6.3.1. Анализ путей повышения технологических показателей известных комбинированных процессов

Для проектирования технологических процессов КМО необходимо учитывать прямое влияние на технологические показатели комбинированного метода, что достаточно полно отражено на рис. 1.1 (раздел 1). Однако, взаимное воздействие структурных элементов КМО может оказаться значительно интенсивнее прямого влияния и нейтрализовать или даже ухудшить суммарный результат проектирования нового процесса. В табл. 6.1 рассмотрены основные виды КМО, их структура, технологическое применение. Однако, эффективность проектируемых процессов зависит не только от сочетания воздействий, но и выбора базового варианта, который необходимо усовершенствовать за счет присоединения других методов с известными свойствами. В зависимости от требований к проектируемому методу требуется обосновать присоединение к базовому варианту других видов обработки. При этом необходимо учесть совместимость воздействий, возможность их реализации в КМО.

В табл. 6.2 приведена картина качественных изменений технологических показателей при различных структурных вариантах КМО.

Таблица 6.2. Влияние различных видов воздействий на КМО (обозначения см. в табл. 6.1)

Код	КМО		Структура КМО				Изменение технологических показателей КМО относительно базового метода (+ - улучшение; - - ухудшение; 0 – без изменений)
			Базовый метод		Метод (методы) активизации показателей		Точность		Шероховатость		Производительность		Энергозатраты	Износ инструмента		Экономическая эффективность
1	2		3		4		5		6		7		8	9		10
6.6.1.	Электроэрозионнохимический		ЭИсО		ЭХО		-		+		++		+	-		+
6.6.2.	Электроабразивный		ЭКО		ЭХО МИВ		- +		+ 0		+ +		+ -	+ -		+ +
6.6.3.	Электромеханическое упрочнение		ЭКО		МИВ		0		0		+		-	-		+ Показатель улучшается за счет эксплуатационного фактора
1		2		3		4		5		6		7	8		9		10
6.6.4.		Электрохимикомеханический		МПВ		ЭХО		+		+		+	-		0		+
6.6.5.		Электроконтактнохимический		ЭХО		МПВ		++		++		++	0		0		+
6.6.6.		Безабразивная полировка диэлектрическим притиром		ЭХО		МПВ		++		++		-	0		0		+
6.6.7.		Электроконтактная обработка непрофилированным инструментом (щеткой)		ЭКО		МПВ МИВ ЭХО		0 0 0		0 0 +		+ + +	0 + -		0 - +		+ + +
6.6.8.		Электрохимикофотонный		ЭХО		Лазер		+		+		+	-		0		0
6.6.9.		Электрохимикоимпульсномеханический		ЭХО		МИВ		+		0		+	0		-		0
6.6.10.		Электрохимикоимпульсный		ЭХО		ЭИсО МИВ ЭКО		0 0 0		- + +		+ - +	0 0 0		- + -		0 + +
1		2		3		4		5		6		7	8		9		10
6.6.11.		Электрохимикохимическая		ЭХО		Химическое осаждение материалов		+		0		0	0		0		+
6.6.12.		Механикоультразвуковой		МПВ (МИВ)		УЗК		-		+		+	-		0		+
6.6.13.		Электроэрозионновибрационный		ЭЭО		Вибрация одного из электродов		-		0		+	-		0		+
6.6.14.		Электрохимикоультразвуковой		ЭХО		УЗК		+		+		+	+		0 -		+
6.6.15.		Электрохимиковибрационный		ЭХО		Вибрация одного из электродов		-		+		+	+		0		+
6.6.16.		Обработка несвязанными токопроводящими гранулами		ЭХО		МИВ		0		+		+	-		0		+
6.6.17.		Обработка несвязанными диэлектрическими гранулами		МИВ		ЭХО		0		+		+	-		0		+

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
6.6.18.	Электрохимический в управляемом магнитном поле	МИВ	ЭХО	+	+	+	0	0	+
6.6.19.	Электрохимикотермический	ЭХО	Нагрев Охлаждение	- +	- +	+ -	- -	0 0	+ +
6.6.20.	ЭХО с управляемым вектором действия электромагнитного поля	ЭХО	Магнитное поле	+	0	+	-	0	+
6.6.21.	Электроабразивный при обратной полярности	МИВ	ЭХО	+	+	+	0	+	+
6.6.22.	Электроэрозионное легирование	ЭИсО	Химическое легирование	0	0	+	0	0	+
			Термодиффузия	0	-	+	0	0	+
			Диффузионное покрытие	0	-	+	0	0	+
			Упрочнение	0	0	0	0	0	+

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
6.6.23.	Криогенноэрозионное упрочнение и легирование	ЭИсО	Термодиф-фузия	0	0	+	+	0	+
			Химическое легирование	0	0	+	+	0	+ Выполняется без нанесения покрытия
6.6.24.	Электроэрозионное восстановление деталей с термическим упрочнением	ЭИсО (ЭИмО)	ЭКО	0	0	+	+	0	+
			Термодиффузия	0	0	+	+	0	+
			Термопокрытие	0	-	+	+	0	+
			Упрочнение слоя	0	0	0	0	0	+
6.6.25.	Гальваномеханическое восстановление металлических деталей	Гальванопокрытие	Механическая периодическая раскатка	+	+	+	-	0	+

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
6.6.26.	Нанесение контрастных знаков на покрытия	ЭХО	Магнитное воздействие	-	0	+	0	0	+ Без магнитного воздействия процесс неосуществим
6.6.27.	Электроимпульсный разрядный	ЭИмО	Ударная волна в жидкости	0	0	+	+	0	+ Без учета затрат на охрану труда
			Газообразные продукты реакции	0	0	+	+	-	+
6.6.28.	Магнитноабразивный	МИВ	Электромагнитное воздействие	+	+	+	+	0	+
6.6.29.	Электроабразивный с переменной полярностью	ЭКО	МИВ ЭХО	+ -	+ +	0 +	- -	+ +	+ +

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
6.6.30.	Термомеханический	Механический (МПВ)	ЭКО (Обработка ионным лучом)	+	+	+	-	+	+
6.6.31.	Электроконтактнохимический	ЭХО	МПВ	++	+	++	+	0	+
6.6.32.	Электроядерный	ЭКО (ЭХО)	Радиационное (рентгеновское) облучение	++	0	0	0	0	0

По данным табл. 6.2 можно выбрать возможные варианты синтеза воздействий для улучшения технологических показателей процесса по сравнению с базовым вариантом. Для выполнения процедуры проектирования необходимо учесть технические и экономические ограничения при проектировании КМО (табл. 6.3).

Анализ табл. 6.2 и 6.3 показывает, что практически во всех случаях за счет комбинации воздействий возможно получить прибыль. В отдельных случаях технико-экономический эффект состоит в расширении технологических возможностей процессов при использовании КМО, в частности изготовление современной транспортной техники неосуществимо без применения электрических и комбинированных методов обработки. В этом случае долю прибыли от использования КМО установить не представляется возможным, хотя их применение вполне обоснованно.

Ограничения технического плана (табл. 6.3) для известных методов комбинированной обработки вполне преодолимы. Большинство из них связано с началом исследований в области КМО, когда база знаний по этим процессам только формируется. Главной проблемой технико-экономических мероприятий является обоснование целесообразности и очередности вложения средств на разработку технологических процессов и средств технологического оснащения приоритетных КМО. Известные методы охватывают незначительную долю возможных технологических приемов, поэтому основная часть исследований будет направлена на разработку и создание новых видов комбинированной обработки с использованием физических воздействий, приведенных в табл. 6.1. Здесь основную роль могут сыграть маркетинговые исследования о потребности в новых технологических процессах на базе КМО.

Таблица 6.3. Ограничения использования КМО и пути их устранения

КМО	Технические ограничения		Организационно-экономические ограничения			Примечание
	Сущность	Пути устранения		Сущность	Пути устранения
1	2	3		4	5		6
Электроэрозионнохимический	Повышенная шероховатость	Поэтапная обработка с отключением ЭИсО в конце процесса		Метод эффективен в серийном производстве	Комплектация заготовок для образования партий. Выполнение заказов со стороны. Групповая обработка деталей.
	Снижение производительности по мере обработки углубления	Классификация деталей с преимущественным выбором отверстий малой глубины
	Снижение точности из-за износа инструмента	Использование для инструмента эрозионностойких материалов

1	2	3	4	5	6
Электроабразивный	Повышенная погрешность на границах заготовки	Устранение электролита со стороны выхода инструмента из заготовки	Высокая стоимость металлоабразивного инструмента	Организация выпуска инструмента по индивидуальным заказам
	Сложность профилирования инструмента	Разработка эффективных методов профилирования инструмента (алмазная правка, ЭЭО и др.)
Электромеханическое упрочнение	Образование дефектного слоя (микротрещины)	Снижение энергии импульса	Необходимость в трудоемких операциях по повышению чистоты поверхности после упрочнения	Обоснование материалов заготовки под упрочнение. Подбор заготовок с экономически достижимой глубиной зоны закалки	Применимо для термоулучшаемых материалов
	Ограничения по глубине зоны закалки ()	Отработка технологичности деталей для установления достижимой ""

1	2	3	4	5	6
	Нестабильность процесса при больших энергиях импульса	Автоматизированное управление режимами обработки
	Повышение высоты неровностей при обеспечении заданной глубины зоны закалки	Ступенчатая обработка с использованием в конце чистовых режимов
Электрохимикомеханический	Узкий диапазон оптимального наклепа поверхности	Стабилизация режимов обработки	Затраты на очистку заготовок от загрязне­ний	Согласование условий поставки заготовок требуемого качества
	Неравномерность прижима инструмента при переменном припуске	Повышение точности обрабатываемого профиля заготовки	Повышенная оплата труда операторов	Повышение производительности труда за счет организационных мероприятий

1	2	3	4	5	6
	Ограничения на величину и неравномерность припуска	Разработка технических условий на заготовки с учетом требований последующей обработки	Повышенная стоимость точных заготовок	Обоснованный выбор поставщиков заготовок
Электроконтактнохимический	Ограниченный припуск на ремонт по профилю зуба (шлица)	Выполнение операции восстановления зубчатых передач до наступления предельного износа профиля	Отсутствуют нормативы затрат на восстановление зубчатых колес	Разработка нормативных документов по определению величины затрат на восстановление зубчатых передач	Восстановление зубчатых передач возможно, если имеется припуск в пределах допуска на толщину зуба
	Недостаточно сведений о процессе ремонта	Проведение целевых исследований процесса
	Сложно управлять силой прижима контактных поверхностей при обработке	Оснащение установки средствами управления величиной контактных сил

1	2	3	4	5	6
Безабразивная полировка диэлектрическим притиром	Высокая чистота исходной поверхности	Введение предварительной операции чистовой обработки	Высокая стоимость операции	Повышение чистоты обработки на предшествующей технологической операции
	Безразмерная обработка	Соблюдение требований точности на предшествующей технологической операции
Электроконтактная обработка непрофилированным инструментом	Отсутствуют устройства для поддержания силы прижима пучков проволоки к заготовке	Создание систем управления прижимом	Высокая стоимость электродов-щеток	Механизация изготовления электродов-щеток
	Нестабильность получаемой шероховатости поверхности заготовки	Поддержание стабильности прижима электрода-щетки к заготовке

1	2	3	4	5	6
	Большой износ проволоки электрода-щетки	Реализация патентов по снижению износа проволоки электрода-щетки
Электрохимикофотонный	Сложность подвода светового луча в зону обработки	Создание прозрачной оснастки с возможностью подачи луча в зону обработки	Высокая стоимость оборудования	Использование метода для изготовления прецизионных деталей небольших габаритов
	Потеря прозрачности электролита при поступлении в него продуктов ЭХО	Одноразовое использование электролита	Большой расход электролита	Выбор дешевых рабочих сред
	Нагрев электролита лучом лазера	Увеличение расхода электролита

1	2	3	4	5	6
Электрохимикоимпульсномеханический	Сложная кинематика движения инструмента при нанесении информации	Выбор для нанесения информации плоскую поверхность	Повышенные затраты на инструмент	Повышение износостойкости инструмента и адгезии диэлектрического покрытия	Технологию изготовления инструмента см. в [111]
	Ограниченное число ударов за рабочий цикл обработки	Использование высокочастотных движений инструмента с малой амплитудой	Дорогостоящая система управления подачей тока и движением инструмента	Использование нормализованных систем управления
	Износ инструмента за счет соударений с заготовкой	Установка ограничителей силы удара инструмента о заготовку
Электрохимикоимпульсный	Высокий уровень помех для управления началом подачи импульса высокого напряжения	Применение контактных датчиков управления	Высокая стоимость установки и средств управления	Упрощение системы управления подачей импульса

1	2		3		4		5		6
Электрохимикохимический	Сложно разделить электролит и добавки		Установка средств автоматизации для подачи рабочих сред		Высокая стоимость добавок		Повторное использование добавок
	Частая замена составов добавок		Создание универсальных добавок		Повышенные затраты на охрану труда		Разработка нетоксичных составов добавок
Механикоультразвуковой	Снижение жесткости системы СПИД		Установка жестких направляющих		Удорожание оборудования		Применение съемных ультразвуковых головок
	Усложнение конструкции оборудования		Использование стандартных и нормализованных узлов
Электроэрозионновибрационный	Повышенный износ направляющих оборудования		Упрочнение направляющих, установка опор качения		Дополнительные затраты на ремонт оборудования		Упрочнение узлов оборудования, изоляция их от электродов		Недопустимо пропускание тока через опоры качения
	Снижение жесткости системы СПИД		Периодическая регулировка жесткости системы
1	2		3		4		5		6
Электрохимикоультразвуковой	Ограниченные размеры зоны обработки и массы инструмента		Выбор типов изделий с малой площадью обработки		Высокая стоимость оборудования		Использование нормализованных ультразвуковых головок
	Мал ресурс блока УЗК		Применение высокоресурсных преобразователей
	Слабая интенсивность воздействия при подаче УЗК на рабочую среду		Подача УЗК на инструмент
Электрохимиковибрационный	Недостаточная интенсификация процесса съема припуска		Использование УЗК		Дополнительные затраты на ремонт оборудования		Упрочнение направляющих элементов оборудования
	Снижение точности обработки из-за возрастания межэлектродного зазора		Снижение амплитуды колебаний
1		2		3		4		5		6
		Повышенный износ оборудования		Использование износостойких материалов
Обработка несвязанными токопроводящими гранулами		Повышенное напряжение не электродах		Сближение электродов		Высокая стоимость гранул		Использование бракованных шариков для подшипников
		Нестабильность условий удаления припуска		Снижение размеров гранул, повышение начальной скорости движения гранул
Обработка несвязанными диэлектрическими гранулами		Малая производительность		Снижение припуска		Высокая стоимость гранул		Организация централизованных участков по изготовлению гранул
		Безразмерная обработка		Снижение припуска
Электрохимический в управляемом магнитном поле		Безразмерная обработка		Введение предварительной операции размерной обработки		Высокая стоимость операции		Обоснование целесообразности применения метода
		Применение токопроводящей абразивной среды		Металлизация гранул в применяемых рабочих средах

1	2	3	4	5	6
Электрохимикотермический	Применение жидких газов и большой их расход	Улучшение условий доставки и хранения жидких газов	Высокая стоимость жидких газов	Дозирование подачи жидких газов
	Постоянное место нагрева зоны обработки	Установить подвижные источники нагрева	Дополнительные затраты на энергию	Замена источника тепла на инфракрасные излучатели
Электроабразивный при обратной полярности	Повышенный расход энергии	Дозирование расхода энергии	Повышенные затраты на оборудование и эксплуатацию	Применение метода для обработки преимущественно вязких материалов
	Усложнение конструкции оборудования	Использование стандартных узлов передачи тока
ЭХО с управляемым вектором действия электромагнитного поля	Малая глубина обработки. Возрастание погрешностей по глубине обработки	Создание путей управления электромагнитным полем в зоне обработки	Высокие затраты на техническую подготовку производства	Организация участков и повышение их загрузки
1	2	3	4	5	6
Электроэрозионное легирование	Возрастание шероховатости	Снижение толщины покрытия	Высокая стоимость операции	Использование других методов легирования (гальванических, ионно-плазменных и др.)
	Нарушение режущей кромки инструмента	Автоматизация процесса
Криогенноэрозионное упрочнение и легирование	Использование жидких газов	Дозирование расхода жидкого газа	Высокая стоимость процесса	Замена газов на более дешевые	Возможно использование высокотемпературных жидких газов
	Отсутствие отечественного оборудования	Создание установки с блоками ЧПУ
	Низкая производительность операции	Многостаночное обслуживание оборудования с ЧПУ

1		2		3		4		5		6
Электроэрозионное восстановление деталей с термическим упрочнением		Ограничения по толщине покрытия (до 1,5 мм)		Восстановление деталей до наступления полного износа		Высокая стоимость комплектующих и оборудования		Организация серийного выпуска комплектующих и оборудования
		Большая высота неровностей		Последующая чистовая обработка		Затраты на последующую обработку		Снижение припуска на восстановление размеров
		Отсутствие серийного оборудования		Создание серийного оборудования для различных поверхностей
Гальваномеханическое восстановление металлических деталей		Сложность управления давлением притиров		Автоматизация процесса управления		Высокий уровень затрат на освоение нового процесса восстановления		Маркетинговые исследования и определение источников инвестиций		Требуются меры по защите персонала и окружающей среды
		Ограничения по восстановлению закрытых участков		Отработка конструкции на технологичность с учетом восстановления деталей гальвано-механическим методом
1	2		3		4		5		6
	Ограничения по видам покрытий		Провести изыскания новых видов покрытий
	Отсутствие серийного оборудования		Создание серийного оборудования
Нанесение контрастных знаков на покрытия	Снижение точности профиля по сравнению с ударным методом		Проведение исследований по совершенствованию процесса маркирования
Электроимпульсный разрядный	Неконтролируемые нагрузки на деталь		Автоматизация управления процессом очистки деталей		Высокие затраты на создание участка и защиту от шума		Маркетинговые исследования и организация централизованных участков с возможностью работы в автоматизированном режиме

1	2		3		4		5		6
Магнитноабразивный с переменной полярностью	Отсутствие серийных технологий и оборудования		Создание средств технологического оснащения		Большие затраты на освоение технологий		Поиск инвестиций и маркетинговые исследования
	Отсутствие кадров		Подготовка кадров		Потребность в подготовке кадров		Подбор и переподготовка операторов из числа электроэрози- онщиков
Электроабразивный с переменной полярностью	Отсутствие серийного оборудования		Создание оборудования		Высокая стоимость оборудования		Использование имеющегося оборудования с последующей модернизацией под электроабразивную обработку
	Недостаточный уровень исследований		Проведение исследования процесса
Термомеханический	Высокий уровень шума, теплового и ионизирующего воздействия		Автоматизация процесса		Высокие затраты на создание участка и защиту от вредного воздействия процесса		Использование имеющегося оборудования в качестве базы для модернизации
	Изменения в поверхностном слое после обработки		Последующая обработка с удалением измененного слоя
1	2	3		4		5		6
Электроконтактнохимический при переменном токе	Сложность подбора контактных пар по величине износа профиля зубчатых передач	Автоматизация подбора изношенных контактных пар на восстановление профиля		Велики затраты на создание новых средств технологического оснащения		Модернизация имеющегося оборудования
	Отсутствие исследований по восстановлению контактных пар	Проведение исследования по восстановлению контактных пар
	Ограничения по припуску на восстановление	Подбор контактных пар в процессе дефектации
Электроядерный	Опасность для персонала	Сведений не имеется		Высокая стоимость оборудования и средств защиты		Сведений не имеется		Процесс находится в стадии разработки

Критерием оценки показателей вновь создаваемых методов может быть их применимость, расширение возможностей выпуска конкурентоспособной наукоемкой продукции, защищенной охранными документами, сроки окупаемости затрат, в том числе, на подготовку специалистов для рассматриваемой отрасли.

6.3.2. Деловой конфликт как метод оптимизации структуры КМО

Разработка комбинированных технологических процессов связана с изыскательскими, проектно-конструкторскими, внедренческими работами, что требует значительных материальных затрат. Поэтому заказчики заинтересованы получить наибольшую отдачу в форме высоких технологических показателей КМО. Однако, разработчики в состоянии реализовать только те физические воздействия, которые достаточно полно исследованы. Возникает рассогласование между потребностями заказчика и возможностями проектанта КМО.

На рис. 6.2 приведен алгоритм проектирования КМО, где конфликтные ситуации заложены в исходных данных, т.к. желания заказчика учитывают, в основном, экономическую сторону, а не принципиальные возможности создания новых процессов. Многие из требований заказчика в настоящее время неосуществимы технически или требуют длительных исследований и чрезмерных финансовых вложений для их выполнения. Здесь проявляется конфликт между требованиями заказчика и объективно существующими возможностями создателя требуемых КМО (переходы 5; 6; 7 на рис. 6.2). Следующим этапом развития конфликтной ситуации является рассогласование потребностей заказчика и возможностей исполнителя (переходы 5; 9; 6 на рис. 6.2) по технологическим возможностям и другим показателям проектируемого метода. Это может быть конфликт по срокам выполнения заказа или объемам финансирования (переходы 10; 11 на рис. 6.2). В алгоритме на рис. 6.2 не показаны конфликты между уровнем знаний

Рис. 6.2. Алгоритм проектирования КМО

исполнителей и сложностью решаемых задач; уровнем и состоянием материальной базы относительно требуемых для выполнения заказа исполнителем, т.к. предполагается, что исполнителем является головной коллектив, обладающий опытом и ресурсами для выполнения поставленных задач.

При изучении теории конфликта следует научно обосновать ограничения, до которых конфликтная ситуация разрешима. Для этого используются методы векторного анализа и экспертные системы, определяющие окончательную границу решения проблемы в условиях конфликта.

При формировании модели выхода из конфликтной ситуации при проектировании КМО предполагается, что, несмотря на различные начальные позиции сторон, все заинтересованы в получении согласованного объективно доказанного решения. В основу такой модели положена возможность сближения мнений сторон путем последовательного улучшения проектных решений исполнителей и внесения в структуру процесса изменений, устраняющих невыполнимые требования к разработчикам КМО.

По [118] в качестве причины делового конфликта рассматриваются требования заказчика, которые составляют вход конфликтной системы S, имеющей N структурных составляющих. Целевая функция W представляет граничные условия, учитывающие возможности структурных физических воздействий КМО.

, (6.1)

где Х – входные требования, определяемые заказчиком КМО. Это может быть другой отдел или цех предприятия, самостоятельная фирма

;

где Х_i – составляющие характеристики требований;

i – количество требований ( );

 - декартово произведение;

Y – приемлемые решения исполнителя-разработчика КМО (выходные показатели системы)

; (6.2)

j – количество решений, удовлетворяющих требованиям заказчика ( ).

Количество реализаций входных требований .

Число возможных реализаций вариантов r системы у исполнителя составит

. (6.3)

Целевая функция W представляет синтез целей W_i, где , которые представляют граничные условия, согласованные между заказчиком и исполнителем.

Входные требования Х, Х_i определяются начальными условиями, выполнение которых создает основу разработки новых технологических процессов. Они могут быть заданы функциями полезности [118] q(х), определяющими переход системы к улучшенному варианту (q_i).

, (6.4)

, (6.5)

где R – реакция системы;

R_i – вариант реакции, ;

с – состояние системы;

с_i – варианты состояния системы, .

Сужение зоны конфликта происходит, если последующий вариант улучшает показатели системы и сближает позиции сторон. Обозначив улучшение через символ , получаем

(6.6)

Тогда

(6.7)

Связь с выходными параметрами системы S происходит через реакцию R и состояние системы "С".

. (6.8)

За счет конфликта системы возникают обратные связи, т.е. часть выходов системы S_i поступает на входы системы S_j.

Тогда из всех возможных вариантов решения необходимо выбрать два элемента S_i, S_j и рассмотреть их взаимодействие

. (6.9)

Связь подсистем S_i с S_j формализуется матрицей связи H₀, в которой при единстве векторов x_i и y_j в момент конфликта H_i=1, а при рассогласовании векторов H_i=0.

Таким образом

(6.10)

, (6.11)

где (L – размерность матрицы H₀).

Следовательно, при совпадении векторов x_i и y_j элемент матрицы H₀=1.

С учетом (6.9)

(6.12)

Для всей системы

, (6.13)

где N, M характеризует количество подсистем системы S (s_i, s_j)

,

.

На любую конфликтную систему S воздействует внешняя среда (требования заказчика, возможности исполнителя и др.), т.е. входы системы S постоянно изменяются с учетом действия обратных связей от выходных показателей y_j.

По [118] внешнее воздействие характеризуется системой S₀

.

Функция q₀, обеспечивающая достижение некоторой цели W₀ через реакцию R₀, имеет вид

. (6.14)

Тогда функция связи S с учетом внешней среды может быть записана через матрицу Н

(6.15)

где

.

Здесь X_0S – входы внешней среды S₀, которые не зависят от связей S.

По [118] генеральное воздействие можно представить как .

Тогда количество решений для выполнения требований заказчика X_i

, (6.16)

где , , , .

При изменении входного условия в требуемом направлении появляются новые значения этих требований, учитывающих предлагаемые решения. Тогда вектор входа системы принимает значения .

Динамику изменения зоны конфликта между заказчиком и исполнителем можно представить по [118] в виде матрицы

(6.17)

Левая часть матрицы (6.17) характеризует входные требования к рассматриваемой конфликтной системе, Т – пути решения задачи по согласованию конфликтных позиций, а знак равенства характеризует получение приемлемого для заказчика и исполнителя решения.

Переход от Y_j решения к Y_j+1 возможен при условии, что и происходит с учетом взаимного воздействия частных решений на систему S.

Такие решения выполнимы, если функции q, R, Т дифференцируемы по Х. Для этого систему S разделяют на входную S_i и выходную S_j, отражающие соответственно требования заказчика и возможности исполнителя. Конфликт возникает, если системы несовместимы.

Для сближения позиций сторон требуется сузить зону конфликта. С этой целью изменяют в требуемую сторону на величину вектор X_i варианта подсистемы S_i. Тогда

или

.

В результате ускоряется достижение цели W_i по одному из требований заказчика на величину выходного показателя системы

, (6.18)

где положительное воздействие изменения входного требования составит

или через Т_ij

. (6.19)

Взаимное влияние от изменения требований на входе в систему может быть учтено через

. (6.20)

Общий эффект от сближения позиций можно представить как сумму векторов

(6.21)

и выразить через функцию полезности q_j

. (6.22)

Конфликтная ситуация между системами S_i и S_j сохраняется (т.е. согласие между заказчиком и исполнителем не достигнуто) и расхождение увеличивается, если

. (6.23)

Следовательно, следует отбросить исследуемый вариант решения и рассмотреть последующие варианты, оценивая их преемственность по критерию (6.23).

Чем больше величина , тем эффективнее принятое решение. Оптимизация выбора выполняется по максимальному значению для всех предлагаемых вариантов решения.

По [107] граничные условия модели формируются как единые показатели обобщенных данных по важности частных критериев оптимизации с учетом выполнения встречных требований и реальных возможностей исполнителей. Применительно к комбинированным методам обработки основу конфликта составляют: заданные и получаемые технологические показатели КМО, затраты и сроки проектирования, снижение затрат в производстве для получения высокой прибыли (в том числе сокращение сроков разработки КМО).

Граничным условием в конфликтных ситуациях является обобщенная функция оптимальности [34] (Ф), учитывающая частные коэффициенты (_i), вызывающие рассогласование мнений и возможностей заказчика и исполнителя.

, (6.24)

где х_i – принятое решение;

 - время на принятие решения;

- компонента векторного критерия оптимальности Q;

i – вариант решения.

В (6.24) заложен принцип оценки по нестрогому предпочтению, которое учитывает различные мнения и возможности конфликтующих сторон при наличии квалифицированных экспертов (как фирм, так и отдельных специалистов).

Время обоснования граничного условия тем меньше, чем грамотнее ведется управление системой поиска оптимального решения компетентными руководителями конфликтующих сторон, т.е. функция (6.24) должна иметь тенденцию к снижению, что служит мерой оценки компетентности сторон

. (6.25)

Если зона рассогласования значительна, а время ограничено, то решение (6.25) может быть ускорено путем прекращения дискуссии и перехода к директивной установке, санкционированной первыми лицами фирм (рис. 6.2).

В остальных случаях при выборе оптимальных граничных условий могут использоваться варианты [107]:

- оптимизация путем линейного программирования, для чего требуется иметь шкалу значений i, что, как правило, не известно;

- упрощенный метод с дискретной оценкой элементов матрицы в зависимости от их величины. Здесь трудно создать количественные значения критериев для упрощения расчета;

- индивидуальная экспертиза, которая в обобщенном виде учитывает значимость частных факторов.

При принятии любого варианта решения руководитель предприятия или его представитель (генеральный эксперт) в абсолютном большинстве случаев используют интеллектуальный потенциал руководителей подразделений, компетентность которых в профессиональной области достаточно плотно совпадает со статистической оценкой по критерию математического ожидания, полученного внешней экспертизой.

В этом случае по частным критериям последовательность принятия оптимального решения включает:

1. Систематизацию частных оценок по их значимости и отсеивание вариантов, реализация которых невозможна. Этот этап может разделяться на несколько переходов, когда общую экспертизу выполняют специалисты по профилю конфликта, а окончательную – первое лицо. Количественную оценку можно проводить путем присвоения всем предложениям индексов (К) по шкале натуральных чисел от 1 до S, где 1 соответствует наибольшей важности. Частные предложения с числом К>S в оценке не участвуют.

2. Если опрос, в котором в качестве экспертов принимают участие руководители подразделений, проводится несколько раз, то оценивается тенденция к совпадению мнений, для чего суммарную оценку первого опроса сравнивают с последующей. Если сумма индексов первого опроса превышает второй

,

то предлагаемое решение требует корректировки. Для получения рационального решения следует получить условие

. (6.26)

Такую тенденцию требуется поддерживать на всех этапах обоснования граничных условий.

3. Наполняют матрицу (часть базы знаний) значениями частных критериев по последнему опросу в соответствии со структурой объекта [64].

В модели наполнение по [34] может быть представлено схемой на рис. 6.3, где в качестве экспертов выступают конфликтующие стороны, в том числе главные разработчики, обладающие правом на более широкие границы изменения частных критериев и возможностью административным путем принимать или отвергать любое предложение независимо от мнения экспертов, повышая при этом свою ответственность за конечный результат, что в большинстве случаев нецелесообразно.

Некоторые этапы принятия решений (анализ, корректировка) могут выполняться только главным разработчиком, либо совместно с экспертами, в том числе, с привлечением базы знаний из локальной информационной сети.

Полученная в процессе экспертной оценки информация (база знаний) постоянно пополняется как самими экспертами, так и данными исследований, производства, а сведения поэтапно используются для принятия решений главным разработчиком. При этом наблюдается динамическое равновесие.

Рис. 6.3. Схема устранения зоны конфликта

и установления граничных условий

В матрице модели находится объем информации Р, отвечающей указанным выше частным критериям

, (6.27)

где L₀ – объем информации при едином мнении всех экспертов;

Q_m – объем информации, поступающей в матрицу от экспертов за время ;

Q_р – объем информации, не укладывающейся в допустимые границы частных критериев.

Если при анализе используется вся полезная информация матрицы(или базы знаний), то в какой-то момент р=0.

Тогда часть информации, определяющая предлагаемое решение, составляет

, (6.28)

где  - коэффициент достоверности полученной информации.

Критерием оценки обоснованности принятого решения является

РL₀. (6.29)

Тогда

. (6.30)

Функция Р становится функцией насыщения, т.е.

Р=L₀-(Q_m-Q_p)_(1-e^-) , (6.31)

где  - показатель характера и интенсивности роста Р.

По [34] граничным условием при моделировании процесса будет e^-<1.

Решение уравнения (6.31) обычно выполняют методом аналогий, где динамическое равновесие чаще всего аппроксимируется электрическим контуром. Если принять ожидаемое оптимальное управленческое решение за 1, то при нормальном ходе последовательного анализа вносимых в матрицу решений размах потока входящей информации будет сокращаться, как это показано на рис. 6.4. Такая зависимость аналогична работе апериодического регулятора, действия которого оцениваются обыкновенными дифференциальными уравнениями типа

, (6.32)

где Т – постоянная времени ;

y, x – координаты: y – выходной параметр; х – входное воздействие;

к – коэффициент усиления, характеризует внутреннее влияние системы на процесс.

Решение уравнения (6.32) имеет вид

, (6.33)

т.е. сводится к уравнению (6.31).

Задавая предельное значение (ограничение по частным критериям) Р в (6.31) можно найти время (Т), необходимое на анализ экспертам, что характеризует научно обоснованный подход к получению предпочтительного решения и позволяет главному разработчику без излишней нервозности при экспертизе получить объективный результат для устранения конфликта.

По рис. 6.4 можно смоделировать динамику процесса установления граничных условий. После анализа ситуации формируется мнение в виде предложения и ему придается базовая оценка 1,0. Первый опрос специалистов и анализ базы знаний может дать любые результаты, отражающие как объективный, так и конъюнктурный показатель оценки. В общем случае это может быть полное непринятие начального варианта (А); отклонение предлагаемого варианта большинством экспертов (Б); согласие значительной части с начальным вариантом (В), но выходящее за граничное значение критерия расхождения; совпадение с начальным вариантом (Г) на границе предельного значения критерия; согласие большинства (в нашем случае более 50 %) экспертов с предлагаемым вариантом решения (Д).

Рис. 6.4. Динамика нахождения обоснованного решения по устранению конфликта

1 – предлагаемый или ожидаемый начальный вариант решения; 2 – корректированное решение с учетом мнения большинства экспертов; 3 – граница критерия расхождения обобщенной оценки экспертов от начального варианта; 4 – граница критерия расхождения оценки после корректировки;

 - полное расхождение мнений (А); * - значительное расхождение мнений (Б); х – расхождение за границу критерия (В);  – граничное значение оценок (Г); + - незначительное расхождение от начального варианта (Д)

Анализ ситуации может дать несколько результатов. Случай Д (индекс к₁=1) можно считать как факт принятия решения, хотя при значительном (в пределах границ критерия) отклонении целесообразно еще раз провести анализ и учесть мнение экспертов, не согласных с решением по принципиальным мотивам. Период Т_i в этом случае может ограничиваться только временем анализа мнений генеральным разработчиком и согласованием объема корректировки с экспертами, вносящими изменения. Если точка Д (к_i=к_1+i, i=1,2,3…) сместилась к линии 1, то решение можно считать принятым. Для варианта "Г" может быть предложена корректировка решения (линия 2), учитывающая часть принципиальных расхождений, что равноценно смещению оценок от начального значения на величину оценок экспертиз с участием экспертов, требующих принятия такого решения. Тогда точка "Г" сблизится с измененной границей критерия 4 и будет стимулировать экспертов к анализу и сближению позиций с корректированным вариантом, хотя предпочтительнее при последующей экспертизе найти приемлемое решение с обеих сторон. Динамика сближения мнений будет ясна после 1 и 2 экспертиз, а постоянная времени (Тi) для анализа может быть рассчитана по (6.33) при известных из рисунка 6.4 параметрах х, у, после чего принимается окончательное решение о возможности реализации внесенного предложения. Аналогичная ситуация складывается для варианта "В". В остальных случаях (А и Б) необходим анализ причин расхождения и вариант корректировки или пересмотра (А, где к_i=5) начального предложения, кроме случая объективно необходимого решения, когда потребуется убедительное обоснование и работа с экспертами в течение расчетного времени Тi или директивное решение главного разработчика.

На рис. 6.5 приведен алгоритм принятия решений, позволяющий реализовать процесс с использованием данных ЭВМ, наметить пути повышения экономических показателей через управление качеством продукции [53].

Рис. 6.5. Алгоритм принятия обоснованного решения

при различном уровне рассогласования мнений экспертов

Предложены пути повышения достоверности результатов проектирования в процессе согласования позиций делового конфликта. Сужение области рассогласований возможно, если ядро конфликта ограничить, а затем методом выбора не худшего варианта обоснованно сближать позиции заказчика и исполнителя. Для этого исполнителю требуется информационная система в форме базы (банка) данных (знаний), мнений экспертов или сочетание этих факторов.

По [70, 118, 34] предлагается полученную (например в результате маркетинговых исследований) и накопленную информацию представить в виде вектора, отражающего направление поиска i-го проектного варианта , имеющего лучшие характеристики

(i=1,2,…,m).

Предполагается, что рассмотрено несколько вариантов, которые уступают выбранному по одному или нескольким признакам (многокритериальная оптимизация). Чем обоснованнее выбраны границы конфликта, тем быстрее можно перевести рассмотрение проблемы в оптимальную область (ядро конфликта).

Для сужения зоны рассогласования мнений принимают по аналогии с [118], что функция полезности q во всех вариантах линейна

, (6.34)

где _ij – коэффициент, учитывающий вклад j признака изделия в проектный вариант X_ij.

Для повышения достоверности предложенного решения к функции полезности необходимо применять следующую критериальную оценку

q_i>0. (6.35)

Тогда _ij>0, (полный перебор вариантов проектных решений).

Ускорение оптимизации решений возможно при использовании связей типа [70]

, (6.36)

где b_ij – граничное значение коэффициента .

Вектор при рассмотрении каждого проектного варианта дает возможность оценить достоверность решения с помощью оператора В, который оптимизирует направление работ для ускоренного получения нужного решения. Нахождение В возможно по [118] путем рассмотрения множества А и решения системы линейных неравенств типа (6.37)

, . (6.37)

Если система (6.37) относится к одному направлению поиска, то ее решение приводится к сходящемуся значению в виде конуса

.

В том случае, когда система внутренне несовместима, находят те варианты , которые должны быть исключены из решения, т.к. они нарушают точность проектных вариантов.

Для известной области конфликта (рассогласования мнений) D в рассматриваемый момент времени  по принятым векторам , , …, находят вектор , характеризующий направления исследований по согласованию мнений и обеспечивающий достоверность результатов

. (6.38)

Путем использования ограничений со стороны заказчика и исполнителя начинают процесс выбора предпочтительных вариантов и сужают область D к D_А.

Достоверность и эффективность решения зависит от уровня знаний в предметной области (6.37):

- при достаточной информации, когда m – велико;

- при малой (m – мало).

Здесь возникает внутренний конфликт в системе "заказчик-исполнитель", когда первый считает представленную, например, в форме технического задания, информацию полной, а исполнитель находит ее на уровне необоснованной. В случае отсутствия конфликта по этому вопросу (при достаточной информации) начинается автоматизированный или экспертный анализ с учетом или без учета времени (чаще с запрограммированным периодом исследований). Устанавливают векторы , , …, и по ним с помощью стандартных программ математической статистики находят математическое ожидание , откуда формируется конус направлений , включающий в себя все

. (6.39)

В (6.39) _i – показатель значимости i-варианта

. (6.40)

Если объем информации мал, то область D сужают путем экспертных оценок по отдельным показателям.

Тогда при знании свойств множества А (использование данных проектного задания, накопленной информации, знаний экспертов) устанавливают область D_A. Процедуру проводят в 2 этапа: машинный анализ общей области конфликта с ограничениями исполнителя и экспертное ограничение, когда принимаются во внимание несовместимые (косвенные) элементы . Тогда

. (6.41)

Здесь - вариант проекта с учетом использования косвенных элементов, где достоверность требует дополнительного обоснования;

- обратное векторное преобразование элементов.

Для рассматриваемой функции полезности сравнение вариантов протекает в виде .

Тогда при ( предпочтительнее ).

Решение таких задач возможно методами динамического программирования и численными методами с использованием ЭВМ. В частности используется сетка (S), перекрывающая область конфликта D [118]

, (6.42)

где .

Узлы сетки содержат набор сведений о рассматриваемой точке, что дает возможность поэтапно уточнять информацию, приближаясь к ядру конфликта (области высокой достоверности) и периодически обосновывать возможные совместные решения, сужающие зону конфликта. На любом этапе имеется R_i-1 решений, которые рассматриваются с использованием динамического программирования, что позволяет без перебора всех вариантов устанавливать оптимальное достоверное значение параметра на каждом этапе уточнения путем иерархической классификации [118] делением множества А на отдельные направления A_j, U_j с детализацией до частных неделимых решений

(6.43)

Если достоверность выбранных проектных решений вызывает сомнения, то используют локальную оптимизацию со случайным поиском. Для этого для оператора В проектируют алгоритм допустимых вариантов, в котором

. (6.44)

Выбирают одно из возможных решений R₀

, (6.45)

где Х⁰ – вектор поиска достоверного варианта. Для него функция полезности .

Если зафиксировать значения спорных показателей, то можно [118] составить систему уравнений

,

, (6.46)

,

где - вектор, характеризующий направление поиска в направлении достоверного значения функции полезности в первом цикле оптимизации; opt – оператор, полученный путем попарного сравнения вариантов проектирования; - оператор i‑го этапа локальной оптимизации; - множество конфликтных по проектных решений для оператора ; - вектор функции полезности, обратный .

На первом этапе оптимизации

. (6.47)

Следующий этап оптимизации выполняется со смещением и т.д. до .

Тогда

 . (6.48)

Здесь  знак эквивалентности, показывающий, что локальный поиск закончен и локальные решения представлены в виде

. (6.49)

Если рассматривать вектора направлений проектных решений, как множество вариантов, получаемых расчетами на ЭВМ или путем обработки экспертных результатов, то для сужения зоны рассогласования мнений потребуется устранить расхождения на уровне частных решений и принципиального подхода к проблеме (уровень генеральных заказчиков и исполнителей). Для этого необходимо предусмотреть процедуры перехода от количественных к качественным показателям с граничными условиями, назначенными заказчиком и принятыми исполнителем. Если эти условия близки или обеспечивают требования заказчика, то проектное решение закладывается в структуру КМО.

Переход от количественных оценок к качественным может осуществляться на базе бинарных отношений [118]. Для каждого качественного признака N при множестве вариантов проектных решений устанавливают оптимальное направление и предлагают оператор В

. (6.50)

Если вариант "j" по частному признаку предпочтительнее "i", то B_ij=1.

Для управления динамикой сужения зоны делового конфликта в [118] предлагается в качестве оценочного показателя использовать интервал между соседними вариантами проектных решений. Это может быть расхождение технологических показателей, заданных заказчиком и принятых исполнителем, несогласие с объемами финансирования, сроками проектирования и др.

Такое рассогласование записывается через булевские матрицы типа , для которых обосновывается частное решение, снижающее интервал рассогласования

. (6.51)

Из банка данных (знаний) или путем экспертной оценки устанавливают степень значимости (_ij) в проектном решении (6.51)

. (6.52)

В [70] предложен метод сужения зоны конфликта до достижения ядра (т.е. генерального признака процесса) путем последовательной оценки соседних или ранжированных значений вариантов, в частности, рекомендуется метод решения ELEKTRE [98, 118].

Сокращение числа вариантов проектных решений достигается через снижение количества несогласованных количественных показателей y(U)

. (6.53)

Решение выполняется при использовании в качестве оценки уровня устойчивости варианта для заданного или предлагаемого параметра объекта разработки. Рассматривается семейство возможных независимых решений (L – определяет цели, R – решения)

,

, (6.54)

где V – заданный (оптимальный) показатель объекта исследований; U – рабочие (оптимальные) связи между вариантами проектных решений (связь или рассогласование между заданными и предлагаемыми характеристиками процесса).

Если изменяются связи "U", то обоснованность выбора проектных решений с целью сужения области конфликта выполняется путем оптимизации функции полезности q. Для достижения той же цели по согласованию мнений за счет обоснованных предложений исполнителя используют оценки по в (6.54) и q(y) с расширением области предельных значений с позиций исполнителя, т.е. сдвигают границы на величину "", учитывающую с некоторым коэффициентом риска динамику достижений в рассматриваемой области знаний. Здесь от Генерального исполнителя требуется обоснованный подбор экспертов и научно обоснованный анализ их оценок.

Как ранее было показано, согласованное решение наиболее вероятно, если в процессе научного подхода к анализу проектных вариантов достигнуто сужение зоны конфликта до ядра, для которого

. (6.55)

Для практики наиболее целесообразно использовать в качестве решения задачи (6.55) метод оптимального проектирования, позволяющего при любом числе итераций (переходов в процессе сужения области конфликта) получить приближенные результаты с известной оценкой ошибки, которую можно сократить в диалоговом режиме работы на ЭВМ. Если используется база знаний по результатам работы экспертов, то сжатие зоны конфликта выполняется без участия человека путем нахождения единственного (оптимального) варианта. В других случаях процедура оптимизации носит дискретный характер с участием экспертов и Генеральных разработчиков.