лиц, принимающих решения, полномочных в разрешении возникающих проблемных ситуаций; выработке адекватных управленческих решений в минимально возможные по длительности интервалы времени в реальном масштабе времени. Такая организация управления звеньями логистических цепей, образно говоря, позволит на любые значимые «Вызовы» внешней и внутренней среды практически немедленно устанавливать адекватные «Отклики» организационных структур управления логистическими звеньями (констатацию проблемных ситуаций и выработку управленческих решений по их разрешению).

Альтернативную организацию управления логистическими звеньями целесообразно осуществлять на основе применения специализированных систем распознавания возникающих проблемных ситуаций. Специализированная система распознавания — это определенная совокупность связанных между собой блоков, осуществляющих получение и преобразование входной информации, о поступивших для распознавания неизвестных элементах среды, в выходную, об их принадлежности к определенным эталонным классам элементов, состав и сущность которых определяется ее назначением. Каждому эталонному классу соответствует одно или совокупность решений разрешающих конкретно возникшую проблемную ситуацию. Из совокупности эффективных решений, принадлежащих одному классу проблемных ситуаций, в конкретно возникшей проблемной ситуации выбирается единственное оптимальное решение, которое рекомендуется для реализации.

Специализированные системы распознавания проблемных производственных ситуаций, возникающих в относящихся к основному производству дискретных производственных системах различного уровня в ходе выполнения оперативно-календарных планов, в реальном масштабе времени должны обеспечивать: фиксацию результатов действия возмущений; адресное установление уровней иерархии управления предприятием и лиц, принимающих решения (ЛПР), полномочных в ликвидации последствий влияния возмущений; определение необходимости внесения изменений в оперативно-производственные планы, графики, задания на заводском, межцеховом, цеховом и участковом уровнях; выработку оптимальных (рациональных) решений по устранению влияния возмущений и корректированию оперативных планов, графиков, заданий производственным подразделениям. В результате достигается минимизация отклонений фактического состояния производства от целевого.

Реакция системы оперативного управления производством в условиях применения специализированных систем распознавания проблемных производственных ситуаций на обнаружение результатов действия внешних и внутренних возмущений и принятие решений, направленных на их устранение, требует минимальных затрат времени, величина которых обусловливается производительностью применяемых в управлении производством информационных технологий.

Быстродействие распознающих систем обеспечивается существенными затратами различных видов ресурсов на стадии их создания и минимально необходимыми ресурсами для обеспечения их функционирования. Именно в процессе разработки и построения распознающей системы соответствующего типа и назначения осуществляется трудоемкая работа по исследованию множества возможных ситуаций, их анализу, классификации в соответствии с совокупностью применяемых для их разрешения управленческих решений, разработкой алгоритмов распознавания, выбором и (или) разработкой комплекса технических средств, решению ряда других задач. Единовременные затраты трудовых, финансовых, материальных и других видов ресурсов имеющих место при создании распознающей системы окупаются в короткие сроки за счет экономии различных ресурсов при многократном ее применении в реально функционирующих объектах.

В процессе функционирования рассматриваемых систем распознавания человек может принимать участие в подготовке исходной информации о распознаваемых проблемных производственных ситуациях; в анализе (экспертизе) промежуточных и окончательных результатов распознавания; в процессе обучения системы распознавания, если система распознавания «с обучением»; в принятии решений о реализации вырабатываемых системой распознавания директив и ряде других работ. Для сбора и преобразования входной информации в выходную эти системы распознавания могут использовать различные технические средства и системы, например, датчики, регистрирующие различные параметры процессов исполнения, осуществляемых на предприятии; программно-вычислительные средства реализации алгоритмов распознавания; локальные вычислительные сети; средства и системы связи; автоматизированные рабочие места управленческого персонала различных уровней управления предприятием.

Приведен перечень задач, который предлагается решать системой оперативного управления основным производством на основе применения специализированных систем распознавания проблемных производственных ситуаций на различных уровнях управления производством, а именно:

• · распознавание уровней управления и лиц, принимающих решения (ЛПР), полномочных в разрешении проблемных ситуаций (РУРПС);
• · распознавание решений по устранению результатов действия возмущений на заводском, межцеховом, цеховом и участковом уровнях управления;
• · распознавание фактов необходимости внесения изменений в оперативно-производственные планы, графики, задания на заводском, межцеховом, цеховом и участковом уровнях;
• · распознавание решений по корректировке календарных планов, графиков, заданий производственных систем различного уровня.

В работе [1] детально рассмотрены: постановка задачи распознавания уровней управления, полномочных в разрешении возникающих проблемных ситуаций и метод ее решения; пример разработки основных этапов системы распознавания полномочного уровня управления и лица, принимающего решение, (ЛПР) в случае выхода из строя применяемого на рабочем месте первичной производственной системы инструмента или оснастки — средств технологического оснащения (СТО); теоретические основы применения методов и систем распознавания при разработке и принятии управленческих решений в организационных системах; основные этапы создания специализированных систем распознавания решений по устранению результатов действия возмущений на производственный процесс на примере систем распознавания решений по организации замены вышедших из строя СТО; основные этапы создания систем распознавания проблемных ситуаций, возникающих в первичной производственной системе в реальном масштабе времени в течение смены, вырабатывающих управленческие решения по корректировке сменного задания и др. Основные этапы построения специализированной системы распознавания проблемных производственных ситуаций, устанавливающей факты необходимости корректирования объемно-календарных планов производства, оперативных календарных планов, графиков и заданий по цехам, участкам, рабочим местам основного производства рассмотрены в работе [2].

Указанные специализированные системы распознавания, позволяющие формализовать функции оперативного контроля, анализа и регулирования основного производства, могут быть адаптированы для реализации аналогичных функций оперативного управления производственно-хозяйственной и финансово-экономической деятельностью подразделений машиностроительного или любого другого современного промышленного предприятия, осуществляющих маркетинг, разработку и подготовку производства выпускаемой продукции, обеспечение основного производства необходимыми ресурсами и услугами, реализацию готовой продукции.

Перечень указанных видов деятельности приведен на рис. 8.1.4.

Гибко корректируемая совокупность календарных планов, графиков, заданий звеньев логистических цепей, адекватные реакции организационных систем управления логистическими звеньями на внешние и внутренние возмущения в реальном масштабе времени, основанные на широком применении специализированных систем распознавания проблемных ситуаций (ПС), диктуют необходимость наличия единой взаимоувязанной совокупности целеполагающих директивных решений (календарных планов, графиков, заданий), в соответствии с которой возможна организация скоординированного, слаженного функционирования логистической цепи в целом.

Рассмотрим основные этапы создания специализированных систем распознавания классов производственных ситуаций, которым соответствуют:

• · уровни управления предприятием, полномочные в разрешении возникающих в первичной производственной системе в течение смены производственных ситуаций (на примере № 1: неисправностей инструментов, оснастки — средств технологического оснащения (СТО), применяемых в процессе производства);
• · управленческие решения, направленные на ликвидацию последствий действия возмущений (на примере № 2: организации замены несправных СТО в ходе смены);
• · регулирующие воздействия по корректированию сменного задания первичной производственной системы в ходе смены (на примере № 3: участка механической обработки предметов производства).

Пример № 1. Рассмотрим основные этапы построения одного из возможных вариантов специализированной системы распознавания уровня управления, полномочного в разрешении сбоя в выполнении работы на участке цеха в ходе смены, вызванного неисправностью применяемого для выполнения работы СТО. Обозначим эту систему распознавания аббревиатурой СР№ 1.

Этап № 1. Выбор принципа классификации.

В качестве принципа классификации в данном случае целесообразно использовать сведения о количестве уровней управления на предприятии, располагающими ресурсами для ликвидации причины сбоя. На предприятии имеется два уровня, располагающих ресурсами для ликвидации причины сбоя, а именно: первый (нижний) уровень — цеховой (инструментальное хозяйство рассматриваемого цеха), второй (верхний) уровень — межцеховой (инструментальный отдел, инструментальные хозяйства подразделений основного производства, вспомогательных производств и обслуживающих служб). ситуационный логистический управленческое решение Этап № 2. Разработка алфавита классов.

В соответствии с установленным принципом классификации в алфавит классов ситуаций данной системы распознавания целесообразно включить три непересекающиеся класса, а именно:

— СТО, используемые для выполнения работ, включенных в сменное задание участку цеха, исправны;

— при выполнении работы имеет место неисправность СТО, ресурсы цеха позволяют осуществить замену вышедшего из строя СТО;

— при выполнении работы имеет место неисправность СТО, ресурсы цеха не позволяют осуществить замену вышедшего из строя СТО.

Во время отсутствия сбоев в выполнении работ, включенных в сменное задание участку цеха, по причине неисправности СТО в ходе смены, данная система распознавания должна распознать класс ситуаций .

Если в ходе смены происходят сбои в выполнении работ по причине неисправности СТО, то при появлении информации о наличии сбоя по указанной причине система распознавания должна распознать класс или .

Класс укажет на то, что ликвидация причины возникшего сбоя возможна за счет ресурсов нижнего уровня управления инструментальным обеспечением работ, включенных в сменное задание.

Класс укажет на необходимость привлечения, для ликвидации причины возникшего сбоя, ресурсов верхнего уровня управления инструментальным обеспечением работ, включенных в сменное задание.

Этап № 3. Формирование рабочего словаря признаков.

В рабочий словарь признаков данной системы распознавания следует включить такие информативные признаки, которые позволили бы выполнить однозначное описание установленных выше непересекающихся классов ситуаций, имеющих место при выполнении работ сменного задания, а именно:

— наличие сведений о неисправном СТО, являющимся причиной сбоя выполнения сменного задания участку цеха;

— наличие возможности организации срочного ремонта неисправного СТО силами ремонтной инструментальной мастерской цеха за допустимый интервал времени на задержку выполнения работы на рабочем месте;

— наличие идентичного исправного СТО в ИРК данного цеха;

— вышедшее из строя СТО возможно заменить аналогичным СТО;

— наличие аналогичного СТО в ИРК данного цеха.

Рассматриваемые признаки логические. Они принимают два значения: «истинно», если идентифицируемый признаком факт установлен (признаку присваивается значение единица), или «ложно», если идентифицируемый признаком факт не установлен (признаку присваивается значение нуля).

Этап № 4. Описание классов ситуаций на языке признаков.

Описание классов системы распознавания ситуаций связанных с поломками СТО при выполнении работ сменного задания участку цеха для установления уровня управления, компетентного в разрешении причины сбоя, используя аппарат алгебры логики, представим в следующем виде:

(1).

(2).

. (3).

Этап № 5. Выбор алгоритма распознавания.

Алгоритм распознавания ситуаций, связанных с поломками СТО при выполнении работ сменного задания участку цеха для установления уровня управления, компетентного в разрешении причины сбоя, целесообразно построить на основе метода сокращенного базиса. Размер матрицы составит = 8×32 = 256 бит.

Пример № 2. Рассмотрим основные этапы построения одного из возможных вариантов специализированной системы распознавания состояния ресурсов в подразделениях предприятия, требуемых для выработки стандартных решений по организации замены вышедших из строя СТО при выполнении работ сменного задания участку цеха. Обозначим эту систему распознавания аббревиатурой СР№ 2.

Этап № 1. Выбор принципа классификации.

В качестве принципа классификации в данном случае целесообразно использовать сведения о мощности множества стандартных решений, которые можно применить для ликвидации причины сбоя в выполнении работ сменного задания.

Множество стандартных управленческих решений по разрешению производственных ситуаций, связанных с поломками СТО при выполнении работ на рабочих местах участка цеха в ходе смены, включает два типа решений.

Первый тип указанных решений вырабатывается и принимается нижним уровнем управления производством, то есть цеховым уровнем (начальником инструментально-раздаточной кладовой (ИРК), мастером производственного участка, начальником цеха).

Второй — верхним уровнем управления производством, то есть межцеховым уровнем — руководителями подразделений инструментального отдела (ИНО) предприятия (начальником ИНО, заведующим центральным инструментальным складом (ЦИС), начальником планово-экономического бюро (ПЭБ), начальником бюро покупного инструмента и оснастки (БПИО), начальником инструментального производства), а также руководителями производственного отдела (ПО) предприятия, смежных цехов, вспомогательных производств и обслуживающих служб.

Обозначим первый тип решений индексом 1 (единица), а второй — 2 (двойка). Тогда указанное множество включает следующие решения:

— организовать срочный ремонт неисправного СТО силами ремонтной инструментальной мастерской цеха за допустимый интервал времени на задержку выполнения работы на рабочем месте (состав ЛПР: мастер участка, начальник ИРК);

— доставить идентичное исправное СТО на рабочее место из ИРК данного цеха (состав ЛПР: мастер участка, начальник ИРК);

— доставить годное для выполнения работы аналогичное СТО на рабочее место из ИРК данного цеха (состав ЛПР: мастер участка, начальник ИРК, технолог цеха);

— доставить идентичное исправное СТО в ИРК данного цеха из ИРК смежного цеха (состав ЛПР: начальник цеха-потребителя, начальник ПО, начальник ИНО, начальник цеха-поставщика);

— доставить годное для выполнения работы аналогичное СТО в ИРК данного цеха из ИРК смежного цеха (состав ЛПР: начальник цеха-потребителя, начальник ПО, начальник ИНО, начальник цеха-поставщика);

— доставить идентичное исправное СТО в ИРК цеха из ЦИС предприятия (состав ЛПР: начальник цеха-потребителя, начальник ИНО, начальник ЦИС);

— доставить годное для выполнения работы аналогичное СТО в ИРК цеха из ЦИС предприятия (состав ЛПР: начальник цеха-потребителя, начальник ИНО, начальник ЦИС);

— осуществить экстренную внешнюю (со стороны) поставку идентичного и (или) аналогичного либо только идентичного СТО в ЦИС предприятия (состав ЛПР: начальник ИНО, начальник БПИО);

— срочно изготовить идентичное и (или) аналогичное либо только идентичное СТО в инструментальном производстве предприятия и передать в ЦИС предприятия (состав ЛПР: начальник ИНО, начальник ПЭБ и начальник инструментального производства);

— включить в план поставок со стороны или в план инструментального производства предприятия идентичное и (или) аналогичное либо только идентичное СТО (состав ЛПР: начальник ИНО, начальник БПИО или начальник ПЭБ и начальник инструментального производства);

— принять нестандартное (оригинальное) решение (состав ЛПР: начальник ПО, начальник ИНО).

Этап № 2. Разработка алфавита классов.

В соответствии с установленным принципом классификации в алфавит классов ситуаций данной системы распознавания целесообразно включить двенадцать непересекающихся классов. Одиннадцати, из которых, будут соответствовать указанные выше решения (-). Дополнительный двенадцатый класс необходим для информирования персонала цеха о том, что в данный момент времени на процесс выполнения сменного задания не действуют возмущения обусловленные неисправностью применяемых СТО. Алфавит классов распознающей системы СР№ 2 включает следующие классы:

— возможна организация срочного ремонта неисправного СТО силами ремонтной инструментальной мастерской цеха за допустимый интервал времени на задержку выполнения работы на рабочем месте;

— идентичное исправное СТО имеется в ИРК данного цеха;

— годное для выполнения работы аналогичное СТО имеется в ИРК данного цеха;

— идентичное исправное СТО имеется в ИРК смежного цеха (производственного подразделения);

— годное для выполнения работы аналогичное СТО имеется в ИРК смежного цеха;

— идентичное исправное СТО имеется в ЦИСе предприятия;

— годное для выполнения работы аналогичное СТО имеется в ЦИСе предприятия;

— возможна экстренная поставка идентичного и (или) аналогичного либо только идентичного СТО в ЦИС предприятия со стороны;

— возможна организация срочного изготовления идентичного и (или0 аналогичного либо только идентичного СТО в инструментальном производстве предприятия;

— возможно включение в план поставок со стороны или в план инструментального производства предприятия идентичное и (или) аналогичное либо только идентичное СТО;

— разрешить проблему стандартными решениями невозможно;

— СТО, используемые для выполнения работ, включенных в сменное задание участку цеха, исправны.

Этап № 3. Формирование рабочего словаря признаков.

В рабочий словарь признаков данной системы распознавания следует включить такие информативные признаки:

…, — аналогичные признакам системы распознавания СР№ 1;

— наличие идентичного исправного СТО в ИРК смежного цеха (производственного подразделения);

— наличие идентичного исправного СТО в ЦИСе предприятия;

— наличие аналогичного СТО в ИРК смежного цеха;

— наличие аналогичного СТО в ЦИСе предприятия;

— наличие возможности срочного изготовления идентичного и (или) аналогичного либо только идентичного СТО в инструментальном производстве предприятия;

— наличие возможности экстренной поставки идентичного и (или) аналогичного либо только идентичного СТО в ЦИС предприятия со стороны;

— наличие возможности включения в план поставок со стороны или в план инструментального производства предприятия идентичное и (или) аналогичное либо только идентичное СТО.

2 значения: «истинно», если идентифицируемый признаком факт установлен, или «ложно», а если идентифицируемый не установлен.

Этап № 4. Описание классов ситуаций на языке признаков.

Описание классов системы распознавания состояния ресурсов в подразделениях предприятия, требуемых для выработки стандартных решений по организации замены вышедших из строя СТО:

=, (4).

=, (5).

=, (6).

=. (7).

=, (8).

=, (9).

=, (10).

=, (11).

=, (12).

=, (13).

=, (14).

=. (15).

Этап № 5. Выбор алгоритма распознавания.

Алгоритм распознавания ситуаций, связанных с поломками СТО при выполнении работ сменного задания участку цеха, для выработки стандартных решений по организации замены вышедших из строя СТО, можно построить на основе метода сокращенного базиса. Размер матрицы составит = 24×4096 = 98 304 бит.

Специализированная система распознавания СР№ 2 при возникновении сбоев за весьма ограниченный отрезок времени, измеряемый десятками секунд, несколькими минутами, способна осуществить их диагностику. Установить уровни иерархии управления предприятием, располагающие необходимыми ресурсами для разрешения возникших сбойных ситуаций. Выработать стандартные управленческие решения, направленные на разрешение возникших сбойных ситуаций. Сформировать состав групповых или индивидуальных лиц, принимающих решения, по разрешению сбоев в реальном масштабе времени.

Таким образом, применение специализированных систем распознавания типа СР№ 1 и СР№ 2 в рамках иерархических систем управления объектами позволит изменить принятую традиционную технологию межуровневого взаимодействия по разрешению возникающих в процессе их функционирования сбоев за счет адресного установления: полномочного в ликвидации сбоя уровня управления, возможных решений по разрешению возникающих сбоев и ЛПР в реальном масштабе времени.

Пример № 3. Рассмотрим основные этапы построения специализированной системы распознавания производственных ситуаций, требующих корректирования сменного задания (СЗ) первичной производственной системы в течение смены. Обозначим эту систему распознавания аббревиатурой СР№ 3.

Производственный процесс представляет собой совокупность последовательных воздействий человека при помощи средств труда на предметы труда, в результате которых образуется продукт труда.

В механообрабатывающих производственных подразделениях средства труда — это станки, роботы, транспортные и складские средства, инструмент, оснастка и другие элементы, сохраняющие свою натуральную форму в процессе производства и по мере их износа переносящие свою стоимость на изготовленный продукт.

Предметы труда в механообработке: материалы, заготовки, не изготовленные детали на операциях и т. п., то есть элементы, целиком потребляющиеся в производственном процессе и полностью переносящие свою стоимость на изготовленный продукт.

Продукт труда в механообработке — изготовленные детали. Средства и предметы труда, рабочая сила являются ресурсами производственного подразделения. Часть ресурсов в соответствии со сменным заданием (СЗ) производственному подразделению включается в производственный процесс (наиболее дефицитные — практически полностью), а не включенные в процесс производства в течение смены ресурсы составляют резервы.

Известно множество АИСУ объектами, в составе которых осуществляется сменно-суточное пооперационное планирование изготовления партий деталей на операциях на рабочих местах и ведение пооперационного учета их движения. Однако организовать работу объекта управления в соответствии с расписанием (СЗ) выполнения операций по партиям деталей (работ) на рабочих местах в течение смены весьма трудно.

На объект управления в течение смены воздействуют различного рода возмущения:

• · поломка оборудования, инструмента или оснастки;
• · заболевание или травмирование исполнителя;
• · необеспеченность заготовками деталеоперации из-за задержки в выполнении предыдущих операций;
• · ввод в строй ранее планового срока оборудования, находившегося в ремонте;
• · превышение планового коэффициента обслуживаемости оборудования исполнителем;
• · рационализаторские предложения, срочные дополнительные задания; брак, возникающий в ходе производства и т. п.

Действие указанных возмущений приводит к изменению величины ресурсов, производительности, состава и очередности выполнения работ, то есть к возникновению отклонений фактического состояния производства от запланированного СЗ, когда имеет место действие возмущений, уменьшающих ресурсы, или к концентрации резервных ресурсов— в противном случае.

При наличии возмущений, уменьшающих ресурсы, наряду с действиями организационного характера по установлению и устранению причин возникновения возмущений появляется необходимость использовать резервные и включенные в производственный процесс в соответствии с СЗ ресурсы данного или смежного производственного подразделения, изменять состав, очередность выполнения работ на рабочих местах с целью минимизации отклонений фактического состояния производства от запланированного на конец смены. Следовательно, необходимо оптимальное внутрисменное перепланирование (регулирование) процесса производства — пересоставление расписания обработки партий деталей по операциям с момента обнаружения отклонений (действия возмущений) до окончания смены.

Концентрацию (появление дополнительных) ресурсов в производственном подразделении в ходе смены можно использовать для ликвидации отклонений фактического состояния производства от запланированного СЗ или для изготовления дополнительных партий деталей на операциях, устанавливаемых руководством производственного подразделения с учетом состояния процесса производства как данного, так и смежных производственных подразделений.

Таким образом, в условиях влияния возмущений на объект возникает необходимость принятия решений по внутрисменному управлению (регулированию) им в РМВ с целью оптимального по определенным критериям устранения действия возмущений, ликвидации отклонений, возникших в процессе производства, и эффективного использования ресурсов.

Принятие решений по устранению действий возмущений и возникших отклонений в ходе смены — внутрисменное регулирование процесса производства — заключается в том, чтобы за время, отпущенное на решение задачи регулирования, сформировать такой вариант перепланирования производственного процесса, который бы обеспечил минимизацию каждого из установленных критериев при соблюдении определенных ограничений.

Эту проблематику можно разрешить на основе применения методологии распознавания образов, объектов, явлений ситуаций.

Для распознавания производственных ситуаций, требующих перепланирования процесса механообрабатывающего производства в течение смены, следует создать специальную систему распознавания. Она может представлять собой сложную динамическую человеко-машинную систему, включающую производственный персонал, технические средства, математическое обеспечение, вычислительные средства и предназначенную для решения на основе специально разработанных алгоритмов задач распознавания производственных ситуаций объекта управления, возникающих в ходе смены в РМВ.

Назначение распознавания производственных ситуаций объекта управления — получить информацию о принадлежности неизвестной ситуации, сложившейся в ходе смены в результате действия возмущений, к тому или иному классу. Такая информация необходима для принятия конкретных решений по перепланированию процесса производства системой внутрисменного регулирования. В связи с этим систему распознавания требуется строить с учетом обеспечения наиболее эффективного использования всего набора допустимых решений по регулированию процесса производства системой внутрисменного регулирования. Однако это требование накладывает на построение системы распознавания некоторые ограничения.

Известно, что при прочих равных условиях повышение эффективности принимаемых решений зависит от степени детализации распознаваемых производственных ситуаций, устанавливаемой количеством классов, на которые подразделено множество производственных ситуаций. При этом на эффективность принимаемых системой решений по регулированию внутрисменного процесса производства влияет точность выявления принадлежности распознаваемой ситуации к соответствующему классу (или ошибки распознавания), которая определяется размерностью признакового пространства (объемом апостериорной информации о значении признаков, характеризующих распознаваемые ситуации). Поэтому расширение алфавита классов при неизменном словаре признаков снижает точность отнесения распознаваемой ситуации к соответствующему классу, то есть увеличивает ошибку распознавания.

В то же время расширение признакового пространства (рост словаря признаков) в целях уменьшения ошибок распознавания вызывает:

• · во-первых, рост числа технических измерительных средств (каждое из них служит установлению соответствующего признака или группы признаков и объема (стоимости) математического обеспечения в случае определения признаков программным путем. Это связано с повышением затрат на построение системы распознавания, величина которых, как правило, ограничена);
• · во-вторых, увеличение времени решения задачи распознавания при довольно жестком его ограничении в системе внутрисменного регулирования объекта управления;
• · в-третьих, усложнение системы распознавания, что снижает надежность ее функционирования.

Следовательно, только некоторый компромисс между размерами алфавита классов и объемом рабочего словаря признаков системы, базирующийся на исходных данных относительно набора возможных решений, величины ресурсов, затрачиваемых на создание измерительной аппаратуры и математического обеспечения, реализующих словарь признаков, величины времени, отпущенного на решение задачи распознавания, и уровня надежности функционирования системы распознавания, позволяет обеспечить решение задачи построения системы распознавания оптимальным образом.

Приведенные выше суждения положены в основу определения из множества возможных решений подмножества допустимых, используемых для нахождения рабочего алфавита классов производственных ситуаций и рабочего словаря признаков системы распознавания из априорного словаря признаков.

Этап № 1. Выбор принципа классификации.

В основу принципа классификации производственных ситуаций системы распознавания СР№ 3 целесообразно положить множество принимаемых при внутрисменном корректировании процесса производства решений, в состав которого входят следующие семь решений:

• — исключить работу (работы), предписанную (предписанные) к выполнению сменным заданием, высвободить ресурсы рабочего места (рабочих мест), задействованные в выполнении этой работы (этих работ);
• — включить работу (работы) в сменное задание, закрепить ресурсы рабочего места для выполнения работы (работ);
• — исключить работу (работы) из сменного задания, высвободить ресурсы рабочего места (рабочих мест), задействованные в выполнении этой работы (этих работ), и включить работу (работы) в сменное задание, закрепить ресурсы рабочего места (рабочих мест) для выполнения работы (работ).

— изменить режим функционирования рабочего места (рабочих мест);

— включить работу (работы) в сменное задание, закрепить ресурсы рабочего места для выполнения работы (работ) и изменить режим функционирования рабочего места (рабочих мест);

— исключить работу (работы) из сменного задания, высвободить ресурсы рабочего места (рабочих мест), задействованные в выполнении этой работы (этих работ), включить работу (работы) в сменное задание, закрепить ресурсы рабочего места (рабочих мест) для выполнения работы (работ) и изменить режим функционирования рабочего места (рабочих мест).

— исключить работу (работы) из сменного задания, высвободить ресурсы рабочего места (рабочих мест), задействованные в выполнении этой работы (этих работ), и изменить режим функционирования рабочего места (рабочих мест).

Следует отметить, в предложенной совокупности решений базовыми являются решения, и, а остальные решения представляют собой их возможные комбинации. Так — это комбинация решений и , — и , — и , —, и. Необходимость включения в подмножество допустимых решений по корректированию сменного задания возможных комбинаций базовых решений обусловливается возможностью одновременного воздействия на производственный процесс разнохарактерных возмущений, вызывающих возникновение производственных ситуаций, для разрешения которых требуются указанные комбинации базовых решений.

Этап № 2. Разработка алфавита классов.

Поскольку наряду с ситуациями, требующими принятия m решений по корректированию процесса производства объекта управления, имеют место противоположные ситуации, что указывает на соответствие фактического состояния производства запланированному, в алфавите классов ситуаций системы распознавания следует предусмотреть дополнительный m + 1 класс. В данном случае алфавит классов системы распознавания будет состоять из восьми классов:

— нехватка ресурсов для выполнения запланированных сменным заданием работ;

— наличие ресурсов для включения работ в сменное задание;

— включение в сменное задание возмущающих работ;

• — варьирование параметров выполнения работы (работ);
• — наличие ресурсов для включения работ в сменное задание,

варьирование режимов работы;

— включение в сменное задание возмущающих работ, варьирование.

режимов работы;

— нехватка ресурсов для выполнения запланированных сменным заданием работ, варьирование режимов работы;

— соответствие фактического состояния процесса производства.

целевому.

Если распознанная ситуация относится к классу, ,. .. ,, то принимается решение соответственно, ,. .. ,. Когда же ситуация принадлежит классу, решение не принимается.

Этап № 3. Формирование рабочего словаря признаков.

В рабочий словарь признаков системы распознавания нужно ввести первичные признаки, характеризующие изменение величины включенных в СЗ ресурсов, изменение производительности рабочих мест:

— уменьшение фонда времени работы оборудования рабочего места, задействованного в СЗ, на величину, превышающую допустимую;

— уменьшение фонда времени трудового ресурса рабочего места, задействованного в СЗ, на величину, превышающую допустимую;

• — отсутствие материального ресурса, необходимого для выполнения запланированной СЗ работы;
• — необеспеченность запланированной СЗ работы вспомогательными ресурсами (инструментом, оснасткой, программным обеспечением, технической документацией и т. п.);
• — наличие указания руководства о снятии работы с СЗ;

— снижение производительности рабочего места ниже допустимого уровня.

Допустимые нижние границы величин включенных в СЗ ресурсов (признаки ,) и производительности рабочих мест (признак) следует устанавливать для конкретной первичной производственной системы с учетом наличия в ходе смены соответствующих резервных ресурсов, включение которых в производственный процесс гарантирует выполнение установленного на смену задания.

В рабочий словарь признаков должны быть также включены первичные признаки, характеризующие обеспеченность работ необходимыми ресурсами по оборудованию и рабочей силе, а именно:

— обеспеченность резервных к СЗ работ резервными ресурсами по оборудованию и рабочей силе;

— обеспеченность «отставших» от СЗ работ резервными ресурсами по оборудованию и рабочей силе;

• — обеспеченность возмущающих работ резервными ресурсами по оборудованию и рабочей силе;
• -обеспеченность возмущающих работ задействованными в СЗ ресурсами по оборудованию и рабочей силе;
• -обеспеченность возмущающих работ задействованными в СЗ и находящимися в резерве ресурсами по оборудованию и рабочей силе.

Перечисленные первичные признаки — логические. Первичному признаку присваивается значение истинности вида «да (истинно)», которому соответствует значение числа единица, если идентифицируемый признаком факт установлен. В противном случае первичному признаку присваивается значение истинности вида «нет (ложно)», которому соответствует значение числа нуль:

.

Значения первичных признаков, характеризующих производственные ситуации, складывающиеся в ходе смены, можно определять с помощью специальной системы подготовки, сбора и обработки информации, включающей терминалы, установленные на рабочих местах, в службах, у руководства первичной производственной системы, и данных, содержащихся в информационной модели автоматизированной информационной системы управления производственным процессом.

Этап № 4. Описание классов ситуаций на языке признаков.

Априорной информации относительно рассматриваемого объекта управления достаточно для того, чтобы установить зависимости между классами ситуаций, требующими корректирования сменного задания, и признаками рабочего словаря признаков, то есть описать классы ситуаций на языке признаков. Используя аппарат алгебры логики, описания классов на языке признаков можно представить в виде:

(16).

(17).

(18).

(19).

(20).

(21).

(22).

. (23).

Где: + - логическое «или»,.

— логическое «и»,.

— отрицание Х («не Х»).

Например, в соответствии с выражением (16) к классу должна быть отнесена производственная ситуация, которая характеризуется признаком (=1) или или или или либо любой комбинацией из указанной совокупности признаков, .. ., при отсутствии признаков (=0) и и … и .

Этап № 5. Выбор алгоритма распознавания.

Алгоритм распознавания ситуаций, вызывающих необходимость корректирования сменного задания в ходе смены (описания классов на языке признаков 16 — 23), целесообразно построить на основе метода сокращенного базиса. Размер матрицы составит = 19×2048 = 38 912 бит (19 строк матрицы — это сумма 11 признаков и 8 классов, а 2048 столбцов — - это число возможных комбинаций из 11 признаков).

Система распознавания на основании таблицы соответствия решения классу производственных ситуаций выдает общее решение по корректированию процесса производства объекта управления. Главные этапы построения системы распознавания производственных ситуаций первичной производственной системы, возникающих в ходе смены, показаны на рис. 8.1.5.

На базе вырабатываемых системой распознавания СР№ 3 в течение смены общих решений по корректированию процесса производства объекта управления () решающий блок системы внутрисменного регулирования процесса производства формирует конкретные (оптимальные) решения. В этих решениях указываются конкретные работы, рабочие места и необходимые действия, которые должны быть предприняты по отношению к ним.

Состав работ, исключаемых из СЗ при возникновении на объекте управления ситуаций класса, определяется непосредственно на основании информации, явившейся причиной ненулевых значений признаков системы распознавания. Поэтому формировать конкретные решения в ситуациях класса несложно.

В ситуациях класса необходимо принимать такие решения по варьированию в допустимых пределах режимов функционирования рабочих мест, чтобы гарантировать к моменту окончания смены выполнение запланированных сменным заданием объемов работ.

Выбор состава работ, включаемых в СЗ в ситуациях класса и, очередности их выполнения на рабочих местах представляет собой решение оптимизационной задачи. Эта задача возникает при наличии ограничений на включаемый в СЗ объем работ или нехватке ресурсов по оборудованию, рабочей силе для включения в СЗ всех претендующих на это работ либо при наличии достаточного количества указанных ресурсов, когда необходимо установить оптимальную (по каким-либо критериям) очередность выполнения работ на рабочих местах. В ситуациях класса указанные задачи следует решать с учетом установления желаемых (в возможных пределах) режимов функционирования рабочих мест.

Нахождение конкретных решений в ситуациях класса и осуществляется в условиях, во-первых, нехватки резервных ресурсов для включения в СЗ возмущающих работ или (и), во-вторых, необходимости изъятия из СЗ определенной номенклатуры работ (аналогично классу) и включению в него других работ (аналогично классу).

В первом случае решается оптимизационная задача по исключению из СЗ на величину недостающих ресурсов работ, не выполненных на момент корректирования СЗ, и включению в него возмущающих работ, во втором — задачи, аналогичные задачам, возникающим в ситуациях классов и. В ситуациях класса указанные задачи следует решать с учетом установления желаемых (в возможных пределах) режимов функционирования рабочих мест.

В классе решаются задачи аналогичные задачам классов и .

На основании выработанных конкретных решений в ситуациях классов, ,. .. , корректируется СЗ.

Вопросы для обсуждения В чем заключается сущность распознавания?

Что представляет собой процесс распознавания?

Из каких частей состоит процесс распознавания и каково их назначение?

Какие этапы включаются в процесс разработки метода распознавания и чем заключается их сущность?

Какие этапы включаются в процесс функционирования метода распознавания и в чем заключается их сущность?

Что представляет собой система распознавания?

Зачем надо формулировать цели для создания и работы системы распознавания, какие требования предъявляются к ним?

В чем состоит сущность принципа классификации?

В чем заключается проблематика формирования рабочего алфавита классов и рабочего словаря признаков системы распознавания?

Зачем выполняется описание классов на языке признаков?

В чем заключается проблематика выбора состава комплекса технических средств и структуры системы распознавания?

Каковы цели ситуационного управления производством продукции, работ и услуг в логистических системах?

Назовите функции оперативного управления звеньями логистических цепей, осуществляющих производство продукции, выполнение работ и оказание услуг.

В чем состоит суть «управления по возмущению» и «управления по отклонению»?

Сформулируйте определение проблемной производственной ситуации.

Какие функции можно реализовать на основе применения специализированных систем распознавания проблемных ситуаций в ходе выполнения оперативно-календарных планов производства?

Сформулируйте условия эффективного применения специализированных систем распознавания проблемных производственных ситуаций в реальном масштабе времени.

Перечислите элементы жизненного цикла продукции, в которых возможно применение систем распознавания в оперативном управлении ими.

Возможно ли применение специализированных систем распознавания в стратегическом и бизнес — управлении? Если да, то для решения каких задач?

Используя сведения из системы распознавания СР№ 2, опишите основные этапы создания системы распознавания типа СР№ 1 для распознавания четырех уровней управления, а именно: участковый, цеховой, межцеховой и заводской.

Какие виды возмущений влияют на производственный процесс в механообработке в течение смены?

Почему необходима организация регулирования в ходе выполнения сменного задания?

Какие решения положены в основу построения системы распознавания проблемных ситуаций, возникающих в ходе смены в механообработке? Обоснуйте их целесообразность.

Сколько классов включено в рабочий алфавит классов системы распознавания проблемных ситуаций, возникающих в ходе смены в механообработке и почему?

Назовите признаки, включенные в рабочий словарь признаков системы распознавания проблемных ситуаций, возникающих в ходе смены в механообработке?

Назовите этапы разработки и функционирования системы распознавания проблемных ситуаций, возникающих в ходе смены в механообработке?

Индивидуальное задание студенту:

Воспользовавшись используемым в системе распознавания СР№ 2 (см. пример № 2) словарем признаков индивидуально выполнить построение модифицированного варианта логической специализированной системы распознавания уровней управления, полномочных в разрешении проблемных ситуаций (сбоев) возникающих при выполнении работ на участке цеха машиностроительного предприятия в ходе смены, вызываемых выходом из строя инструментов — СР№ 1 (см. пример № 1), обозначив эту систему распознавания аббревиатурой СР№ 1М. То есть, выполнить: Этап № 1 — Этап № 5 для СР№ 1М. При этом следует учесть:

• 1. На машиностроительном предприятии имеют место четыре уровня организации и управления производством, а именно: первый (нижний) уровень — участковый, второй — внутрицеховой, третий — межцеховой и четвертый (верхний) уровень — заводской.
• 2. В рабочий словарь признаков данной системы распознавания включить логические признаки — аналогичные используемым в системе распознавания СР№ 2 (см. пример № 2), а также два дополнительных логических признака, а именно:

— наличие сведений о неисправном СТО, являющимся причиной сбоя выполнения сменного задания участку цеха;

— наличие идентичного исправного СТО на участке.