Автоматизированная система оценки эффективности эксплуатации оборудования на полиграфических предприятиях

Высокий уровень автоматизации различного вида современного полиграфического оборудования обусловил основное направление развития и совершенствования полиграфического производства, связанное с комплексной интеграцией различных этапов технологического процесса производства и возможностью комплексного контроля и управления всеми процессами в целом.

Актуальность проблемы

Актуальность диссертационной работы связана с развитием полиграфической отрасли за последнее десятилетие. Насыщение полиграфических предприятий высоко автоматизированным полиграфическим оборудованием, а также значительный рост числа типографий обусловили повышение конкуренции на рынке полиграфических услуг. Относительная доступность различных гипов полиграфических машин, отняли у большого ряда типографий конкурентно способное преимущество на выполнение отдельных видов специализированных закаюв. Таким образом, наличие нового высокоавтоматизированного оборудования на полиграфическом предприятии не гарантирует высокой рентабельности производства. Высокие затраты, конкуренция, а также дифференциация спроса на различную полиграфическую продукцию приводят к постоянным колебаниям производственно-технических параметров изданий. Отсутствие рационального управления за счет оптимального планирования и эффективного использования оборудования и труда рабочих, приводит к существенным экономическим потерям. При этом главной целью оптимизации производства является эффективное использование различных элементов производства для достижения наибольших результатов при минимальных затратах.

В связи с этим значительно возрастает актуальность совершенствования методов планирования и управления полкграфическшд производством, которое невозможно без наличия оперативной информации о текущем состоянии производства и оценки эффективности эксплуатации парка технологического оборудования на полиграфическом предприятии.

Таким образом, представляется целесообразным проведение исследований в области построения автоматизированной системы оценки эффективности эксплуатации полиграфического оборудования и оценки эффективности работы полиграфического предприятия.

Однако на пути разработки и внедрения таких систем в типографиях стоит ряд препятствий, которые связаны, во-первых, в отсутствии четкой методики оценки эффективности производства, большого разнообразия оборудования, как по видам, так и по степени его автоматизации, разнообразный перечень выпускаемой продукции, а также отсутствие норм выработки для современного оборудования!

Для решения поставленных задач необходимо выработатьперечень технико-эксплуатационных показателей полиграфического оборудования, служащих для оценки эффективности эксплуатации машин и комплексно! о

J т показателя эффективности производства, лишенного вышеперечисленны < недостатков, а также разработать автоматизированную систему по сбор} обработке и расчету необходимых показателей эффективности. Па oeii<.>, rj этого сформулируем цель диссертационной работы.

Цель диссертационной работы — разработка автоматизированной системы и методов оперативной оценки эффективности эксплуатации технологического парка оборудования полиграфического предприятия на основе технико-эксплуатаиионных показателей работы машин.

В ходе выполнения диссертационной' работы были поставлены и решены следующие задачи.

Основные задачи исследования:

1. Обзор методов оценки эффективности функционирования полиграфических предприятий и эксплуатации технологического парка оборудования.

2. Обзор АИС и АСУ, применяемых в типографиях.

3. Обоснованный выбор технико-эксплуатационных показателей работы полиграфического оборудования.

4. Создание математической модели эффективности эксплуатации оборудования с учетом и без учета влияния факторов внешних воздействий.

5. Разработка алгоритмического обеспечения и структуры автоматизированной системы.

6. Обоснование практического применения ' разработанной автоматизированной системы и методики оценки. и (

Предметом исследований являются:

— технико-эксплуатационные показатели работы полиграфического оборудования;

— технологический процесс полиграфического производства-" «•

— математические модели эффективности экептуг/гаидхъ полиграфического оборудования;

— автоматизированные системы типографий;

— комплексный показатель оценки эффективности работы полиграфического предприятия;

— методы построения автоматизированной системы оценки эффективности работы типографии.

В течение ряда лет диссертант занимался вопросами эксплуатации оборудования и средств автоматики в полиграфии. В ходе проведенных исследований’былй решены следующие основные задачи:

— проведено экспериментальное исследование процесса эксплуатации полиграфического оборудования в ряде типографий;

— проведена обработка экспериментальных данных;

— найдены основные статистические эксплуатационные показатели

I' ¦ работы полиграфических машин;

— составлены имитационные модели функционирования комплексов оборудования в типографиях;

— найдены основные технико-эксплуатационные показатели оборудования, влияющие на показатели эффективности их работы;

— разработана методика оперативной оценки эффективности эксплуатации полиграфического парка оборудования в типографии на основе технико-эксплуатационных показателей;

— разработана структура автоматизированной информационной системы оценки эффективности работы полиграфического предприятия иа> основе оперативных баз данных.

Согласно экономическому словарю под эффективностью понимаемся. относительный эффект, результативность процесса операции проекта, < «определяемые как отношение эффекта, результата к затратам, расходам, обусловившим, обеспечившим процесс его получения. При этом под эффектом понимается достигаемый результат в его материальном, денежном выражении.

Автор диссертации использует понятие «эффективность» как некоторую характеристику качества эксплуатации парка технологического оборудования, имеющегося в наличии у полиграфического предприятия.

Под оборудованием будут пониматься машины, непрерывно участвующие в производственном цикле на этапе допечатной, печатной и послепечатной стадии полиграфического производства (формно-выводные устройства, печатные машины, брошюровочно-переплетное оборудование).

Методы исследования и научная новизна работы

Экспериментальные исследования выполнялись в ряде типографий с целью сбора данных об эксплуатации полиграфического оборудования в процессе их нормальной работы. Исследованиям были подвергнуты комплексы допечатного, печатного и послепечатного оборудования. Также среди руководителей предприятий, работников планово-финансовых отделов и начальников цехов был проведён экспертный опрос с целью выбора значащих технико-эксплуатационных показателей работы оборудования и показателей эффективности работы полиграфического производства.

При сборе и обработке экспериментальных данных особое внимание уделялось не только временным показателям нахождения оборудования в различных состояниях в процессе его эксплуатации, но и причинах, которые привели его в это состояние. Так как эти причины в свою^{очередь} определяют значение комплексного показателя эффективности производства.

Анализ различных состояний и технико-эксплуатационных показателей, оборудования позволил установить, что математические модели i эффективности работы типографии необходимо составлять, учитывая не только показатели эксплуатации оборудования, но и основные задачи работы полиграфического предприятия. ¦ 4

Для оценки показателя эффективности функционирования предприятия в диссертационной работе впервые одновременно использовались показатели работы оборудования, цели и задачи работы предприятия, а также коэффициенты значимости используемых параметров. То есть рассматривалась задача оперативной оценки эффективности работы предприятия с учетом реальной текущей ситуации.

При построении автоматизированной системы (АС) учитывались недостатки существующих и применяющихся на сегодняшний момент автоматизированных систем управления полиграфическим производством и систем Workflow. Главными требованиями к создаваемой АС были простота реализации и установки в типографии, возможность интеграции с имеющимися автоматизированными системами на предприятии, небольшая стоимость.

В работе также используются методы статистического анализа, метод экспертных оценок, методы оценки эффективности производства, метод структурного анализа и проектирования автоматизированных систем, метод математического и имитационного моделирования.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Предложена математическая модель эффективности эксплуатации полиграфических машин в производственном процессе на основе технико-эксплуатационных показателей их работы.

2. Предложена математическая модель эффективности работы полиграфического предприятия, учитывающая факторы внешних воздействий, а также цели и задачи работы предприятия.

3. На основе разработанных математических моделей и методики оценки представлена структура и алгоритмическое обеспечение г&bdquoавтоматизированной системы типографии, позволяющая производить ^ оперативный контроль и оценку показателя эффективности эксплуатации — < машин и работы предприятия.

Положения, выносимые на защиту:

— математическая модель эффективности эксплуатации оборудования на основе технико-эксплуатационных показателей работы и модель эффективности полиграфического производства с учетом основных целей и задач предприятия;

— структура автоматизированной системы оценки эффективности на основе оперативных баз данных;

— алгоритмическое обеспечение системы оперативного сбора эксплуатационных показателей работы машин.

Практическая ценность

Представленная в диссертационной работе методика оценки эффективности эксплуатации полиграфического оборудования в типографии позволит производить постоянный оперативный контроль над выполнением производственного плана предприятия, выявлять неиспользуемые резервы, отслеживать наличие тренда показателей и определять причину его возникновения. Постоянный сбор, накопление и анализ показателей позволит производить нормирование производства на основе научно-обоснованного подхода.

Внедрение разработанной АС на основе оперативных БД на полиграфическом предприятии позволит производить оперативный контроль над выполнением планов и управленческих решений.

Собранная статистическая информация позволит производить научное обоснование текущих и перспективных планов при планировании производства.

Сбор статистической информации с различных предприятий с установленной АС позволит выработать отраслевые нормы выработки на различном оборудовании при различных технологических операциях, а также постоянно обновлять их при появлении нового оборудования и изменении технологии производства на различных производственных стадиях полиграфического производства.

Использование АС на основе оперативных БД даст возможность контролировать состояние парка машин в режиме on-line.

Наличие актуальной технико-эксплуатационной информации позволит выявить резервы повышения эффективности производства в области совершенствования эксплуатации оборудования.

Составленные математические модели эффективности эксплуатации оборудования позволят произвести моделирование и оценить изменение показателя эффективности производства при изменении основных приоритетов эксплуатации, а также изменении степени значимости представленных технико-эксплуатационных параметров.

Наличие точной информации о времени работы оборудования, затраченных производственных и трудовых ресурсах позволит осуществить точный расчет себестоимости продукции и заработной платы оператора оборудования.

Предлагаемые в диссертационной работе варианты внедрения АС как модуля, дополняющего существующую на предприятии АСУПП. так и отдельной системы существенным образом повышают удобство и простоту установки системы в типографии любого уровня. Информация, поступаемая из АС, может быть использована руководством предприятия, начальниками производственных и структурных подразделений, а также сотрудниками планово-финансового отдела.

Научные исследования, представленные в диссертационной работе, доведены до практического использования. Математические— модели эффективности функционирования типографии отличаются наглядностью Расчет необходимых параметров может осуществляться аналитическим численным методом с применением программных средства'-Анализ функционирования полиграфического предприятия с применением разработанной методики оценки и АС нагляден, удобен и доступен для применения.

Апробация работы

Положения диссертации докладывались на научно-технических конференциях аспирантов и молодых ученых Московского государственного университета печати (2008, 2009).

Результаты диссертации используются в учебном процессе при чтенлп курса лекций и проведении лабораторных занятий по курсу «Эксплуатация средств автоматики в полиграфии» в Московском государственном университете печати. На кафедре «Автоматизации полиграфического производства» подготовлены учебно-методические пособия.

Автор работы имеет — 10 научных статей по теме диссертационной работы, в том числе и в журналах, рекомендованных ВАК РФ:

1. Богомолов, Г. В. Автоматизированный подход к оценке эффективности применения технологического парка оборудования на полиграфическом предприятии // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела. — 2008. -№ 3. С. 118−123.

2. Богомолов, Г. В. Разработка модуля «Идентификация» для автоматизированных систем управления /' Г. В. Богомолов, А. Е. Иванова // Вестник МГУП. — 2007. — № 4. С.66−74.

3. Богомолов, Г. В. Сравнительный анализ автоматизированных систем документооборота и Workflow в полиграфическом производстве / Г. В. Богомолов, А. Е. Иванова // Вестник МГУП. — 2006. — № 0. С.95−100.

4. Богомолов, Г. В. Разработка методики подбора оптимального’печатно! о оборудования для задач оперативной полиграфии и цифровой печати / Г. В. Богомолов // Вестник МГУП. — 2005. -№ 11. С. 21 -22.

5. Богомолов, Г. В. Влияние надежности на производительность цифровых печатных машин /' Г. В. Богомолов, А. Е. Иванова // Вестник МГУП. -2006.-№ 9.-С. 100−110.

6. Богомолов, Г. В. РТдентификация рулонной офсетной печатной машины GEOMAN с помощью пакета имитационного моделирования ARENA / Г. В. Богомолов, А. Е. Иванова /7 Вестник МГУГ1. — 2008. — № 1. С. 116−129.

7. Богомолов, Г. В. Основные аспекты создания автоматизированной системы оценки эффективности использования оборудования в типографии / Г. В. Богомолов // Вестник МГУП. — 2008. — № 1." С.22−27.

8. Богомолов, Г. В. Построение автоматизированной информационной системы для оценки эффективности 'функционирования предприятия / Г. В. Богомолов // Вестник МГУП. — 2008. — № 5. С.45−48.

9. Богомолов, Г. В. Оценка эффективности производства полиграфического предприятия / Г. В. Богомолов // Вестник МГУП. — 2009. -№ 3.-С.45−51.

10. Богомолов, Г. В. Оценка эффективности использования оборудования с применением систем имитационного моделирования / Г. В. Богомолов // Вестник МГУП. — 2009. — № 3, — С.34−44.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4

1. Разработка автоматизированной системы оценки эффективности работы полиграфического предприятия строилась с соблюдением ГОСТ и методических рекомендаций по созданию автоматизированных систем.

2. Автоматизированная система состоит из программной и аппаратной части. Аппаратная составляющая АС служит для автоматизированного сбора эксплуатационных показателей работы оборудования, программный модуль реализует расчет показателей эффективности.

3. При разработке структуры автоматизированной системы учитывались особенности построения типографий и применяемых информационно-управляющих систем.

4. Разработанная автоматизированная система сбора информации позволяет работать с различными видами и типами оборудования разного уровня автоматизации. Установка системы не требуй г конструктивных изменений в оборудовании.

5. При разработке алгоритмов работы АССИ учитывались особенности режимов работы полиграфических машин.

6. Разработанная система позволяет взаимодействовать с информационно-управляющими системами, применяемыми в типографиях.

7. Анализ показал, что разработанная АС и ее алгоритмическое обеспечение хорошо сочетается с многообразием парка полиграфического оборудования и позволяет обеспечить расчет и оценку эффективности эксплуатации оборудования и работы предприятия по представленным математическим моделям.'

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Выполнен обзор методов оценки эффективности работы полиграфических предприятий и эксплуатации технологического парка оборудования. Применяемые методы оценки эффективности работы полиграфических предприятий базируются на экономических показателях, не учитывающих технико-эксплуатационные параметры работы машин. Оценка эффективности эксплуатации оборудования в типографиях не производится по причине отсутствия соответс твующих методик оценки.

2. Произведен анализ структуры полиграфических предприятий и особенностей эксплуатации оборудования в типографиях, проанализировано применение информационно-управляющих систем полиграфическим производством. Используемые на полиграфических предприятиях автоматизированные информационно-управляющие системы не позволяют произвести комплексную оценку эффективности работы предприятия и контролируют, как правило, только выполнение производственного плана.

3. Выявлен комплекс значащих технико-эксплуатационных показателей работы оборудования, характеризующих эффективность их эксплуатации на производстве. Показана универсальность подобранных показателей для применения в математической модели. Оценку эффективности эксплуатации оборудования предложено производить на основе расчета экстенсивных и интенсивных показателей работы машин.

4. Построена математическая модель оценки эффективности эксплуатации оборудования без учета влияния факторов внешних воздействий.

5. Построена математическая модель оценки эффективности работы предприятия, учитывающая цели и задачи предприятия, а" также влияние факторов внешних воздействий (отказы оборудования, отсутствие заказов, бракованные материалы и др.).

6. Представлена структура АС оценки эффективности эксплуатации оборудования на основе оперативных БД, учитывающая особенности применяемого парка оборудования и АСУПП.

7. Разработаны алгоритмы взаимодействия АС с управляющим персоналом и технологическим оборудованием для различных типов машин. I — «t