Модели и методы автоматизации обработки заказов полиграфических предприятий

Современный рынок полиграфических услуг характеризуется такими факторами, как высокая динамика спроса на продукцию и предложения на ма-ф териалы, постоянный рост количества конкурирующих предприятий, рост их оснащённости полиграфическим оборудованием. В таких условиях, когда производственные возможности полиграфического предприятия все меньше отличаются от конкурентов, повышаются требования к управляемости предприятия, к тому, насколько оперативно и качественно оно реагирует на запросы рынка. Существенное значение имеет такой параметр работы полиграфических предприятий, как время обработки заказов до передачи их в производство. Эффективность процесса обработки заказа зависит от быстроты и точности специфи-# кации изделия в терминах модели предметной области, доступной пользователю в виде программной системы, реализующей эту модель. Наиболее сложной и объемными по времени составляющими процесса обработки заказов в полиграфии являются технологическая подготовка заказа и технологическая подготовка производства. Модели и методы подготовки производства, известные в промышленности, далеко не всегда непосредственно применимы в полиграфии ввиду специфических особенностей полиграфического производственного процесса.

Первая особенность — высокая вариабельность заказов. Полиграфические предприятия занимаются выпуском широкого спектра продукции, начиная с этикеточной, упаковочной, книжно-журнальной продукции, различных календарей, листовок, визиток, и заканчивая такими видами продукции, как воблеры, шелфтокеры, печать на значках, ручках, широкоформатная продукция — рекламные плакаты. Постоянно появляются новые виды продукции.

Средние и крупные типографии обладают набором печатного оборудования, с различными технологиями печати. Один и тот же вид изделия в таком случае можно производить с разным набором опций и технологий. Технологические процессы изготовления одного и того же вида изделия могут радикально отличаться.

В последовательности принимаемых в типографии заказов, каждый следующий заказ отличается от предыдущего.

Вторая особенность — взаимодействие двух групп экспертов. В силу ориентированности на заказы, в полиграфии продукция сначала продается, и только потом проектируется и производится. Это сильно затрудняет оценку нормативной себестоимости и сроков изготовления продукции на этапе продажи. Кадровая ситуация на российских предприятиях отрасли сложилась следующим образом. Большинство менеджеров, работающих с клиентами и принимающих заказ, не являются экспертами в области технологии. С другой стороны, технолог производственного отдела является экспертом в области технологии, но не является экспертом в области продаж. Сложность процесса технологической подготовки заказа к производству требует привлечения к данному процессу эксперта в области технологии, что значительно увеличивает время обработки заказов в целом. Напротив, самостоятельное оформление заказов экспертами в области продаж приводит в высокому проценту ошибок при оформлении, к передаче в производство убыточных или технологически невыполнимых заказов.

Поэтому актуальна разработка моделей и методов, оптимизирующих взаимодействие между двумя группами экспертов и увеличивающих эффективность обработки заказов.

Среди этапов обработки заказа в полиграфическом производстве выделим следующие:

• расчет оценки себестоимости и продолжительности исполнения заказа;

• подбор оптимального варианта исполнения изделия;

• технологическая оптимизация заказа;

• поддержка проектирования технологических процессов;

Существующие системы обработки заказов, применяемые в полиграфии, можно разделить на два класса: системы управления производством (MISmanagement information system [1]), и системы управления технологическим процессом (Digital workflow [1, 2]). Данные классы систем различаются уровнем оперирования. Система управления производством поддерживает подготовку и производство заказа в целом, обеспечение производства материалами, планиро6 вание, ценообразованием, расчеты и т. д. Системы управления технологическими процессами интегрируется с оборудованием и управляет производством заказа в цехе. Распространена практика совместной работы систем обоих классов. В то же время, в системах обоих классов, заложены некоторые модели и формы описания изделия и технологии его производства, однако вышеперечисленные функции реализуются на этапе разработки изделия, соответственно в задачи систем класса управления технологическими процессами не входит выполнение рассмотренных выше функций.

В классе программных систем управления производством существуют как специализированные решения для полиграфической промышленности [3, 6, 7, 8], так и решения общего назначения [4, 5, 10]. Функциональность систем общего назначения ограничена универсальной моделью производства, которая не может поддерживать всех технологических «нюансов» полиграфического производства. Поэтому применение таких систем в полиграфической промышленности для автоматизации производства ограничено.

Рассмотрим, как перечисленные выше этапы обработки заказов реализуются в существующих системах.

Расчёт оценки себестоимости и продолжительности исполнения заказа. На данный момент существуют системы с жесткой моделью расчета [3, 4, 6, 8, 9]. Появляются системы, позволяющие создавать произвольные модели расчета [7, 11, 12]. В первом классе систем используется расчет на основе прайс-листов по работам, которые задаются технологом для каждого конкретного изделия. Это трудоемкий и медленный процесс, во время которого изделие не всегда описывается в соответствии с реальной технологией, и могут возникать ошибки в расчетах. Более предпочтительными являются решения, заложенные в системах второго класса, где задана модель предметной области и механизм формул/алгоритмов расчета, привязанный к описанию процесса изготовления изделия. Однако данные модели либо не конкретизированы для полиграфической промышленности, либо не обладают достаточной степенью детализации для проведения точных расчетов.

Подбор оптимального варианта исполнения изделия основывается на возможности хранения технологической информации в базе данных, её быстрой выборки и конкретизации применительно к интересующему типу изделия. Эта функция так же опирается на детальность и адекватность модели производства, заложенной в системе, и предъявляет жесткие требования к гибкости системы расчета параметров изделия. В существующих на данный момент системах эта задача решается с помощью прайс-листов, что не позволяет говорить о действительно адекватных результатах подбора.

Технологическая оптимизация заказа подразумевает поддержку полиграфической системой «нюансов» полиграфического производства, таких как: совмещение заказов (параллельное выполнение на одном печатном станке), совмещение нескольких изделий на одном печатном листе, замена оборудования и материалов на эквивалентные, поддержка технологических ограничений. В существующих программных системах в полиграфии реализация этих «нюансов» не выдерживает критики, а без них невозможна полноценная технологическая оптимизация.

Поддержка проектирования технологических процессов. На данный момент существуют программные системы, позволяющие описывать технологические процессы [11, 12]. Однако, уровень и форма описания процесса не отвечает требованиям полиграфической промышленности из-за ограниченности модели предметной области, реализующей это описание.

Кроме того, существующие языки [24,25,39−41] (IDEF3, ARIS еЕРС и др.) и связанные с ними методики описания технологических процессов, пока что не реализованные в полиграфических системах, не всегда позволяют адекватно описывать технологические процессы в области полиграфии в силу своей универсальности. С помощью этих языков, можно описать параллелизм процесса, однако нельзя описать, например, точки совмещения процессов. В языках отсутствуют необходимые сущности, которые должны быть в описании полиграфического процесса, зато, присутствуют такие сущности как, например, материалы, которые меняются от изделия к изделию, в пределах одного процесса.

В силу излишней детализации, описание получается громоздким и с трудом поддается анализу.

Современное соотношение моделей предметной области полиграфического производства, реализованных в программных системах и языков описания технологических процессов, позволяет сказать, что актуальна разработка новых систем управления полиграфическим производством с дальнейшей детализацией модели производства и методики подготовки производства. Так же актуальная разработка специального графического языка для разработки технологических процессов полиграфической промышленности.

Цель диссертационной работы состоит в разработке моделей и методов преобразования информации о полиграфическом производстве в формализованные описания, позволяющие использовать технологические процессы как информационное ядро, хранящее технологические данные для управления расчетами, заказами и производством, увеличивающее эффективность подготовки заказов к производству, и обеспечивающее возможность оперативной разработки новых технологических процессов.

Достижение цели связано с решением следующих задач:

1. Разработка модели, с необходимой полнотой описывающей предметную область полиграфического производства, которая поддерживает описание технологических процессов изделия и расчеты параметров изделия, основываясь на его технологическом процессе.

2. Исследование графических языков моделирования технологических процессов и разработка специализированного графического языка моделирования технологических процессов, ориентированного на технолога полиграфической промышленности.

3. Создание методики подготовки производства модифицированной, с учетом специфики полиграфического производства.

4. Разработка инструментальных средств, поддерживающих создание описания технологических процессов.

5. Разработка программной системы для полиграфического производства реализующей вышеописанные задачи.

6. Использование разработанной программной системы для проведения экспериментальных исследований возможности описания технологии изготовления изделий офсетного, флексографского производства и цифровой печати.

Методы исследования. В диссертационной работе использовались методы и понятия теории графов, теории множеств, теории алгоритмов, элементы методологии SADT (Structured Analysis & Design Technique), диаграммы графического языка UML (Unified Modeling Language), теории реляционных баз данных и объектно-ориентированные методы построения программных систем.

Научная новизна. В ходе проведенных исследований автором получены следующие результаты:

1. Разработана модель предметной области производства полиграфических заказов, позволяющая эксперту в области продаж создавать технологически корректные формальные спецификации заказов.

2. Разработан графический язык моделирования технологических процессов производства полиграфических заказов (ЯТП), позволяющий эксперту в области технологии создавать полные и непротиворечивые модели производственного процесса типографии, позволяющий описывать любые технологические процессы из области полиграфического производства, содержащий в своей структуре технологические ограничения. Разработана спецификация (синтаксис и семантика) языка ЯТП.

3. Разработана методика управления процессом подготовки заказа к производству, базирующаяся на разработанной модели и ЯТП, минимизирующая количество ошибок и время подготовки на основе рационального взаимодействия эксперта в области продаж, эксперта в области технологии и программной системы. Данная методика устанавливает последовательность действий, необходимых для описания техпроцесса, с учетом возможности его совмещения с другими техпроцессами, специфичной для полиграфической области производства.

Практическая ценность. Автором, в составе группы программистов «Ситалл-софт», разработана программная система для полиграфического производства «Енисей-принтинг». Данная система внедрена и применяется в поли.

10 графическом предприятии «Ситалл», г. Красноярск, Красноярский край. Акт об использовании прилагается.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 6 печатных работах, из которых 1 депонированная рукопись, 4 статьи, 1 тезисы доклада, опубликованные в материалах всероссийских и межрегиональных конференций.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на следующих конференциях: всероссийская научная конференция «Наука. Технологии. Инновации» г. Новосибирск, НГТУ, 2005 г.- всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь и наука: Начало XXI века» г. Красноярск, КГТУ, 2005 г.- межрегиональная научно-практическая конференция «Инновационное развитие регионов Сибири», г. Красноярск, КГТУ, 2006 г.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 разделов, заключения, списка литературы и 6 приложений. Работа содержит 148 страниц текста, 41 рисунка и 9 таблиц.

Список литературы

содержит 89 наименований.

Результаты работы отражены в следующих публикациях:

1. Гоголев, В. В. Модели и методы автоматизированного управления технологическим циклом полиграфической продукции / В. В. Гоголев, Ф. А. Казаков, 10. А. Маглинец // КГТУ. Красноярск, 2006. 14 с. Деп. в ВИНИТИ 28.03.2006, № 339-В2006.

2. Гоголев, В. В. Методика описания технологических процессов в полиграфии с использованием ЯТП // Наука. Технологии. Инновации: Материалы всероссийской научной конференции молодых ученых в 7-ми частях — Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006. Часть 1. 291 с. С. 211 -213.

3. Маглинец, Ю. А. Автоматизация управления полиграфическим производством — проблемы и решения / Ю. А. Маглинец, В. В. Гоголев // Инновационное развитие регионов Сибири: Материалы Межрегиональной научно-практической конференции: В 2 ч. Ч. 2 / Под науч. ред. С. А. ПодлесногоОтв. за вып. В. И. Темных, А. Н. Чупров.- Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2006. 476 с. С. 182−187.

4. Гоголев, В. В. Модель предметной области полиграфического производства // Молодежь и наука: Начало XXI века: Материалы Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых: В 4 ч. Ч. 3.-Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2005.-250 с. С. 114−117.

5. Гоголев, В. В. Графический язык описания технологических процессов в полиграфической промышленности. // Молодежь и наука: Начало XXI века: Материалы Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых: В 4 ч. Ч. 3 — Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2005 — 250 с. С. 117−120.

6. Гоголев, В. В. Использование шаблонов проектирования при разработке интерфейсов в среде Borland Delphi // Информатика и информационные тех.

139 нологии. Межвуз. сб. научи, тр. Под ред. Е. А. Вейсова, Ю. А. Шитова — Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2003. 306 с. С. 43−54.