7.6.1. Перспективные методы и средства информационной поддержки систем обеспечения качества продукции
7.6.1. Перспективные методы и средства информационной поддержки систем обеспечения качества продукции
В условиях современного рынка перед российскими предприятиями, ориентированными как на внутренний рынок сбыта, так и на внешний, особенно остро встает проблема создания и внедрения систем обеспечения качества (СОК) производимой продукции, удовлетворяющих международным стандартам.
Система обеспечения качества любого предприятия – комплекс методических и организационных мероприятий, зависящих и опирающихся на производственную информацию, возникающую на всех жизненных циклах продукции. Поэтому важную роль в функционировании систем обеспечения качества выполняют средства информационной поддержки, а именно вычислительная техника, телекоммуникационное оборудование и соответствующее программное обеспечение.
Информационная поддержка какого-либо сложного процесса представляет собой разветвленную цепь различных информационных потоков, описывающих производственный процесс на разных его стадиях. Информация обрабатывается по заданному алгоритму либо человеком, либо с помощью интерфейсов «человек – машина», т. е. для получения и обработки информации применяются средства связи и вычислительная техника. Причем степень автоматизации обработки информационных потоков на той или иной стадии процесса зависит не только от целесообразности применения вычислительной техники на этом участке, но и от физической возможности предприятия автоматизировать этот участок, т. е. оснастить его аппаратными и программными средствами, обеспечить обученным персоналом и т. п. Естественно, что предприятие само определяет для себя ту или иную схему применения вычислительной техники, в зависимости от текущего состояния своих ресурсов, но эта схема может меняться с течением времени. Это означает, что схема взаимодействия различных средств информационной поддержки производственного процесса не может быть окончательной, она должна постоянно трансформироваться и видоизменяться в зависимости от возможностей и потребности предприятия, но при этом изменения в различных звеньях этой цепочки не должны существенно влиять на работоспособность всей схемы в целом.
Проблема постоянной трансформации применяемой схемы автоматизации производственных функций может быть решена включением в структуру информационной поддержки производственных процессов, методики и средств проектирования самой структуры поддержки. Это позволяет предприятию-потребителю не только применять готовые решения в области автоматизации производственных функций, но и строить собственную индивидуальную схему взаимодействия различных аппаратных и программных средств информационной поддержки, определять перечень информационных потоков, связывающих эти средства, и алгоритмы их обработки.
Таким образом, построение информационной поддержки любого сложного производственного процесса, а таковым и является система обеспечения качества, разбивается на два главных этапа: проектирование модели информационной поддержки и подключение на основе модели соответствующих средств поддержки. Проектирование информационной поддержки системы обеспечения качества разбивается на следующие операции:
• построение описания объекта информационной поддержки, чтобы определить функции, выполняемые объектом, схему взаимодействия различных структурных подразделений предприятия при выполнении этих функций, алгоритмы выполнения функций;
• определение информационных потоков, источником и потребителем которых является объект поддержки и все его составные части;
• определение структуры этих потоков;
• генерация баз данных с заданной структурой;
• построение схемы работы с базами данных в соответствии с описанием объекта.
Эти операции базируются на четком представлении потребителя о том, какие именно функции системы обеспечения качества он собирается автоматизировать, какими аппаратными и программными средствами он располагает или планирует использовать.
Условно этапы проектирования информационной поддержки системы обеспечения качества изображены на рис. 7.4.
Описание объекта информационной поддержки. Система обеспечения качества продукции – комплексная, состоящая из набора организационных, профилактических, контролирующих и методических мероприятий, предназначенных для обеспечения требуемых потребительских свойств производимой продукции. В то же время каждое предприятие обладает набором уникальных особенностей, т. е. теми параметрами, которые отличают его даже от родственных предприятий, а именно степенью оснащенности производственными ресурсами, номенклатурой производимой продукции, организационной структурой и т. п. Точно так же система обеспечения качества этого предприятия будет отличаться от прочих систем, и, следовательно, в вопросах описания большинства функций системы для каждого предприятия необходимо применять индивидуальный подход.
Многие предприятия так или иначе автоматизируют свою производственную деятельность. И, естественно, в системе обеспечения качества используется производственная информация, полученная с помощью средств автоматизации, т. е. некоторые функции системы обеспечения качества являются объектом автоматизации. Говоря об объекте автоматизации, мы предполагаем, что можно автоматизировать большую часть функций системы,
поэтому под объектом информационной поддержки понимается вся система обеспечения качества. Но это не означает, что на этапе проектирования схемы информационной поддержки потребитель обязан детально описать все функции системы обеспечения качества, а не только те, которые он реально хочет и может автоматизировать. В этом случае полное описание системы будет, безусловно, полезно для представления общей структуры системы обеспечения качества, но избыточно для решения задачи автоматизации какой-то функции системы. Поэтому, хотя мы и говорим, что объектом информационной поддержки является система обеспечения качества, мы подразумеваем, что обязательное прохождение всех этапов проектирования схемы информационной поддержки (например создание структур баз данных) необходимо только для автоматизируемых функций системы. Каждое предприятие самостоятельно выбирает для себя ту или иную степень автоматизации, в зависимости от своих возможностей и потребности. Следовательно, от этой потребности будет зависеть и степень детализации в описании объекта информационной поддержки, которая может меняться с течением времени. Но это не означает, что при изменении ситуации при решении задач автоматизации функций системы обеспечения качества потребителю необходимо начинать проектирование схемы информационной поддержки заново. Он должен иметь возможность пользоваться результатами своих предыдущих разработок. Поэтому при описании объекта информационной поддержки должна применяться методология, обеспечивающая:
• полноту и достоверность представления объекта поддержки в рамках решаемых объектом задач;
• корректность выполняемых объектом действий;
• достаточность информации для решаемых объектом задач;
• устойчивость к внесенным в описание изменениям и дополнениям;
• открытость для вмешательства пользователей;
• независимость от разработчиков при эксплуатации;
• лояльность к используемым вычислительным средствам.
Применение расширенной методологии IDEF для анализа и реинжиниринга бизнес-процессов в производственных и организационных системах. Одним из возможных путей решения данной проблемы является применение технологии анализа и реинжиниринга бизнес-процессов (Business Process Reenginiring – BPR) – составной части комплекса информационных технологий CALS (Continuous Acquisition and Life-cycle Support).
Понятие BPR может быть определено как фундаментальное переосмысление и перепроектирование бизнес-процессов с целью существенного повышения эффективности деятельности предприятия: сокращения затрат, повышения качества и сокращения сроков выполнения заказов. В свою очередь, понятие CALS определяется как комплекс информационных технологий повышения эффективности бизнеса на основе совместного использования коммерческих и технических данных в ходе жизненного цикла некоторого продукта. В целом технологии CALS предназначены для анализа или разработки бизнес-процессов поддержки жизненного цикла некоторого продукта, в который вовлечено n участников, а затем организации эффективного информационного взаимодействия между ними. Помимо технологий BPR, CALS включает в себя стандарты и технологии электронного документооборота, электронной коммерции и совместного использования данных о продукте (STEP).
Данная задача разработки технологии анализа и реинжиниринга бизнес-процессов представляется актуальной особенно сегодня, в условиях формирования естественной кооперации производственных предприятий, для решения наукоемких задач или выполнения масштабных проектов. Поскольку эффективность возникшей в свое время спонтанно производственной структуры не всегда очевидна, появляется необходимость в технологии макроанализа текущего состояния, выявления принципиальных проблем, их решения, а уже затем разработки эффективной системы информационного взаимодействия составных частей. Технологии CALS позволяют на этапе анализа построить функциональную модель жизненного цикла продукта (или фрагмента жизненного цикла) и уточнить роли, функции и взаимосвязи субъектов создаваемой структуры. Цели очевидны: представить взаимосвязанную деятельность субъектов в виде, пригодном для анализа, выявить их материальные и информационные взаимосвязи и получить бизнес-характеристики процесса, необходимые (по меньшей мере) для сравнения вариантов.
Для решения подобных задач уже несколько десятилетий существует методология SADT (Structure Analysis and Design Technique), разработанная еще в 70-х годах в развитие методов исследования операций и получившая дальнейшее продолжение в методах CASE (Computer Aided System Engineering), IDEF (Integrated Definitions) и CALS (Computer Aided Logistic Support). Естественным толчком к развитию упомянутых методов явились проблемы, возникшие в крупных корпорациях Rockwell, Boeing,
Министерстве обороны США в области управления и анализа эффективности функционирования больших организационных структур в их жизненном цикле, а также вследствие бурного развития компьютеризации деятельности. В частности, стандарты IDEF/0 и IDEF/IX, регламентирующие функциональное и информационное описание больших систем, были разработаны Министерством обороны США для собственных нужд, а уже впоследствии стали достоянием гражданских отраслей, также нуждающихся в методах анализа процессов маркетинга, проектирования, производства и эксплуатации в их взаимосвязи. Возникла логистика – наука об управлении ресурсами организации в ходе жизненного цикла, появилось понятие CALS-информационных технологий логистической поддержки жизненного цикла. При этом стандарты моделирования IDEF/0/IX продолжают развиваться и использоваться как для проектирования, так и для анализа и реинжиниринга больших организационных структур, корпораций, финансово-промышленных групп, вовлеченных в поддержку жизненного цикла некоторого продукта или изделия.
Другой причиной развития данного подхода явились требования стандартов ИCO 9000, касающиеся качества продукции и услуг и их международной сертификации, которые требуют также сертификации «производственных» процессов. Таким образом, электронное документирование процессов в организации стало необходимым условием ее конкурентоспособности на рынке.
Модель IDEF представляет собой структурированное изображение функций производственной системы или среды, информации и объектов, связывающих эти функции (рис. 7.5). Модель отражает деятельность организации и дает ясное представление об информации, перерабатываемой каждой функцией, о том, как и почему это делается, сообщает об ограничениях. Модель строится методом декомпозиции от крупных составных структур к более мелким конкретным. Выделяют уровни декомпозиции: уровень задач/уровень функций/уровень подфункций/уровень операций/уровень переходов. Каждый уровень содержит одноименные элементы декомпозиции (уровень задач – задачи, уровень функций – функции и т. д.). Элементу декомпозиции (узлу модели) соответствуют четыре характеристики: вход/выход/условие/ используемые ресурсы (обозначаемые в терминах IDEF-механизмы (М)). Полученная функциональная модель представляет собой исчерпывающее, формальное, программно-поддерживаемое описание производственной деятельности с указанием всех используемых ресурсов. В конечном итоге на основе функциональной модели (IDEF/0) строится информационная модель IDEF/IX, описывающая производственную деятельность в терминах информационных объектов в их взаимосвязи.
Рис. 7.5
На основе функциональной модели множеству действий (переходов, операций, подфункций, функций) в соответствии с технологией АВС-анализа (Activity Based Costing) ставится в соответствие множество значений затрат. Таким образом, совокупность моделей IDEF/0 и АВС представляет собой бизнес-описание производственной деятельности, в котором для каждой функции, подфункции или операции указываются затраты на ее выполнение.
Функциональная модель системы обеспечения качества. Моделирование любой сложной системы или процесса выполняется в несколько этапов.
Этап 1: определение объекта, описываемого моделью;
Этап 2: определение целей и задач, выполняемых моделью;
Этап 3: построение модели системы;
Этап 4: определение достаточности модели.
Что такое функциональная модель? Модель – это некоторое толкование, представляющая собой систему функций, взаимодействующих через информационные потоки данных. Эффективность любой сложной системы непосредственно зависит от нашей способности описать весь комплекс проблем, требующих разрешения; указать, какие функции системы должны быть автоматизированы; определить точки интерфейса человек-машина; указать, как взаимодействует система со своим окружением. Иными словами, этап описания системы является критическим для высококачественной системы.
Что должна описывать функциональная модель системы обеспечения качества продукции? В соответствии с ИСО 9000 система обеспечения качества предприятия должна содержать 20 элементов, документированных и поддерживаемых предприятием в виде процедур, инструкций и т. п. Естественно, что модель системы обеспечения качества продукции должна описывать эти стандартные элементы с нужной степенью детализации. Каждый элемент системы обеспечения качества определяется набором действий и процедур, выполняемых конкретными подразделениями или персоналом. Эти действия регламентируются инструкциями, сложившейся на предприятии практикой, нормативными документами и т. п. Действия выполняются на основе различного рода производственной информации, возникающей на различных стадиях производственного процесса. Действия, регламентирующая информация и производственные данные и являются элементами функциональной модели.
Какова цель построения модели? Например, мы хотим построить модель системы обеспечения качества для того, чтобы выяснить, какие подразделения предприятия должны выполнять различные функции в системе обеспечения качества с тем, чтобы определить перечень документов по качеству, необходимых каждому подразделению. Очевидно, что в этом случае нет необходимости подробно описывать деятельность каждого подразделения. Достаточно определить набор выполняемых функций для каждого подразделения и перечень регламентирующих документов по обеспечению качества, необходимых для выполнения этих функций. Построив такую модель, мы сможем получить перечень исполнителей тех или иных функций системы обеспечения качества, перечень необходимых регламентирующих документов, их поставщиков и адресатов, т. е. мы можем сказать, что цель построения модели достигнута. Если же мы поставим перед собой цель определить, где и каким образом возникают информационные потоки внутри подразделения, для того, чтобы автоматизировать какой-либо участок его деятельности, то описанной выше детализации модели будет недостаточно.
Как строится функциональная модель? IDEF/0-модель того или иного процесса состоит из субъектов моделирования («функций»), потребляющих данные («вход») и формирующих данные («выход») по определенным правилам («управление») и с использованием заданного механизма («механизм»). В данном случае субъектами модели являются те или иные функции системы обеспечения качества (на более высоком уровне), действия подразделений (на более низком уровне детализации), операции персонала по обработке информации (на уровне детализации, необходимом для автоматизации какого-либо процесса). Входами и выходами субъекта модели являются данные, подлежащие фиксации и хранению, т. е. производственные данные, описывающие субъект моделирования. Входом являются данные, на которые распространяется воздействие функции. Выходом являются модифицированные данные, либо новые данные как результат воздействия на исходные данные. Входами и выходами функций могут являться управляющие воздействия на функцию – информация, указывающая функции, что она должна делать, т. е. правила и ограничения при выполнении функции. Управляющей информацией могут служить статусы выполнения производственной операции, признаки прохождения того или иного производственного цикла, признаки наличия той или иной информации и т. п. Механизм выполнения функции определяет, кто и с помощью чего будет выполнять функцию. Механизмами являются физические объекты, например персонал, оборудование, средства связи, программные средства и т. п.
Модель системы имеет древовидную структуру, где каждая ветвь представляет собой более детальное описание ветви высшего уровня. Причем детализируются не только субъекты модели-функции, но и входные и выходные потоки данных.
Как определить достаточность детализации модели? На первых этапах моделирования пользователь определил для себя конечную цель построения такой модели, т. е. где и как он будет использовать эту модель. В приведенном выше примере уровень детализации модели оказался недостаточным для того, чтобы определить информационные потоки внутри подразделения, т. е. конечная цель построения модели не была достигнута. Какой уровень детализации функций модели необходим в этом случае? Например, деятельность какого-либо подразделения предприятия состоит из набора выполняемых подразделением работ, каждый вид работ складывается из деятельности рабочих групп, деятельность группы – из действий персонала и т. д. Завершив описание модели на уровне деятельности подразделения, мы можем проследить, как распределяются работы между рабочими группами, как группы взаимодействуют друг с другом, какие необходимы группам ресурсы, источниками и потребителями какой информации они являются и т. д. Если же и эта ступень детализации не отвечает на поставленные вопросы, необходимо продолжить детализацию модели уже на уровне деятельности рабочих групп подразделения и т. д., пока мы не достигнем конечной цели моделирования.
Информационная модель системы обеспечения качества. Результатом IDEF/0-моделирования является функциональная модель какой-либо производственной системы. Применение IDEF/0-ме-тодологии для создания модели системы обеспечения качества позволяет не только логически связать разнородные функции системы обеспечения качества и задать механизмы выполнения этих функций, но и определить состав информационных потоков, необходимых для выполнения этих функций. Для определения структуры информационных потоков, состав которых определился на этапе функционального моделирования, применяется другая составная часть IDEF-методологии – IDEF/1X-методо-логия.
IDEF/1X-методология позволяет построить информационную модель производственной системы. Информационная модель об-ратна функциональной модели. Субъектами информационного моделирования являются информационные потоки, которые на стадии функционального моделирования выступали в роли связей («входы», «выходы», «управление», «механизм»).
Элементами IDEF/1-модели являются различные производственные сведения, объединенные в базы данных, которые связаны друг с другом таким образом, чтобы обеспечить полноту описания объекта моделирования и всех его составляющих. По сути дела, информационная модель представляет собой описание структур баз данных. На самом нижнем уровне детализации функциональной модели мы определили связи субъектов функциональной модели, которые на стадии информационного моделирования могут быть полями баз данных. Связи функциональной модели более высокого уровня детализации могут обозначать базы определенных производственных данных. На еще более высоком уровне описания базы данных могут объединяться в комплексы и т. д. Определив связи всех уровней детализации функциональной модели, мы получим информационный комплекс баз данных, необходимый для обеспечения информационной поддержки всей системы обеспечения качества или ее элементов.
На информационное моделирование распространяется тот же принцип необходимости и достаточности, что и для функционального моделирования, т. е. информационное моделирование имеет смысл только для тех элементов системы обеспечения качества, описанных в функциональной модели, которые являются объектом автоматизации, и не имеет смысла там, где функциональная модель элемента системы обеспечения качества носит чисто описательный или информативный характер. Таким образом, только пользователь может определить потребность в информационном моделировании и степень его завершенности.
Помимо описания структур баз данных, информационная модель содержит и связи между базами данных, которые описывают способы доступа к полям баз данных и принципы их сортировки.
Создание и поддержка баз данных Результатом функционального и информационного моделирования являются спецификации субъектов функционального моделирования, структуры баз данных и связи между базами данных и функциональными субъектами.
Имея структуру баз данных, можно их построить и поддерживать теми программными средствами обработки баз данных, которые используются на предприятии.
На основе IDEF/0 и IDEF/lX-моделей генерируется программа на языке SQL. Язык SQL – стандартный язык описания данных и запросов к базам данных, поддерживаемый всеми современными СУБД.
Средства информационной поддержки системы обеспечения качества. Выбор программных средств для информационной поддержки системы обеспечения качества иногда является ключевым в проблеме развития автоматизации функций систем обеспечения качества в будущем и эксплуатации автоматизированных участков системы в настоящем. При этом желательно использовать такие программные средства, которые обеспечивают наилучшую совместимость друг с другом, с другими программными средствами, в том числе средствами моделирования, средствами поддержки телекоммуникационного оборудования и локальных вычислительных сетей и т. д.
Современное развитие программного обеспечения идет по пути стандартизации программных средств для обеспечения совместимости их исходных и выходных данных, унификации способов обработки данных, создания единой вычислительной платформы для различных программных приложений. Это особенно актуально при стремительном темпе развития информационных сетей и сетевого оборудования. Признанным лидером на рынке программного обеспечения является компания Microsoft, создавшая операционную среду Windows и разработавшая целое семейство программных приложений, работающих в этой среде. Захватив рынок программного обеспечения для персональных компьютеров, Microsoft вынудила другие компании, разрабатывающие программные продукты, обеспечивать совместимость их разработок с операционной средой Windows. Поэтому среди современных программных средств не составляет труда подобрать для решения задачи информационной поддержки системы обеспечения качества набор программных средств, совместимых друг с другом.
Для решения задач моделирования предлагается использовать программный продукт Design/IDEF.
Этот программный продукт поддерживает IDEF/0 и IDEF/l-моделирование одновременно, обеспечивает разнообразный сервис в процессе моделирования. Он совместим с большинством приложений, наиболее часто используемых пользователями (Word, Excel и т. д.). Кроме этого, он позволяет сгенерировать описание структур баз данных в виде стандартного интерфейса для использования в программных средствах обработки данных. Тем самым можно избежать ручного создания и описания баз данных на этапе использования этих средств для формирования баз данных, применяемых для поддержки системы обеспечения качества.
Семейство программных продуктов, обслуживающих различные базы данных, в настоящее время представлено целым рядом приложений, различным по своему уровню сервиса, скорости обработки, возможности оперировать с большим объемом данных, способностью работать в разветвленных локальных сетях и т. д. Но уровень возможностей и сервиса практически всех продуктов таков, что пользователь избавляется от многих рутинных операций по обслуживанию и поддержке баз данных. Наиболее часто применяются продукты: Access, Oracle, Paradox, Foxbase и т. д. Эти продукты совместимы с Design/IDEF, т. е. позволяют автоматически сгенерировать базы данных нужной структуры. Кроме этого, эти программные средства, как правило, совместимы друг с другом, надежны в эксплуатации, имеют возможности для настройки на работу в нужном потребителю режиме, доступны по цене любому предприятию. Выбор того или иного программного продукта из этого семейства или использование нескольких продуктов одновременно зависит от уровня автоматизации предприятия, объемов обрабатываемых данных, применяемых средств вычислительной техники и сетевого оборудования.
Предлагаемый подход позволяет практически полностью избежать традиционного программирования путем использования средств автоматической генерации информационных структур и применения настраиваемых интегрированных пакетов поддержки документооборота (MS Office, Delphy, Lotus).