книги2 / 260

Шаг 4. Пересчет кластерных центров.

Пересчет кластерных центров выполняется в соответствии со следующим уравнением:

где |Ci| – количество элементов в i-ом кластере. Шаг 5. Переход на шаг 2.

Нечеткая кластеризация

АЛГОРИТМ FUZZY C-MEANS.

Назначение: кластеризация больших наборов числовых данных. Достоинства: нечеткость при определении объекта в кластер позво-

ляет определять объекты, которые находятся на границе, в кластеры. Недостатки: вычислительная сложность, задание количества класте-

ров, возникает неопределенность с объектами, которые удалены от центров всех кластеров.

Описание алгоритма [7]:

Пусть нечеткие кластеры задаются матрицей разбиения:

лежности объекта k к кластеру i, с – количество кластеров, M – количество элементов.

Этап 1. Установить параметры алгоритма: c - количество кластеров; m - экспоненциальный вес, определяющий нечеткость, размазаность

кластеров ( m [1, ∞) ); ε - параметр останова алгоритма.

Этап 2. Генерация случайным образом матрицы нечеткого разбиения с учетом условий (1).

k =1

Этап 6. Проверить условие F − F* <ε , где F* - матрица нечетко-

го разбиения на предыдущей итерации алгоритма. Если «Да», то переход к этапу 7, иначе к этапу 3.

Этап 7. Конец.

Литература

1.И. А. Чубукова Data Mining. Учебное пособие. – М.: ИнтернетУниверситет Информационных технологий; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. – 382 с.: ил., табл. – (Серия «Основы информационных технологий»).

2.Н. Паклин. «Кластеризация категорийных данных: масштабируемый алгоритм CLOPE». Электронное издание.

Ссылка: ttp://www.basegroup.ru/clusterization/clope.htm

3.Sudipto Guha, Rajeev Rastogi, Kyuseok Shim «CURE: An Efficient Clustering Algorithm for Large Databases». Электронное издание.

4.Tian Zhang, Raghu Ramakrishnan, Miron Livny «BIRCH: An Efficient Data Clustering Method for Very Large Databases». Электронное издание.

5.Daniel Fasulo «An Analysis Of Recent Work on Clustering Algorithms». Электронное издание.

6.Н. Паклин «Алгоритмы кластеризации на службе Data Mining». Электронное издание.

Ссылка: http://www.basegroup.ru/clusterization/datamining.htm

7.Jan Jantzen «Neurofuzzy Modelling». Электронное издание.

Д.А.Никитченко

ИНТЕЛЛЕКТУАЛИЗАЦИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ МЕХАНИЧЕСКОГО ЗАВОДА

В последнее время в машиностроительной отрасли наблюдается существенная заинтересованность предприятия в повышении качества выпускаемой продукции, а также в сокращении сроков выполнения заказов уникальных изделий. Это связано в первую очередь с постоянно возрастающей конкуренцией производителей на рынке изделий с высокой трудоемкостью. С другой стороны, потенциальные заказчики в этой ситуации вправе сотрудничать с тем предприятием, которое наиболее полно удовлетворяет их требования, предъявляемые ими к качеству и цене приобретаемой продукции. Таким образом, для привлечения новых клиентов и установления долговременного сотрудничества с ними, необходимо постоянно повышать требования к производственному процессу с целью роста качества выпускаемой продукции.

Анализ деятельности отечественных производственных предприятий и всестороннее изучение их финансово-экономического положения позволяет сделать выводы о путях преодоления кризисов на предприятиях, а также о повышении устойчивости функционирования, как с экономической точки зрения, так и с точки зрения производственно-технической деятельности. При этом нельзя ограничиваться только мерами чисто экономического характера или же мерами по модернизации и реструктуризации материально-производственной инфраструктуры предприятия.

Информационная система промышленного предприятия

Автоматизированные системы управления предприятием (АСУП) необходимы, в первую очередь, для получения оперативной, достоверной информации о деятельности производственного предприятия с высокой степенью детализации, получения отчетов в различных разрезах, а также для снижения трудоёмкости получения информации по управленческому, налоговому и бухгалтерскому учёту. Также они позволяют существенно улучшить производственный учет и более рационально

организовать производство путем упорядочивания и дальнейшей оптимизации технологических маршрутов и производственных процессов, а также улучшения структуры изделия и расчета его состава для сокращения сроков комплектования заказов.

Таким образом, автоматизированная система управления предприятием (АСУП) является одной из важнейших составляющих для поддержания конкурентоспособности предприятия и удержания его от глубокого кризиса на этапе его внутренней реструктуризации, в том числе и при изменении производственной деятельности. Следует помнить, что снижение, даже на небольшую долю, затрат на обработку информации в административноуправленческой деятельности ведет к значительной экономии трудовых ресурсов[1].

На современном производственном предприятии без всестороннего применения компьютерных информационных систем затруднительны или практически невозможны все составляющие его деятельности, такие как исследование рынка, совершенствование и повышение качества изготавливаемой продукции, её конструкторское и производственное сопровождение, управление бизнес-процессами, мониторинг финансовой деятельности, периодическая реструктуризация предприятия и модернизация производственного процесса (для адаптации к постоянно изменяющимся условиям функционирования и повышения качества выпускаемой продукции для повышения уровня её конкурентоспособности) и эффективное управление работой предприятия.

Время первых радостей от использования разрозненных офисных программ (текстовых редакторов, электронных таблиц и др.) и бухгалтерии необратимо уходит. Современные производства поддерживают свою конкурентоспособность, как при регулярном производстве, так и при периодической реструктуризации — многофункциональными интегрированными компьютерными системами. Руководители отечественных промышленных предприятий как можно скорее должны придти к осознанию непродуктивности ресурсной и организационной дискриминации вопросов развития информационных систем их предприятий

[2].

В условиях полной хозяйственной и технической самостоятельности большинства отечественных предприятий, ограниченных возможностей их финансовой поддержки, при отсутствии у них самих значительных ресурсов, — заметной поддержкой для них могло бы стать принятие на себя надпроизводственными отечественными структурами (в т.ч. и уполномоченными государством — т.е. министерствами и ведомствами) вопросов, носящих универсальный, инвариантный характер. Автомати-

зированная система управления предприятием жизненно необходима для сокращения издержек и повышения мощи производства и качества выпускаемой продукции.

Оценивая состояние дел в области успешного внедрения и дальнейшей эксплуатации автоматизированных систем на производственных предприятиях, необходимо, прежде всего, непредвзято осмыслить сложившуюся ситуацию, предстоящие задачи, после чего сформировать ясную позицию по поводу:

•зависимости экономических результатов работы промышленного предприятия от развития его информационной системы;

•существенного отставания отечественных предприятий в этой области;

•необходимости осуществления реструктуризации информационных системпредприятия;

•решения задачи финансового обеспечения этой реструктуриза-

ции.

В соответствии с доводами, приводимыми в [2], промышленным предприятиям России при выходе на открытый рынок товаров и услуг придется выдерживать жесткую конкуренцию по меркам международного рынка. И, заняв ту или иную нишу на рынке, удерживать ее придется в режиме, соответствующем общепризнанным и общепринятым темпам и стилю деятельности на этом рынке.

Это однозначно предопределяет необходимость введения конструирования продукции в режиме параллельного инжиниринга (с одновременной подготовкой производства и обратной связью на процесс конструирования), широкого использования средств быстрого прототипирования, кинематического и технологического имитационного моделирования, компьютерного дизайна, автоматизации технологической и технической подготовки производства, вплоть до разработки управляющих программ

–см. рис. 1.

На рис. 1 представлены следующие сокращенния: ИЭА – инженерно-электронный архив, ОЭА – офисный электронный архив,

CAD (Computer Aided Design) – блок автоматизации конструирования и моделирования,

CAM (Computer Aided Manufactoring) – блок автоматизации техноло-

гии изготовления,

CAE (Computer Aided Engineering) – блок автоматизации инженер-

ных расчётов,

примеру, как организовать взаимодействие конструкторов, технологов, производственников и менеджеров по продажам. По сути, они выполняют совершенно разные функции в производственно-финансовом цикле деятельности предприятия. Но их общей задачей является устойчивое

иэффективное развитие существующей производственной базы и нового гибкого производства с максимальной ориентацией на потребителя с целью максимального удовлетворения требований клиента путем предоставления ему высококачественной продукции и полного комплекса качественных услуг, включая гарантийное и сервисное обслуживание. В свою очередь, при автоматизации деятельности предприятия необходимо решить проблему технологической и конструкторской подготовки производства и их связи с оперативным управлением производственным процессом.

Для решения этих задач на производственных предприятиях необходимо внедрять системы управления качеством на основе ISO 9001:2000

ипостоянно её развивать. Они позволят, в частности, снизить количество брака и возврата продукции. Построение и развитие на предприятиях таких систем взаимосвязано с внедрением корпоративных информационных систем (КИС) на основе информационных технологий (ИТ). АСУП, построенная на наиболее подходящей для данного предприятия платформе КИС, позволит устранить устарелые и реализовать наиболее современные и эффективные методы организации производственного цикла, а также поспособствует развитию командной формы управления как инструмента укрепления и совершенствования предприятия.

Вместе с тем необходимо разделять понятия внедрения ИТ и сертификации систем качества. Хотя и система управления предприятием, базирующаяся на стандартах ERP, и сертифицированная система качества затрагивают весь спектр вопросов деятельности предприятия, суть их различна. Первая охватывает более широкий комплекс вопросов, вторая рассматривается как часть первой. Можно сказать, что внедрение систем класса ERP – более дорогой и болезненный, но и более фундаментальный путь к кардинальному решению проблемы управления предприятием вообще и управлением качеством в частности. Несомненно, что эти два процесса должны быть тесно увязаны между собой, но наибольший эффект достигается, если они идут параллельно [3].

Для более полного представления о стандартах ERP рассмотрим историю их появления и развития.

Исходным стандартом, разработанным еще в конце 60-х годов прошлого века, был MRP, включающий только планирование материалов для производства. Расширенный до MRPII, этот стандарт обеспечивал

планирование всех производственных ресурсов предприятия (сырья, материалов, оборудования и т. д.). Дальнейшим развитием стала концепция ERP, которая позволяла объединить все ресурсы предприятия, добавив управление заказами, финансами и т. д. Сейчас практически все производственные системы, представленные на рынке, отвечают требованиям стандарта ERP [4]. Наконец, самый последний по времени стандарт CSRP охватывает также и взаимодействие с клиентами: оформление наряд-заказа, технического задания, поддержку заказчиков на местах и пр. Таким образом, CSRP вышел за рамки отдельного предприятия

[5].

Фундаментальными направлениями развития современного машиностроения является создание компьютеризированных интегрированных производственных систем (Computer Integrated Manufacturing System — CIMS) и ориентированная на рынок поддержка полного жизненного цикла изделий на базе CALS-технологий.

Важнейшей составной частью CIMS является компьютеризированная система обеспечения и/или управления качеством (Computer Aided Quality — CAQ) производственных процессов на всех этапах жизненного цикла изделия. Содержанием системы CAQ являются разнообразные измерительные процессы, достоверность которых определяет качество как самой CIMS, так и создаваемого в ней изделия.

Рассмотрим построения CAQ на примере только одного этапа жизненного цикла изделия — технологического процесса изготовления машины. Как известно, любая технология реализуется в результате сложного взаимодействия трех основных продуктообразующих потоков: 1) материального, 2) энергетического, 3) информационного. Оставляя в стороне содержание первых двух потоков в машиностроительных технологиях, рассмотрим более подробно структуру третьего — информационного потока. Информационный поток, связанный с управлением, то есть организацией целесообразных воздействий, необходимо дополнить еще одним потоком, который несет информацию о текущем состоянии самого технологического процесса и создаваемого изделия, а также, в общем случае, — о состоянии материального потока (например, входной контроль), энергетического потока, системы управления, в частности, о ходе исполнения технологической и манипуляционной программ и т.д. [6]

Таким образом, в каждом технологическом процессе участвует еще одна информационная система — наблюдатель. Функции этой системы кардинально отличны от функций управления. Наблюдатель должен осуществлять сбор информации о показателях, характеризующих со-

стояние технологического процесса и создаваемого в нем изделия, а также достоверную и достаточно полную модель состояния технологической системы. На основании оценивания полученной модели состояния и сравнения ее оценок с желаемыми значениями наблюдатель формирует решение об управлении. Естественно, оно должно быть оптимальным.

Следовательно, с информационной точки зрения любой технологический процесс имеет не одну, а две стороны: управления и наблюдения. Под наблюдением (the observation) понимается процесс системной динамики объектов. Управление и наблюдение есть две стороны общего информационного потока в технологическом процессе.

Система CAQ, интегрируемая в CIMS, есть обобщенный автоматизированный наблюдатель производственной системы. Структура CAQ определяется действующим в CIMS технологическим сценарием и показателями качества процессов и производства. В общем случае, CAQ представляет собой сложную многоуровневую измерительновычислительную сеть, в которой осуществляется разнообразное перемещение измерительной информации.

Интеграция технологических процессов в единой производственной системе приводит к необходимости интеграции разнообразных измерительных процессов и процедур в едином CAQ-наблюдателе. Получаемые на разных уровнях наблюдения, в различном сочетании, одновременно или с разнесением во времени и/или в пространстве, вне (off-line) или внутри (in-line) технологического оборудования, измерительные процессы в CAQ-наблюдателе могут иметь различное алгоритмическое содержание. В качестве таковых могут быть: измерение, контроль, диагностика, обнаружение событий, идентификация, распознавание образов. Рассматривается соотношение между уровнями управления и наблюдения в гибком производственном модуле и ЧПУ.

В более общем случае CAQ-наблюдатель должен включать подсистему метрологического обеспечения или поддержки. В этой подсистеме аккумулируются результаты аттестации и сертификации технологического оборудования, поверки, учета и выбора средств измерений (СИ), другие функциональные возможности.

Построение оптимального CAQ-наблюдателя CIMS требует разработки, как минимум, нескольких проблем моделирования: 1) создание достоверных моделей состояния конкретных технологических процессов и производств, полнота которых достаточна для обеспечения заданного качества; 2) разработка стратегии наблюдения за параметрами технологического процесса и участвующих в нем потоков, достаточной для

требуемой полноты моделей состояния; 3) разработка стратегии оценивания наблюдаемых параметров; 4) разработка стратегии выработки решения на оптимальное управление.

Все перечисленные проблемы в той или иной степени сталкиваются с априорной неопределенностью информации о моделируемых объектах. Это обстоятельство существенно уже на этапе формализации моделей конкретных технологических процессов, видов оборудования, материальных потоков, средств измерения, контроля и т.п. Это касается объемных размерных цепей, нормирования точности деталей, узлов, сборок, процессов физико-механического взаимодействия режущего инструмента и деталей, неопределенности вероятностных характеристик, процессов и объектов, изменчивости характеристик в статике и динамике вследствие износа, старения, энергетических воздействий в процессе обработки, влияния окружающей среды и других факторов. Можно утверждать, что, чем выше требования к качеству процессов и производств (точности, надежности и др.) и чем сложнее структура объектов CIMS, охватываемых CAQ-наблюдателем, тем выше степень априорной неопределенности в оценке параметров моделируемых объектов. Кроме того, гибкость, заложенная в CIMS, приводит к изменчивости характеристик, параметров и структуры в процессе самого функционирования.

Интеллектуализация инженерно–конструкторской и технологической деятельности на примере крупного производственного предприятия – механического завода

Автоматизированная система управления предприятием на базе стандартов ERP, обеспечивая весь необходимый набор информационных услуг, от планирования до управления складами и производством, от закупок сырья, материалов, комплектующих, до сбыта готовой продукции, включая финансы и бухгалтерию, должна опираться на абсолютно точные данные.

Чтобы информацию можно было превращать в данные и наоборот, нужна система, способ представления информации или, иначе говоря, язык. Такая система далеко не однозначна. Поэтому одна и та же информация может быть представлена различными данными и, наоборот, одни и те же данные могут изображать различную информацию. Более того, данные могут и не изображать никакой информации, если они не удовлетворяют требованиям никакой системы представления данных, или же информация не может быть извлечена, если система представления нам неизвестна. На систему представления информации влияют как