Интеллектуальная АСУ «Поддержки Принятия Решений» при организации работ по ТОиР оборудования с ЧПУ на примере работы Технического центра «ТОиР оборудования с ЧПУ»

Цель написания данной статьи - сделать краткий обзор принципов построения Интеллектуальной АСУ «Поддержки Принятия Решений» при организации работ по ТОиР оборудования с ЧПУ на примере работы Технического центра «ТОиР оборудования с ЧПУ».

АСУ «Принятия решений» предполагает использование данных, станков с ЧПУ и алгоритмов для принятия решений в управлении ТОиР оборудования с ЧПУ, с различной степенью контроля или вмешательства человека. AСУ «Принятия решений» включает в себя крупномасштабные данные из различных источников, таких как базы данных, текст, датчики, изображения или речь, которые обрабатываются с использованием различных технологий, включая компьютерное программное обеспечение, алгоритмы, машинное обучение, обработку естественного языка, искусственный интеллект, дополненный интеллект.

Растущее использование автоматизированных систем принятия решений в управлении ТОиР оборудования с ЧПУ приносит много преимуществ, но и проблем. Проблемы связаны с наличием хорошо подготовленных специалистов и постоянными работами по усовершенствованию системы.

В связи с этим встает закономерный вопрос, зачем службам ТОиР оборудования с ЧПУ нужны АСУ «Поддержки принятия решений»?

АСУ «Поддержки принятия решений» в настоящее время необходимы службам ТОиР оборудования с ЧПУ для:

  • уменьшения времени и повышения точности в принятии решений в автоматическом режиме, используя всевозможные данные о станке, системе ТОиР и ресурсах;
  • точной оценке различных альтернативных решений;
  • применения предсказательного функционала системы ТОиР;
  • мультипотокового входа, используя предлагаемые решения, полученные на основе данных, экспертных оценках, известных ограничениях и т.п.

Так, например интеллектуальная АСУ « Поддержки Принятия Решений «используется руководством Технического центра для формирования стратегических целей по повышению эффективности работы оборудования с ЧПУ, подразделений Технического центра, планирования привлечения ресурсов, планирования работ по ТОиР оборудования.

На нижерасположенном рисунке показана блок-схема информационной технологии принятия решения, как процесс взаимодействия человека и компьютера, основной целью, которого является выработка и принятие решения.
Рассмотрим формирование плана выполнения работ по ТОиР оборудования с ЧПУ.

Как правило, задачи системы ППР оборудования с ЧПУ носят нерегулярный характер. Для выполнения задач системе ППР свойственны недостаточность имеющейся информации, ее противоречивость и нечеткость, преобладание некачественных оценок целей и ограничений, слабая формализуемость алгоритмов принятия решений. В качестве инструментов сообщения на первых порах внедрения интеллектуальной АСУ «Поддержки принятия решений» мы использовали средства составления аналитических отчетов, методы статистического анализа, методы экспертных оценок и математического имитационного моделирования. При этом использовались базы данных обобщенной информации, базы знаний о моделях и функциональных возможностях модуля принятия решения АСУ ТОиР оборудования с ЧПУ.

Разработанная и внедренная Техническим центром «ТОиР оборудования с ЧПУ» АСУ «Поддержки принятия решений» обладала следующими функциями:

  • оценки ситуации, выбора критериев и оценки их относительной важности;
  • генерации возможных решений;
  • оценки решений и выбора лучшего;
  • обеспечения постоянного обмена информацией по принимаемых решениях;
  • проведения моделирования принимаемых решений, когда это возможно;
  • проведения динамического компьютерного анализа возможных последствий после принятых решений;
  • сбора, анализа и оценки полученных данных о результатах реализации принятых решений

АСУ «Поддержки принятия решений», как пользователю базы данных АСУ «ТОиР оборудования с ЧПУ «Технического центра были доступны следующие данные и аналитические отчеты:

  • ведение базы данных по оборудованию,
  • каталог запасных частей и материалов,
  • чертежи с разметкой ссылками на позиции в каталоге,
  • планирование периодических работ по ТОиР,
  • формирование и корректировка плана-графика работ,
  • планирование трудоемкости и затрат на ресурсы,
  • учет остатков складских запасов,
  • формирование потребности в запасных частях и материалах,
  • заказ запасных частей для работ по ТОиР оборудования с ЧПУ,
  • оформление прихода/расхода запчастей и материалов,
  • ведение журнала запланированных и выполненных работ,
  • регистрация, классификация и анализ дефектов и отказов,
  • заявки на работы по устранению дефектов и отказов,
  • учет выполнения ремонтов и обслуживания оборудования,
  • ввод/вывод отчетов о выполненных работах,
  • списание использованных запасных частей и материалов,
  • формирование актов инвентаризации и списания,
  • учет наработки оборудования,
  • регистрация значений параметров технического состояния,
  • регистрация эксплуатационных состояний оборудования,
  • автоматическое формирование печатных форм (план-графики, дефектные ведомости и т.д.)
  • анализ работоспособности оборудования,
  • анализ эффективности планирования ТОиР,
  • анализ затрат на ТОиР (план/факт).

На нижерасположенном рисунке показана блок-схема информационной технологии АСУ «Поддержки принятия решения», в которую входят следующие три основные компонента:

-база данных;
-база моделей;
-программная подсистема, которая состоит из:

  • системы управления базы данных (СУБД);
  • системы управления базой моделей (СУБМ);
  • системы управления интерфейсом между пользователями.
На нижерасположенном рисунке показана структура и архитектура АСУ «Поддержки принятия решений».
На нижерасположенном рисунке показана блок-схема выбора метода принятия решения в условиях риска и неопределенности АСУ «Принятия решений».
Итак, какой может быть выход в сложившейся ситуации?

В качестве положительного опыта я привожу пример организации системы планирования технического обслуживания и ремонта оборудования Технического центра «ТОиР оборудования с ЧПУ» на одном из машиностроительном предприятий. Разработанная и внедренная Техническим центром система планирования работ по ТОиР оборудования с ЧПУ базировалась на трех основных принципах:

  • использовать системы приоритетов при планировании работ по ТОиР оборудования;
  • совмещать систему планирования ТОиР оборудования с ЧПУ на основе ППР и планирования по техническому состоянию;
  • планировать только то, что можно запланировать.

Основные механизмы системы планирования ТОиР оборудования с ЧПУ

Планирование ТОиР оборудования с ЧПУ осуществляется на плановый и прогнозный год. Структура показателей и основания для планирования работ по ТОиР оборудования с ЧПУ представлены на нижерасположенных рисунках.
Интеллектуальная АСУ « Подготовки принятия решений», разработанная специалистами Технического центра «ТОиР оборудования с ЧПУ» обладает возможностью сбора и обработки групповых суждений экспертов и специалистов. Где эксперты и специалисты Технического центра имеют возможность в режиме реального времени обсуждать возникшие проблемы на станках с ЧПУ, выдавать решения и выдавать заключения по возникшим проблемам, администратору, который редактирует исходные данные задачи.

При этом АСУ « Подготовки принятия решения» анализирует предлагаемые решения и предлагает наиболее предпочтительное, основанное на принципах большинства, принципе Парето, расчете среднего геометрического отдельных решений.

Особенности АСУ «Поддержки принятия решений»

Основной особенностью АСУ «Поддержки принятия решения» является наличие в ее архитектуре информационной подсистемы "Экспертная подсистема поддержки принятия решений", которая ориентирована на автоматизацию процедур анализа проблемных ситуаций и выбора эффективных решений.

Выделим особенности экспертной подсистемы поддержки принятых решений:

  • обеспечивает проведение расчетов для обоснования альтернатив на основе экономико-математических методов и моделей с использованием экспертных оценок специалистов;
  • содержит множество математических методов и моделей (в конкретной реализации около 50) в отличие от большинства СППР, использующих, как правило, один метод принятия решения;
  • включает методы принятия решений в условиях неопределенности и риска, предусматривающие моделирование проблемных ситуаций принятия решений;
  • содержит базу знаний: набор правил выбора соответствующих моделей и методов принятия решений для обоснования альтернатив в зависимости от конкретной реализации элементов поставленной задачи;
  • осуществляет процедуру поиска метода принятия решения путем выбора пользователем ответа (из предлагаемого набора ответов) на вопросы, задаваемые системой, об элементах задачи принятия решений.

На нижерасположенном рисунке показана архитектура экспертной подсистемы поддержки принятия решений.
Экспертная подсистема поддержки принятия решений включает в себя:

-Подсистему оперативного интерактивного общения с пользователями в составе:

  • модуля решения проблемных ситуаций;
  • модуля принятий решения;

-Подсистему приложений в составе:

  • модуля оперативного анализа и генерации отчетности,
  • модуля извлечения знаний.

Подсистема интерактивного общения с пользователем предназначена:

  • для обеспечения средствами авторизации доступа пользователей;
  • для графического ввода/вывода информации и отчетов;
  • для одновременного доступа нескольких пользователей к системе через веб-браузер.

Разработанная Техническим центром «ТОиР оборудования с ЧПУ» информационная экспертная подсистема «Поддержки принятия решений» была ориентирована на автоматизацию процедур анализа проблемных ситуаций и выбора эффективных решений по повышению эффективности работы оборудования с ЧПУ и подразделений Технического центра.

Из-за специфики работы подразделений Технического центра «ТОиР оборудования с ЧПУ» в информационную экспертную «подсистему «Поддержки принятия решений» были введены нижеперечисленные расчетные функции:

  • обеспечения проведения расчетов для обоснования альтернативных решений, на основе экономико-математических методов и моделей с использованием экспертных оценок специалистов Технического центра;
  • обеспечения содержания множества математических методов и моделей (в конкретной реализации в настоящее время применяются около 30);
  • включения методов принятия решений в условиях неопределенности и риска, предусматривающие моделирование проблемных ситуаций принятия решений;
  • содержания базы знаний с набором правил выбора соответствующих моделей и методов принятия решений для обоснования альтернативных решений в зависимости от конкретной реализации элементов поставленной задачи;
  • осуществления процедур поиска метода принятия решения путем выбора пользователем ответа (из предлагаемого набора ответов) на вопросы, задаваемые системой, об элементах задачи принятия решения;

Рассмотрим пример выработанных решений АСУ «Поддержки принятий решений» для повышения эффективности работы оборудования с ЧПУ.

На нижерасположенном рисунке показана динамика повышения эффективности работы оборудования с ЧПУ на предприятии за счет:

-изменения ремонтного цикла оборудования с ЧПУ, исходя из его фактического технического состояния;
-изменения планов работ по ТОиР оборудования с ЧПУ;
-применения удаленного мониторинга технического состояния узлов оборудования с ЧПУ;
-применения двухступенчатой диагностики узлов оборудования с ЧПУ.
При расчете данной таблицы показатели эффективности работы оборудования с ЧПУ за 2013 год приняты базовыми для дальнейших расчетов.

На нижерасположенном рисунке показаны показатели эффективности работы оборудования с ЧПУ за 2013 год, которые приняты базовыми.
Где:

-726930 часов, это календарное время возможной работы оборудования с ЧПУ;
-600451 часов (82%), это плановое время работы оборудования с ЧПУ;
-82264 часов (12%), это плановое время для проведения работ по ТОиР оборудования с ЧПУ;
-43615 часов (6%), это плановое время для устранения аварий.

Для повышения эффективности работы оборудования с ЧПУ и подразделений Технического центра и его сотрудников на основе полученных от АСУ «Поддержки принятий решений» предложений в период с 2013 года по 2018 год были выполнены различные работы.

В 2013 году выполнили следующие работы:

  • внедрили стратегию ТОиР оборудования с ЧПУ -ППР по фактическому состоянию до 200 единиц оборудования с ЧПУ;
  • усовершенствовали АСУ «ТОиР оборудования с ЧПУ», для чего увеличили штатную структуру Бюро «АСУ ТОиР оборудования с ЧПУ»;
  • организовали в структуре Технического центра «ТОиР оборудования с ЧПУ» бюро «Мониторинга и диагностики»;
  • изменили методику планирования работ по ТОиР оборудования с ЧПУ;
  • провели капитальный ремонт с глубокой модернизацией 14 станкам с ЧПУ.

В 2014 году выполнили следующие работы:

  • организовали в структуре Технического центра «ТОиР оборудования с ЧПУ» централизованное бюро по ремонту мотор-шпинделей;
  • провели капитальный ремонт с глубокой модернизацией 16 станкам с ЧПУ.

В 2015 году выполнили следующие работы:

  • внедрили смешанную стратегию ТОиР оборудования с ЧПУ ППР по техническому состоянию с прогнозированием надежности и остаточного ресурса;
  • внедрили в АСУ «ТОиР оборудования с ЧПУ модуль «Анализ эффективности работы оборудования с ЧПУ и подразделений Технического центра «ТОиР оборудования с ЧПУ»;
  • внедрили АСУ «Мониторинг технического состояния узлов оборудования с ЧПУ»;
  • провели капитальный ремонт с глубокой модернизацией 16 станкам с ЧПУ.

В 2016 году выполнили следующие работы:

  • внедрили автоматизированную систему контроля качества за процессом выполнения работ по ТОиР;
  • внедрили в эксплуатацию централизованный участок по ремонту ШВП;
  • провели капитальный ремонт с глубокой модернизацией 17 станкам с ЧПУ.

В 2017 году выполнили следующие работы:

  • внедрили в эксплуатацию централизованный участок по ремонту элементов гидравлики;
  • внедрили в эксплуатацию централизованный участок по ремонту электронных блоков, приводов, измерительных систем и датчиков;
  • провели капитальный ремонт с глубокой модернизацией 17 станкам с ЧПУ.

В 2018 году выполнили следующие работы:

  • внедрили результаты совместной работы с предприятиями разработчиками систем и приборов диагностики технического состояния узлов оборудования с ЧПУ;
  • провели капитальный ремонт с глубокой модернизацией 17 станкам с ЧПУ.

На нижерасположенном рисунке показана таблица достигнутых результатов работы оборудования с ЧПУ В 2018 году.
  • 928932 часа, это календарное время возможной работы оборудования с ЧПУ на начало 2018 года;
  • 761725 часов (82%), это плановое время работы оборудования с ЧПУ;
  • 111472 часа (12%), это плановое время для проведения работ по ТОиР оборудования с ЧПУ;
  • 55735 часов (6%), это плановое время для устранения аварий;
  • 871338 часов (94%), это фактическое время работы оборудования с ЧПУ;
  • 27623 часа (3,8%), это время для проведения работ по ТОиР оборудования с ЧПУ;
  • 17446 часов (2,4%), это время для устранения аварий

Рассмотрим другой пример формирования даты начала аварийного ремонта оборудования с ЧПУ с помощью АСУ «Поддержки принятий решений».

На нижерасположенном рисунке показана схема сформированной даты начала аварийного ремонта станка с помощью АСУ «Принятия решений».
При эксплуатации станок с ЧПУ может иметь три параметра технического состояния:

-номинально-рабочее;
-предаварийное;
-аварийное.

При эксплуатации станок, имеющий номинально-рабочее техническое состояние, подвергается контролю технических параметров через равные промежутки времени (по графику).

При ухудшении параметров технического состояния станка, он переходит в предаварийное состояние и подвергается постоянному контролю с помощью удаленной АСУ «Мониторинг».

В тоже время бюро материально-технического снабжения (МТС)получает заявку на приобретение аварийного узла.

Бюро МТС находит поставщика, узнает возможные сроки поставки и приступает к оформлению договора.

Конструкторское бюро проектирует чертежи узла.

Планово-производственное бюро прорабатывает возможность изготовления узла на предприятии. Его стоимость и время изготовления.

На основании вышеуказанных данных АСУ «Поддержки принятий решений» предлагает несколько решений о возможной дате начала и окончания аварийного ремонта.

Но для реального принятия решений АСУ «Принятия решений» на основе данных необходимо проделать большую работу по сбору этих данных и их очистке, иначе выводы, сделанные на основе грязных данных, искажаю принятое решение. Основная проблема лежит не в плоскости разработки алгоритмов и написания программ, а в плоскости операционных стратегий: как создать коллектив, который будет способен использовать новые технологии и с их помощью повышать эффективность собственного труда и в общем эффективность работы Технического центра двигаться вперед. Эта задача гораздо более сложная, и она лежит в плоскости операционных моделей, организационных структур, компетенций персонала и того, как заставить себя п и персонал перейти на новый уровень.

В результате усовершенствования работы АСУ «Принятие решений» специалистами Технического центра был разработан и внедрен модуль «Контроля выполнения решений», с помощью которого:

- выявлялись отклонения от заданий, сформулированных в решениях;
-определялись причины отклонений.

Функции, которые решаются с помощью модуля «Контроля выполнения решений»:

  • Диагностическая функция, является главной и служит для определения подлинного состояния дел.
  • Функция обратной связи служит поступлению информации руководителям Технического центра «ТОиР оборудования с ЧПУ» о ходе выполнения поставленных задач. То есть руководители Технического центра имеют возможность постоянного влияния на ход выполнения работы.
  • Ориентирующая функция, которая проявляется в том, что те выполняемые решения, которые чаще контролируются руководителями Технического центра, как бы сами собой приобретают особое значение в сознании исполнителей и направляют их усилия в первую очередь на решения проблем с аварийным станком или проблем повышенного внимания руководства. Из моего опыта могу сказать то, что вопросы, которые выпадали из моего поля зрения почти никогда не решались подчинёнными.
  • Стимулирующая функция служит для выполнения и вовлечения в процесс ТОиР оборудования с ЧПУ всех неиспользованных резервов и в первую очередь резервов человеческого фактора.
  • Корректирующая функция служит для введения уточнений в решения, выдаваемые АСУ «Принятие решений» на основе данных контроля.

Для понятия и значения проблемы в процессе принятия управленческого решения специалисты Технического центра проводят диагностику возникших проблем с помощью анализа основных причинно-следственных связей конкретной возникшей ситуации.

Существует два способа рассмотрения возникших проблем:

-во-первых, проблемой считается ситуация, когда поставленные цели не достигнуты;
-во-вторых, проблемой считается ситуация, когда потенциальные возможности не достигнуты, то есть что-то должно было произойти, но не произошло.

Диагноз проблем выполняется в несколько этапов:

  • установление причин появления отклонений в работе оборудования с ЧПУ;
  • сбор и анализ внутренней и внешней информации об истории подобных неисправностей на оборудовании с ЧПУ данной модели;
  • выявление информации из полученных данных состояния узла станка за последний год.
  • выявление причин возникновения проблемы, определение основной причины и анализ ее появления.

Результатом будут ответы, сформированные АСУ «Поддержание принятий решений» на следующие вопросы:

  • Насколько сильно состояние неустойчивой работы узла оборудования?
  • Насколько оперативно следует устранить проблему?
  • В чем состоят причинно-следственные взаимосвязи?
  • Какие действия привели к аварийной ситуации?
  • Анализ проблемы.

На этом я заканчиваю данную статью о работе АСУ «Поддержки принятий решений»

При написании данной статьи я использовал следующие материалы:

1. Материалы, опубликованные в открытой печати в интернете.
2. Материалы опубликованных собственных статей.
3. Материалы собственных докладов на научно-технических конференциях.
4. Материалы Технического центра по организации и внедрению АСУ «Поддержки принятия решений».
СТАТЬИ