Проблемы теории и практики управления

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Общие положения оценки технологических систем

1.1 Развитие технологического процесса оценки технологических систем

В рамках простого технологического процесса имеет место однозначная зависимость между эвристичностью развития этого процесса и ростом его уровня технологии. С одной стороны, прогрессивные изменения или замена рабочего хода технологического процесса вызывают увеличение уровня технологии, с другой, рост уровня технологии возможен только при развитии технологического процесса по эвристическому пути.

Если система технологических процессов состоит из нескольких простых процессов, то такая зависимость уже не будет иметь места в виду того, что рост уровня технологии систем происходит не только в результате изменения рабочих ходов, но и в результате изменения пропорций технологических процессов, составляющих систему. Поэтому, чтобы определить границу между эвристическим и рационалистическим путями развития и выявить особенности эволюционного и революционного развития, оптимизируют пропорции составляющих системы и проводят экономический анализ.

Любая система технологических процессов количественно может быть оценена максимумом своей производительности при неизменных уровнях технологии составляющих. Рост уровня технологии, обеспечивающий повышение производительности, является результатом какой-либо рационализации технологических процессов системы. В данном случае качественного изменения в рабочем ходе технологического процесса не происходит, уровни технологии составляющих системы неизменны. В силу объективных причин технологического характера или причин, связанных с ограниченностью финансовых, сырьевых, трудовых ресурсов, отдельные составляющие системы могут не соответствовать степени рационалистического развития, обеспечивающей оптимальную производительность системы. Дальнейшее развитие технологической системы путем оптимизации пропорций становится возможным только за счет реализации потенциальных возможностей данного технологического процесса, в результате чего будет, достигнут максимальный (потенциальный) уровень технологии в данной системе при неизменных условиях ее составляющих. Этот уровень технологии является верхней границей. Ее достижение будет означать, что последующий прирост уровня технологии данной системы может быть получен только в результате кардинальных перестроек ее рабочих ходов, т.е. при эвристическом развитии.

Потенциальный уровень системы обозначают У. Рост величины У считается признаком эвристического развития систем технологических процессов и показывает не только увеличение реальной производственной системы, но и открывающиеся возможности для роста производительности труда и оптимизации структуры составляющих системы с помощью: вложений, направленных на их рационалистическое развитие. Необходимым и достаточным условием эвристического развития технологической системы является рост уровня технологии хотя бы одного из составляющих технологических процессов, входящих в состав системы.

Рост уровня технологии системы технологических процессов в результате наращивания уровня технологии ее составляющих является процессом сложным. Потенциальный уровень системы изменяется пропорционально приросту уровня технологии технологического процесса и его удельному весу в общем, производстве. Повышение реального уровня технологии системы зависит еще и от степени рационалистического развития ее составляющих и имеет тенденцию к замедлению в том случае, когда эвристическое развитие не в достаточной степени подкрепляется рационалистическим развитием составляющих. Наиболее эффективным будет наращивание уровня технологии в технологических процессах, которые, во-первых, характеризуются наибольшим удельным весом в суммарной производительности системы и, во-вторых, являются хорошо развитыми в рационалистическом плане, но обладают относительно низким уровнем технологии. Системы технологических процессов неоднородны по восприятию эволюционного и революционного путей развития. Поэтому возможно, основываясь на выявленных закономерностях, определить условия развития компонентов системы.

В случае, когда имеются в виду незначительные рационализации технологического процесса на уровне отдельных предприятий, можно ограничиться максимизацией эффективности непосредственных затрат. Когда речь идет о глобальных перестройках в технологии производства какого-либо продукта (или группы продуктов), то наибольшую важность приобретают вопросы пропорционального и оптимального развития всех составляющих системы технологий.

Эвристическое развитие технологической системы (комплекса, отрасли, под отрасли) может осуществляться за счет соответствующим образом организованного рационалистического развития ее элементов. Однако уровень технологии благодаря росту технологической вооруженности может расти не более чем до средневзвешенного уровня технологии элементов технологической системы. Очевидно, что сама возможность увеличения уровня технологии системы за счет технологической вооруженности возникает только как следствие роста уровней технологии элементов системы.

1.2 Технико-экономические показатели технологических процессов

Уровень технологии любого производства оказывает решающее влияние на его экономические показатели, поэтому выбор оптимального варианта технологического процесса должен осуществляться исходя из важнейших показателей его эффективности; производительности, себестоимости и качества производимой продукции.

Производительность - показатель, характеризующий количество продукции, изготовленной в единицу времени.

Себестоимость - совокупность материальных и трудовых затрат предприятия в денежном выражении, необходимых для изготовления и реализации продукции. Такая себестоимость называется полной. Затраты предприятия, непосредственно связанные с производством продукции, называются фабрично-заводской себестоимостью. Соотношение между различными видами затрат, составляющих себестоимость, представляет собой структуру себестоимости.

Все затраты, необходимые для изготовления продукции, делятся на четыре основные группы:

1) затраты, связанные с приобретением исходного сырья, полуфабрикатов, вспомогательных материалов, топлива, воды, электроэнергии;

2) затраты на заработную плату всего числа работников;

3) затраты, связанные с амортизацией.

4) прочие денежные затраты (цеховые и общезаводские расходы на содержание и ремонт зданий, оборудования, технику безопасности, оплата за аренду помещений, оплата процентов банку и т.д.)

При составлении калькуляции себестоимости единицы продукции применяют расходные нормы по сырью, материалам, топливу и энергии в натуральных единицах, а затем пересчитывают в денежном выражении.

Соотношение затрат по различным статьям себестоимости зависит от вида технологического процесса. Например, в металлургии при производстве металлов главными затратами являются затраты на энергию (так, в производстве алюминия эти затраты составляют 50% себестоимости). В большинстве же химических процессов, особенно в производстве продуктов органического синтеза, полимеров и др., важнейшей статьей себестоимости служат затраты на сырье (около 70%)

Доля заработной платы в себестоимости продукции тем ниже, чем выше степень механизации и автоматизации труда, его производительность.

Амортизация составляет примерно 3 - 4% себестоимости и зависит от стоимости оборудования, его производительности, организации работы предприятия (отсутствие простоев).

Различают основные затраты (на основные материалы, технологическое топливо, энергию, покупные полуфабрикаты, зарплату основных рабочих) и затраты, связанные с обслуживанием процесса производства и управлением.

Анализ структуры себестоимости необходим для выявления резервов производства, интенсификации технологических процессов. Основными путями снижения себестоимости при сохранении высокого качества продукции являются: экономное использование сырья, материалов, топлива, энергии; применение высокопроизводительного оборудования; повышение уровня технологии.

В соответствии с методикой оценки качества промышленной продукции установлено семь групп показателей качества.

Показатели назначения, которые характеризуют полезный эффект от использования продукции по назначению и обусловливают область ее применения;

1. Показатели надежности - безотказность, сохраняемость, ремонтопригодность, долговечность (ресурс, срок службы);

2. Показатели технологичности характеризуют эффективность конструкторских и технологических решений, обеспечивающих высокую производительность труда при изготовлении и ремонте продукции (коэффициент сборности, коэффициент расхода материалов, удельные показатели трудоемкости);

3. Показатели стандартизации и унификации показывают степень использования стандартизированных изделий и уровень унификации составных частей изделий;

4. Эргономические показатели учитывают комплекс гигиенических, антропологических, физиологических, психологических свойств человека, проявляющихся в производственных и бытовых процессах;

5. Эстетические показатели характеризуют такие свойства продукции, как оригинальность, выразительность, соответствие стилю, среде и т.п.;

6. Патентно-правовые показатели, характеризующие степень патентоспособности изделия в стране и за рубежом, а также его патентную чистоту;

7. Экономические показатели, отражающие затраты на разработку, изготовление и эксплуатацию изделий, а также экономическую эффективность эксплуатации. Экономические показатели играют особую роль: с их помощью оценивают качество, надежность, ремонтопригодность продукции.

1.3 Сущность и структура технологических систем

Общественное производство характеризуется набором технологий, используемых отраслями. Отрасль, в свою очередь, можно рассматривать как набор однородных технологий с различными интенсивностями их применения. Подобно тому, как отрасли образуют в народном хозяйстве тесно связанные блоки (комплексы), технологии соединяются в более или менее крупные системы. Такие системы связаны изнутри потоками средств производства, которые для одних технологий представляют собой продукты (отходы) производства, а для других служат ресурсами.

Системой называется совокупность, образованная из конечного множества элементов, между которыми существуют Определенные отношения. Элемент может одновременно являться системой меньших элементов. Система может быть разделена на подсистемы различной сложности.

Классификация технологических систем:

четыре иерархических уровня технологических систем: технологический процесс, производственное подразделение, предприятие, отрасль промышленности;

три уровня автоматизации: механизированные системы, автоматизированные и автоматические;

три уровня специализации: специальная технологическая система, т.е. система, предназначенная для изготовления или ремонта изделия одного наименования и типоразмера; специализированная, т.е. предназначенная для изготовления или ремонта группы изделии; универсальная система, обеспечивающая изготовление изделий с различными конструктивными и технологическими признаками.

По мере развития и изменения технологических связей меняется и организационная структура системы управления ими. Например, первоначальный цех видоизменяется в мануфактуру с последовательными технологическими процессами. По мере дальнейшего развития производства роль первоначального цеха уже играют участки (параллельное соединение) с однородным оборудованием. Отсюда можно сделать следующие выводы:

1) организационные структуры управления являются отражением структур технологических систем;

2) технологические связи первичны относительно организационных;

3) технологические процессы и их системы строятся по своим законам, организация и управление производством призваны обеспечить их функционирование и развитие.

Следовательно, зная объективные закономерности развития технологических систем, можно создать и оптимальную систему управления ими.

Итак, перечисленные уровни управления (вертикальные связи) образуются на основе чередующихся последовательных и параллельных связей технологических структур и отражают их диалектическое единство и противоречие. По мере формирования управленческого уровня в соответствии с тем или иным типом технологических связей ослабевают и обрываются связи другого типа. Структуру системы управления формируют технологические связи, наиболее сильные на данном уровне. Система управления должна меняться вместе с изменением технологических связей, а самоуправление должно наиболее полно использовать внутренние закономерности научно-технического развития технологических систем. Недоучет взаимосвязи технологических и организационных структур влечет за собой существенные нарушения в производственной деятельности.

2. Методы оценки и показатели технологических систем

2.1 Технические требования к методам оценки показателей надежности технологических систем

Оценка надежности по параметрам производительности разрабатываемых (на этапе технологической подготовки производства) и действующих ТС проводится с целью:

установления требований к надежности и производительности отдельных элементов и подсистем ТС;

выбора оптимальных решений, обеспечивающих выполнение плановых заданий по объему и номенклатуре изготовляемой продукции;

выявления резервов производства и повышения эффективности ТС;

составления обоснованных прогнозов по росту объемов производства и повышению производительности труда.

При проведении оценки надежности ТС по параметрам производительности необходимо различать четыре вида (уровня рассмотрения) ТС

ТС технологической операции;

ТС технологического процесса;

ТС производственного подразделения (цеха, участка и др.);

ТС предприятия.

Оценка надежности ТС по параметрам производительности содержит:

выбор номенклатуры показателей надежности;

определение фактических значений показателей;

сравнение полученных значений с требуемыми или базовыми значениями.

Показатели надежности по параметрам производительности характеризуют свойства ТС обеспечивать требуемую производительность и эффективность ее эксплуатации. При этом в качестве параметров производительности в зависимости от вида ТС и решаемой задачи используют:

производственную программу;

ритм выпуска продукции;

номинальную производительность (количество продукции, изготовляемой ТС в единицу времени без учета простоев оборудования) или штучное время;

цикловую производительность (количество продукции, изготовляемой за один цикл технологической операции) или оперативное время.

Цикл технологической операции, штучное и оперативное время - по ГОСТ 3.1109-82.

Показатели, характеризующие надежность ТС по параметрам производительности, в зависимости от вида ТС и решаемой задачи определяют:

для одного цикла функционирования системы;

на период изготовления одной партии изделий;

на время выполнения установленного объема работ;

на определенный календарный период времени (смена, сутки, месяц, квартал, год и т.д.).

Разработка технологических процессов на этапе технологической подготовки производства:

разработка технологических маршрутов;

выбор средств технологического оснащения;

выбор режимов обработки;

расчет потребного количества средств технологического оснащения;

расчет трудоемкости обработки, нормирования технологического процесса по параметрам производительности.

Формирование производственной программы - по нормативно-технической документации, утвержденной в установленном порядке в части:

разработки планов производства продукции;

расчета потребности в материальных и трудовых ресурсах;

расчета основных и резервных производственных мощностей;

расчета трудоемкости производственной программы.

Оперативное управление производством - по нормативно-технической документации, утвержденной в установленном порядке в части:

разработки календарных планов (графиков) производства продукции;

контроля, учета и анализа выполнения календарных планов графиков;

оценки значимости отклонений от заданного ритма выпуска продукции.

Совершенствование ТС в части повышения их надежности:

уточнение номенклатуры и объема ЗИП на средства технологического оснащения;

определение оптимальных объемов межоперационных заделов и запасов предметов производства;

выбор оптимальных способов резервирования средств технологического оснащения;

аттестация технологических процессов, оборудования, инструмента и оснастки;

составление алгоритмов управления ТС и перераспределения ресурсов на случай выхода из строя ее отдельных элементов;

оптимизация стратегий технического обслуживания и ремонта средств технологического оснащения.

В зависимости от целей и задач оценки надежности ТС по параметрам производительности используют основные исходные данные:

требуемые или базовые значения показателей надежности ТС;

структуру и состав ТС;

объем задания по изготовлению продукции (в натуральном выражении, по нормативно-чистой продукции (НЧП) или по трудоемкости);

фактическую производительность и ритм выпуска

действительный фонд рабочего времени;

характеристики производительности ТС и ее элементов, включая цикловую и номинальную производительность;

значения показателей надежности средств технологического оснащения, установленные в нормативно-технической документации;

статистические данные о фактической производительности ТС и ее элементов, включая данные хронометража работы ТС, циклограммы работы оборудования, данные фотографий работы ТС, а также данные о ремонтах оборудования;

статистические данные о величине брака (в натуральном и стоимостном выражении);

статистические данные о распределении режимов функционирования, видов ремонта и продолжительности восстановления работоспособности элементов и подсистем ТС;

результаты предшествующих оценок надежности ТС;

объемы межоперационных заделов и запасов предметов производства, регистрируемые в подсистеме оперативного управления производством.

При оценке надежности ТС по параметрам производительности следует использовать две группы показателей: единичные и комплексные.

Применение групп показателей надежности для разрабатываемых и действующих ТС указано в табл. 1.

	Группы показателей надежности ТС
Вид ТС	разрабатываемых	действующих
	Единичные	Комплексные	Единичные	Комплексные
ТС технологической операции	+	+	+	+
ТС технологического процесса	+	+	+	+
ТС производственного подразделения	-	+	-	+
ТС предприятия	-	+	-	+

Продолжительность и периодичность оценки показателей надежности ТС следует выбирать в зависимости от целей оценки и вида ТС.

Для оценки показателей надежности ТС по параметрам производительности в зависимости от вида ТС, целей оценки и наличия исходной информации следует использовать расчетные, опытно-статистические, регистрационные и экспертные методы или их сочетания.

Расчетные методы основаны на использовании математических моделей изменения производительности ТС и ее элементов, построенных с учетом структуры ТС, моделей надежности средств технологического оснащения и подсистем ТС, функций распределения факторов (событий), влияющих на производительность ТС и алгоритмов управления производительностью в различных производственных ситуациях.

Расчетные методы в зависимости от используемых вычислительных средств подразделяются на аналитические, численные, методы статистического моделирования и комбинированные.

Для применения расчетных методов необходимо, чтобы параметры используемых математических моделей могли быть определены:

по справочной, нормативно-технической и конструкторско-технологической документации;

по данным, регистрируемым в процессе управления предприятием в соответствии с нормативно-технической документацией, утвержденной в установленном порядке.

путем обработки ретроспективной статистической информации, полученной при проведении проверок или испытаний элементов и подсистем ТС.

Применяемые математические модели надежности должны подтверждаться путем анализа опытных данных, например, полученных при изготовлении опытной (установочной) или головной партии изделий.

Опытно-статистические (измерительные) методы основаны на использовании данных, полученных в результате специального выборочного обследования ТС и (или) специальных испытаний ТС и ее элементов.

Опытно-статистические методы используют, главным образом, для оценки надежности действующих ТС, а также при проведении определительных испытаний разрабатываемых ТС.

Регистрационные методы не требуют проведения специального обследования и основаны на анализе информации, регистрируемой в процессе управления предприятием по нормативно-технической документации, утвержденной в установленном порядке, в том числе данных учета:

выполнения календарных план-графиков производства продукции предприятия и подразделения;

выполнения календарных план-графиков технического обслуживания и ремонта средств технологического оснащения;

движения предметов производства.

Экспертные методы основаны на использовании результатов опроса экспертной группы, располагающей информацией о надежности данной технологической системы и факторах, влияющих на ее производительность.

Экспертные методы следует применять в случае оценки надежности ТС при проведении работ по п. 1.7.4 при невозможности или нецелесообразности использования расчетных, опытно-статистических или регистрационных методов (недостаточное количество информации, необходимость разработки специальных технических средств и т.п.). Проверка согласованности суждений экспертов и обработка значений их оценок - по нормативной документации.

технологический надежность производительность экономический

2.2 Показатели оценки технологических систем по параметрам производительности

Параметр потока функциональных отказов ТС - плотность вероятности возникновения функциональных отказов ТС, определяемая для рассматриваемого момента времени.

Параметр потока параметрических отказов ТС - плотность вероятности возникновения параметрических отказов ТС, определяемая для рассматриваемого момента времени.

Средняя продолжительность наладки (подналадки) - математическое ожидание времени, затрачиваемого на наладку (подналадку).

Средняя наработка ТС между подналадками - математическое ожидание наработки ТС между подналадками

Средняя оперативная продолжительность технического обслуживания данного вида - по ГОСТ 21623-76.

Средняя оперативная продолжительность планового (непланового) текущего ремонта данного вида - по ГОСТ 21623-76.

Коэффициент сохранения производительности - отношение средней производительности ТС за установленную наработку к номинальной производительности.

Примечание. Коэффициент сохранения производительности является разновидностью коэффициента сохранения эффективности по ГОСТ 27.002-89, когда эффективность объекта измеряется его средней производительностью. Для ТС с постоянной цикловой производительностью коэффициент сохранения производительности численно равен коэффициенту использования.

Удельная суммарная длительность восстановления оборудования - отношение математического ожидания суммарной продолжительности восстановления отказавшего оборудования к математическому ожиданию суммарной наработки за рассматриваемый календарный промежуток времени.

Удельная суммарная длительность технического обслуживания (ремонта) оборудования - отношение математического ожидания суммарной продолжительности технического обслуживания (ремонта) оборудования к математическому ожиданию суммарной наработки за рассматриваемый календарный промежуток времени.

Удельная суммарная длительность простоев оборудования по организационным причинам - отношение математического ожидания суммарной продолжительности простоев по организационным причинам к математическому ожиданию суммарной наработки за рассматриваемый календарный промежуток времени.

К показателю «Вероятность безотказной работы». Вероятность безотказной работы - вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ ТС по производительности не произойдет.

Критерии отказа ТС по производительности выбирают из числа указанных в п. 1.9 настоящего стандарта, в зависимости от вида и структуры ТС.

К показателю «Средняя наработка на отказ». Средняя наработка на отказ - отношение наработки ТС к математическому ожиданию числа ее отказов в течение этой наработки.

К показателю «Гамма-процентная наработка до отказа». Гамма-процентная наработка до отказа - наработка ТС, в течение которой отказ возникает с вероятностью, выраженной в процентах. При i=100 она называется установленной безотказной наработкой.

Установленная безотказная наработка используется при определении периодичности контроля состояния средств технологического оснащения.

К показателю «Назначенная наработка до подналадки». Назначенная наработка до подналадки - наработка ТС, по истечении которой в обязательном порядке производится подналадка средств технологического оснащения.

Вероятность выполнения задания по изготовлению продукции i-го наименования вычисляют по выражению:

P_3і = P {V_i(t) ? V_0i}

где V_i(t) и V_0i соответственно, фактический и заданный объем выпуска продукции i-го наименования требуемого качества за рассматриваемый промежуток времени. Этот показатель характеризует надежность ТС технологических операций и процессов в массовом производстве.

Если задано время выполнения задания объемом i, то искомую вероятность вычисляют по формуле

P_3і = P {t_i(V_0i) ? t_0i}

где t_0i, t_i(V_0i) - заданное и фактическое время выполнения задания.

К показателю «Вероятность выполнения заданий по изготовлению наименований продукции». В общем случае вероятность выполнения заданий по изготовлению наименований продукции вычисляют по выражению:

P _3i,…,n(t) = P {V_i(t) ? V_0i,…,V_n(t) ? V_0н}

Этот показатель характеризует надежность ТС технологических процессов и производственных подразделений в серийном производстве.

Если продукция различных наименований изготовляется в рамках рассматриваемой ТС последовательно, с использованием общих средств технологического оснащения, то искомую вероятность вычисляют по выражению:

P _3i,…,n(t) = {?ⁿ_i=1t_i (V₀₁)?t_o}

где t_i (V₀₁) - время, затрачиваемое на наладку и изготовление i-го наименования продукции, t_o - заданное время изготовления  наименований продукции.

Если продукция различных наименований изготовляется в рамках рассматриваемой ТС параллельно (одновременно), с использованием различных средств технологического оснащения, то искомую вероятность вычисляют по выражению:

P_3i,…,n(t) = P_i=1,…,n^{(max ti(V0i)?t0)}

К показателю «Коэффициент готовности». Коэффициент готовности ТС вычисляют по выражению:

где - среднее суммарное время нахождения ТС в работоспособном состоянии за рассматриваемый календарный промежуток времени;

 - время простоев по организационным причинам, не учитываемое в норме штучного времени, за рассматриваемый календарный промежуток времени;

 - действительный фонд времени за рассматриваемый календарный промежуток времени.

Величину действительного фонда времени вычисляют по выражению:

t_д = t_н - t_то

где t_то - суммарная продолжительность планового технического обслуживания и ремонта за рассматриваемый календарный промежуток времени. Рассматриваемый промежуток времени должен содержать один или несколько циклов технического обслуживания (ремонтных циклов). документации;

t_н - номинальный фонд времени.

Величину номинального фонда времени вычисляют по выражению:

T_n = [(D_k - D_n - D_cn)*t_c + D_cn*t_cn]*n_c

где D_k - число дней в рассматриваемом календарном промежутке времени;

D_n - число выходных и праздничных дней в рассматриваемом календарном промежутке времени;

D_cn - число дней с сокращенной рабочей сменой в рассматриваемом календарном промежутке времени;

t_c - продолжительность рабочей смены, ч;

t_cn - продолжительность сокращенной рабочей смены, ч;

n_c - количество смен в сутках (i=1, 2, 3).

Коэффициент готовности характеризует относительную долю времени нахождения ТС в работоспособном состоянии в течение рассматриваемого промежутка за исключением простоев по организационным причинам, не учитываемых в норме штучного времени, и простоев, связанных с проведением планового технического обслуживания и ремонта.

Коэффициент технического использования вычисляют по выражению:

Коэффициент технического использования характеризует относительную долю времени нахождения ТС в работоспособном состоянии в течение рассматриваемого промежутка времени за исключением простоев по организационным причинам, не учтенным в нормах штучного времени.

Коэффициент использования - отношение математического ожидания суммарного времени нахождения ТС в работоспособном состоянии за рассматриваемый календарный промежуток времени к величине номинального фонда времени за этот промежуток:

Коэффициент использования характеризует отношение суммарного времени пребывания ТС в работоспособном состоянии за рассматриваемый промежуток времени к величине этого промежутка с учетом всех видов простоев.

Коэффициент ритмичности изготовления продукции i-го наименования вычисляют по выражению:

где K - количество интервалов времени (смена, декада, месяц и т.п.) с регистрацией объема выпуска продукции i-го наименования на рассматриваемом календарном промежутке времени;

- объем продукции i-го наименования, изготовляемой на i-м интервале времени;

- выборочный средний объем продукции:

Математическое выражение для K_pi(t) составлено таким образом, что при равномерном (ритмичном) изготовлении продукции величина K_pi(t) равна единице:

K_pi(t) =1 при V_i(t_i) = V_i(t_i) =…= V_i(t_k) = V_i(t)

2.3 Расчетные методы оценки показателей технологических систем

Системы с жесткой связью

Одноканальные системы

При расчете показателей надежности ТС принимаются следующие допущения:

отказы элементов независимы;

потоки отказов стационарны;

время между отказами и время восстановления распределены по экспоненциальному закону.

Для определения показателей надежности одноканальных ТС с жесткой связью должны быть известны:

t_o - заданное время выполнения задания;

V_o - объем задания по выпуску продукции, шт.;

Q_н - номинальная производительность ТС, шт./ч;

? - интенсивность отказов i-го элемента ТС, 1/ч;

T_Вi - среднее время восстановления работоспособности i-го элемента ТС, ч;

V(0) - объем запасов продукции к началу выполнения задания, шт.;

n - число элементов (единиц оборудования) ТС

r - число ремонтных бригад;

t_н = V₀ / Q_н - время выполнения задания объемом при безотказной работе всех элементов

Вычисляют значения вспомогательных характеристик:

интенсивность отказов системы ?

среднее время восстановления системы Т_в:

среднее число отказов до наработки

а = ? *t_н

относительное значение резерва времени

b = .

Вычисляют вероятность выполнения задания по формуле

где I выбирают, исходя из заданной точности вычислений

:

При достаточно малом I формула (2) дает практически точное значение искомой вероятности. Для приближенных оценок вероятности выполнения задания (нижней и верхней при малых a и b используют формулы:

Погрешность формул не превышает.

При больших и двусторонние приближенные оценки вычисляют по асимптотическим формулам

2.4 Модели технологических систем и их основные показатели

Для современных технологических процессов (ТП) производства электронной аппаратуры (ЭА) характерно:

наличие значительного числа разнообразных факторов, влияющих на ТП:

большое число внутренних связей между параметрами ТП и их сложное взаимовлияние;

наличие нескольких конкурирующих направлений процессов, имеющих различные выходные данные;

воздействие на ТП большого числа неконтролируемых и неуправляемых факторов, играющих роль возмущений.

Изучение и оптимизация таких сложных ТП невозможны без применения современной методики моделирования процессов на базе ЭВМ.

Современная технологическая система (ТС) - это совокупность взаимосвязанных потоков энергии, материалов и информации, действующая как единое целое, в которой осуществляется определенная последовательность технологических процессов. Совокупность физико-химических процессов внутри технологической системы можно рассматривать как преобразование вводимых потоков энергии и вещества. Для обеспечения требуемых физико-химических превращений в ходе выполнения технологических процессов этими потоками необходимо управлять.

Технологическим системам свойственны признаки больших:

наличие общей цели функционирования (выпуск продукции);

большое количество элементов, составляющих систему и большое количество параметров, характеризующих её функционирование;

сложность поведения системы ввиду большого числа взаимосвязей между её составляющими;

наличие внешних неконтролируемых воздействий.

Модель - упрощенная система, отражающая отдельные наиболее важные стороны явлений изучаемого процесса.

Процесс моделирования должен удовлетворять следующим требованиям:

эксперимент на модели должен быть проще, экономичнее и оперативнее, чем на объекте;

по результатам испытания модели должно быть получено аналитическое выражение для расчета параметров объекта.

Применяют два метода моделирования: физическое и математическое.

Физическое моделирование предполагает воспроизведение объекта в ином, более мелком масштабе и сопровождается анализом особенностей влияния линейных размеров. Для него характерно постоянство критериев подобия модели и объекта.

Подобие - это условие, при котором возможен количественный перенос результатов эксперимента с модели на оригинал. Физическое моделирование широко применяется при конструировании, а для анализа сложных технологических процессов производства ЭА применение его зачастую затруднительно.

Математическое моделирование - метод качественного и (или) количественного описания процесса с помощью математической модели.

Математические модели различны по своей природе и степени сложности так как моделируемые процессы весьма разнообразны по своей природе и степени сложности. Все процессы по своему характеру проявления делятся на детерминированные и стохастические.

Детерминированными называются такие процессы, параметры которых можно предсказать на основе изучения их механизма. Жесткие модели, описывающие детерминированные процессы, строятся обычно без использования статистических вероятностных распределений.

Стохастическими процессами называются такие, параметры которых изменяются случайно под воздействием неконтролируемых дестабилизирующих факторов. Вероятностные модели, описывающие стохастические процессы, строятся с использованием теории вероятности и математической статистики.

В зависимости от характера и сложности тex или иных процессов при их изучении могут использоваться следующие виды моделей: изоморфные и гомоморфные.

Изоморфная модель характеризуется полным поэлементным соответствием между ней и реальной системой или процессом.

Модели, отдельные элементы которых соответствуют лишь крупным частям реальной системы, называют гомоморфными.

Математические модели могут быть аналитическими и имитационными. При использовании аналитических моделей процессы функционирования элементов сложной системы записываются в виде функциональных соотношений. Аналитическая модель может быть использована одним из следующих способов:

1) аналитически - когда получают в общем виде явные зависимости для искомых величин;

2) численно - когда для решения уравнений применяют методы вычислительной техники, чтобы получить числовые результаты при конкретных начальных данных;

3) качественно - когда, не имея решений в явном виде, можно найти некоторые свойства системы, например, устойчивость и т.д.

При использовании имитационных моделей, в отличии от аналитических, в ЭВМ воспроизводится текущее функционирование технической системы (ТС) в некотором масштабе времени. Эксперимент позволяет учесть влияние большого числа случайных и детерминированных факторов, дает возможность проводить активный эксперимент с помощью целенаправленных изменений параметров модели на некотором множестве реализаций.

Одно из основных достоинств имитационных моделей - возможность моделирования в тех случаях, когда аналитические модели либо отсутствуют, либо не дают практически надежных результатов.

Под показателем эффективности сложной системы понимают такую числовую характеристику, которая оценивает степень приспособленности системы к выполнению основной цели.

Показатели эффективности СТС зависят как от параметров системы б1, б2,…, бn, так и параметров, характеризующих воздействие внешней среды в1, в2,…, вm:

Q = Q (б1, б2,…, бn; в1, в2,…, вm) (4.2)

Экономические показатели эффективности Wt связаны со стоимостью продукции Цt в оптовых ценах, произведенных за время t, себестоимостью Ct и капитальными вложениями К:

Wt = ц (Цt, Ct, К) (4.3)

Прибыль за время t П 1 и чистая прибыль П2 определяются по формулам:

П 1 = Цt - Ct (4.4)

П2 = Цt - Сt - Eн & К (4.5)

где Eн - нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений.

Для современных технических систем (ТС) важнейшее значение имеет надежность функционирования. По мере усложнения систем становится более сложной и оценка их надежности. К сложной системе не применимы такие показатели надежности как вероятность безотказной работы, среднее время безотказной работы, так как они констатируют лишь сам факт отказа и не позволяют получить представление о влиянии отказа на конечный эффект функционирования системы.

Пусть величина R является показателем эффективности некоторой сложной системы, тогда величина ДRа, показывает, насколько снижается эффективность системы за счет возможных отказов ее элементов по сравнению с эффективностью идеальной системы Ro:

ДRа = Ro - R (4.6)

Повысить функциональную надежность и точность ТС можно двумя способами:

1) увеличением надежности функциональных элементов, что связано с использованием новых физических принципов, повышением чистоты материалов, более высокой технологической дисциплиной производства;

2) улучшением организации системы путем синтеза надежной системы из малонадежных элементов. Этот способ связан с использованием избыточности разного вида: резервированием (при обрыве (рис. 4.3, а) или замыкании в элементах (рис. 4.3, б) система будет оставаться работоспособной, хотя параметр эффективности изменится); дублированием (рис. 4.3, в) или с утроением и мажоритарным выбором результата (рис. 4.3, г).

Качество управления зависит от наличия состава управляющих устройств, качества алгоритмов управления, частоты циклов управления.

Качество управления характеризуется величиной ДRупр, которая показывает насколько снижается эффективность управления А по сравнению с эффективностью управления по варианту В:

ДRупр = ДRупр - ДRупр (4.8)

Процесс функционирования любой сложной системы подвержен влиянию случайных факторов, связанных с внутренними состояниями системы и воздействиями окружающей среды. Поэтому помехозащищённость ТС должна быть достаточно высокой, чтобы обеспечить ее нормальное функционирование.

Внутренние помехи проявляются в виде изменений свойств параметров элементов:

бi = бi0 + Дбi (4.9)

где Дбi - изменение параметров, вызванные действием помех.

Внешние помехи проявляются в отклонениях от нормы в результате воздействия на сложную систему внешней среды:

вi = вi0 - Двi (4.10)

Тогда показатель эффективности системы при действии на нее внутренних и внешних помех:

Rпом = R (б1, б2, б3,…, бп;в1, в2, в3,…, вп) (4.11)

а величина разности:

ДRпом = R0 - Rпом (4.12)

является показателем помехозащищенности системы.

Список литературы

1. Н.Н. Моисеев. Математические задачи системного анализа. - М.: «Наука», 1981, 488 с.

2. Юдин Д.Б., Юдин А.Д. Число и мысль. Вып. 8 (Математики измеряют сложность. - М.: Знание, 1985. - 192 с.

3. Г. Реклейтис, А. Рейвиндран, К. Рэгсдел. Оптимизация в технике. - М.: «МИР», 1986, 349 c., т. 1.

4. И.И. Кринецкий. Основы научных исследований. Киев-Одесса. «Вища школа», 1981, 208 с.

5. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии: 4-е изд., - М.: Химия, 1965, 448 с.

6. Налимов В.В. Планирование эксперимента. Журнал ВХО им. Менделеева, 1, 1980, с. 3-4.

7. Дородницын А.А. Математика и описательные науки. с. 6-5. Число и мысль. Сборник. Вып.5.-М.:Знание, 1982. 176 с.

8. Н.Н. Моисеев. Математические задачи системного анализа. - М.: «Наука», 1981, 488 с.

9. M. Kats, V. Kestelman, A. Davidenko. Problems of production process. Scientific Izrael - Technological advantages. vol 4/ 3,4. 2002, p 60-65.

10. М.Д. Кац. О построении ситуационной модели и ситуационном управлении химико-технологическими процессами. «Автоматизация химических производств», 5, 1980.

11. Кац М.Д. Падение черного ящика. (Методология изучения больших систем). ММ Деньги и Технологии, 4/2002, с. 46-50.

12. Вегман Е.Ф., Жеребин Б.Н., Похвинев А.Н. и др. Металлургия чугуна. - М.: Металлургия, 1989. - 512 с.

13. Л.А. Заде. Основы нового подхода к анализу сложных систем и процессов принятия решений. В сб. «Математика сегодня». - М.: «Знание», 7,1974. 64 с.

14. Ю.В. Серов. Автоматизация доменных печей - итоги 20 века. «Сталь», 8, 2001, с. 49-51.

15. Ю.М. Денисов и др. «Основные результаты совершенствования технологии доменной плавки». Сталь, 5, 1999, с. 22-24.

16. Н.Ф. Реймерс. Экология. Теория, законы, правила и гипотезы. Москва: Россия молодая, 1994 г.

17. Д. Аршакян. Управление ресурсосберегающей деятельностью в странах с ограниченными ресурсами. «Проблемы теории и практики управления» 3, 2001, с. 37-40.

18. Задорский В.М. От переходной экономики к устойчивому развитию. Материалы международной научно-практической конференции «От переходной экономики к устойчивому развитию». 19-20 апреля, 2001, г. Днепропетровск.

Размещено на Allbest.ru