Анализ и оптимизация технологического процесса

Для накопления данных по трудозатратам при использовании типовых технологий, определения путей оптимизации работ и постановки серийного производства использовалось сетевое представление графика работ - Гантт диаграмма. Она позволяет определить суммарную длительность работ, оценить критические пути, спланировать распределение людских и материальных ресурсов, провести анализ "что-если" для поиска путей снижения стоимости и суммарного времени работы. Гантт диаграмма - базовое представление проекта в инструментальных средствах планирования работ типа Microsoft Project [165] или Turbo Project [155]. Эти программные продукты позволяют подсчитать загрузку ресурсов, суммарную стоимость работ, как по всему проекту, так и по отдельным этапам, построить оптимальное расписание работ при заданном уровне загрузки ресурсов. Фактические трудозатраты при постановке работ по оцифровке для проектов выполненных в масштабах 1:500 и 1:50 000 на территорию Греции представлены на рис. 2.4. и 2.5 в виде Гантт диаграммы средствами системы Turbo Project.

Задача изменяется в случае, когда от производства единичного экземпляра необходимо перейти к серийному (или мелкосерийному) производству. Как правило, такая задача встает при организации производства однотипных карт. Так, например, территория Греции покрывается 385 листами карт масштаба 1:50 000. На типовом листе карты представляются объекты 400-600 классов (отличающихся условными знаками и структурами атрибутивной информации).

Гантт диаграмма технологического процесса производства листа карты масштаба 1:50 000. приходится от 15 до 40 тысяч объектов. Работа с каждым листом требует от 2 до 6 человеко-недель (на рис. 2.5. - 28 человеко-дней) в среде Arclnfo. То есть, для выполнения полного покрытия территории страны цифровыми данными должно быть организовано производство однотипной продукции в течение достаточно длительного времени - нескольких лет. Близкая ситуация складывается и при создании подробных городских карт.

Для постановки серийных работ на основе сетевого представления была выполнена классификация технологических операций на классы, ранжированные по степени их влияния на общую длительность работ. Экспертным путем была оценена возможность и стоимость затрат на их ускорение. На рис. 2.5., 2.6. представлены варианты создания карты с использованием одного рабочего места и вариант максимального распределения работ в модели неограниченного числа рабочих мест. Логика выполнения отдельных технологических шагов задает ограничение на минимальные блоки. Фактически максимальное число параллельно выполняемых ветвей здесь ограничено 10-12.

Не все параллельные операции сопоставимы по длительности. Выполнение операции "левелинга", минимизирующей как время, так и требуемые на выполнение проекта ресурсы, приводит к следующей схеме выполнения работ (рис. 2.7.).

Таким образом, по данной технологии получаем оценку минимального времени и оптимальное значение объема работы. Время выполнения работ уменьшилось в варианте 2.6. по сравнению с 2.5. в 3.2 раза. Однако стоимость во всех вариантах практически одна и таже, и значительно превышает уровень рыночных цен на продукцию. При использовании базовых ГИС класса Arclnfo для рабочих станций под управлением операционной системы UNIX стоимость одного рабочего места (несколько десятков тысяч долларов) вносит заметный вклад в общую стоимость работ. Дешевле (почти десять тысяч долларов) обходится версия для Windows NT. Для обеспечения конкурентоспособного по стоимости производства необходимо строить технологию с использованием более дешевых и не менее производительных средств, и при этом без потери качества.

При организации серийного производства цифровых карт готовых к использованию средств инструментальных ГИС не хватает. Работы с различными масштабами карт, в разных областях приложений, в условиях отличающихся национальных традиций в производстве карт создают слишком широкий спектр типовых технологий работ для того, чтобы его можно было реализовать в виде единого шаблона технологии. Поэтому штатных средств для поддержания работы строго по заданной технологии в инструментальных ГИС нет. С другой стороны, в рамках единой задачи работы с каждым листом очень близки друг к другу по набору технологических операций, что порождает естественное желание автоматизировать выполнения работ по единой технологии. Для этого, как правило, можно воспользоваться средствами макропрограммирования, предоставляемыми большинством инструментальных ГИС. Отдельный, но немаловажный, вопрос при организации большого потока работы - оценка возможности и организационно-экономической обоснованности разделения технологических операций между несколькими программными продуктами (в нашем случае несколькими ГИС).

Другими словами, современные ГИС хорошо поддерживают исследовательский режим работы, в котором надо выполнить уникальный для объекта набор операций, и режим запроса данных и анализа в системах конечного пользователя. Однако при организации промышленного производства геоинформационной продукции особенное значение приобретает уже не столько сама возможность выполнения отдельных операций, сколько автоматизированная организация их единообразного повторения для каждого создаваемого листа карты, а также контроль за соблюдением требуемых свойств продукции, организация процедур предупреждения и устранения ошибок.

Таким образом, встает задача построения автоматизированной системы управления технологиями производства на базе функциональных возможносшей используемых ГИС. Актуальными являются также сопутствующие задачи проведения анализа того, какие технологические операции недостаточно эффективны или гибки, и разработки соответствующих методических и программных решений. Решению этой задачи и посвящена данная работа, начиная от разработки обобщенной методики создания подобных систем для различных ГИС, и кончая программно-алгоритмической проработкой решений и программной реализацией систем для конкретных технологических задач и программно-аппаратного окружения.

Мы приходим к общей постановке задачи по созданию системы управления технологическим процессом в рамках типового подхода, представленного на рис. 2.1. Модуль управления получает информацию о параметрах процессов обработки, оценивает качество выходной продукции и промежуточных этапов обработки. На основе этой информации он задает последовательность и параметры следующих (или повторных) шагов обработки продукции - в нашем случае создаваемых цифровых данных по листу карты.

Построение модели системы управления естественно начать с анализа технологических процессов создания цифровых карт по типовым технологиям на базе инструментальных ГИС. Такой анализ позволяет в зависимости от решаемых задач определить состав элементов управляемой системы, структуру системы, информационные потоки, организацию автоматизированного контроля качества, оценить возможные направления совершенствования системы.

Цель создания автоматизированной управляющей системы заключается в [45]: сокращении трудозатрат, уменьшении времени подготовки и создания продукции, снижении стоимости на производство продукции, повышении качества создаваемой продукции, повышения коэффициента использования ресурсов системы, предупреждении повреждений (потери данных), повышения устойчивости системы к сбоям технических и программных средств.