Координационное управление предприятиями, создающими электронную компонентную базу двойного назначения
На правах рукописи
КУЦЬКО Павел Павлович
КООРДИНАЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЯМИ,
СОЗДАЮЩИМИ ЭЛЕКТРОННУЮ КОМПОНЕНТНУЮ БАЗУ
ДВОЙНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
05.13.10 – Управление в социальных и экономических системах
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Воронеж – 2008
Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Воронежская государственная лесотехническая
академия».
Научный руководитель доктор технических наук, профессор
Антимиров Владимир Михайлович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Станчев Дмитрий Иванович
кандидат технических наук, доцент
Курипта Оксана Валерьевна
Ведущая организация Федеральное государственное унитарное
предприятие «НИИ Электронной техники»
(г. Воронеж)
Защита диссертации состоится 30 января 2009 г. в 1000 на заседании диссертационного совета Д 212.034.03 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Воронежская государственная лесотехническая
академия» по адресу: 394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, ауд. 348.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежской государственной лесотехнической академии.
Автореферат разослан 29 декабря 2008 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета Е.А.Аникеев
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Уровень развития электронной промышленности (ЭП) РФ определяет научно-технический прогресс в ведущих отраслях экономики и оборонном комплексе. Основные тактико-технические параметры и эффективность применения большинства вооружений и военной техники (ВиВТ) определяется уровнем развития специализированных вычислительных и радиотехнических систем (ВиРТС). В свою очередь он однозначно зависит от характеристик электронной компонентной базы (ЭКБ), на основе которых они создаются.
Специализированные вычислительные и радиотехнические системы являются основой развития систем управления (СУ) военного и гражданского назначения. К ним, в первую очередь, относятся СУ сил ядерного сдерживания (СЯС), ПРО, ПВО, авиационных и космических летательных аппаратов, высокоточного оружия, командных пунктов и т. д., а также, объектов повышенной опасности: атомных электростанций, ядерных реакторов, химических производств, технических комплексов проведения научных исследований и др.
Поэтому развитие отечественной ЭП относится к приоритетному направлению технической политики РФ. В 2006 году по постановлению Правительства РФ разработана и принята программа стратегического развития ЭП. В ней особое значение придается решению проблем разработки и производства современного технологического оборудования с уровнем технических параметров, соответствующему лучшим мировым образцам; необходимой номенклатуры и количества ЭКБ, обладающих повышенной стойкостью к радиационным и электромагнитным излучениям большой интенсивности, в том числе, - сверхскоростных СБИС, комплектов БИС цифровой обработки сигналов, цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей и др.; развитие прорывных технологий – микро-механотроники, наноэлектроники, нейронных систем, однородных вычислительных сред и др.
Изменение методологии автоматизации проектирования и производства изделий микроэлектроники в передовых странах и высокая эффективность ее применения потребовала внесения изменений в структурную реорганизацию предприятий ЭП – создания сети дизайн центров (ДЦ) проектирования СБИС и кремниевых мастерских (КМ) по их производству.
Государство, имеющее развитую сеть ДЦ и КМ, помимо доходов от продажи высокооплачиваемого интеллектуального труда, обретает независимость в создании самых современных ВиРТС в интересах развития всех отраслей хозяйства, в том числе, и оборонной промышленности и прочные позиции в мире. В нашей стране имеются как потребность, так и все предпосылки для создания национальной сети ДЦ и КМ по проектированию и производству СБИС на базе предприятий микроэлектроники и электронных кафедр ВУЗов.
Создание ДЦ и КМ является очень сложной и дорогостоящей проблемой требующей аккумулирования больших финансовых средств, необходимых для их оснащения современной вычислительной техникой и технологическим оборудованием. В соответствии с принятой программой стратегического развития ЭП предусмотрено их выделение из государственного бюджета и создание в ближайшее время нескольких десятков ДЦ и КМ.
Важнейшей задачей обеспечения эффективности работы предприятий ЭП является применение современных информационных технологий (ИТ) для автоматизации управления и реализации процессов создания современной ЭКБ.
Первостепенное значение они имеют в информационных системах координационного управления (КУ) предприятиями ЭП, занимающимися разработкой и производством специальной ЭКБ в интересах оборонного комплекса и для построения ВиРТС управления особо опасных объектов гражданского назначения (далее изделий микроэлектроники двойного назначения). Внедрение данных систем должно обеспечить эффективное взаимодействие предприятий, процесс бездефектного проектирования и производства новых изделий при значительном сокращении сроков их создания.
Поэтому в рамках данной работы поставлена задача создания единой информационной системы КУ базовыми предприятиями ЭП и их взаимодействием при разработке и производстве изделий микроэлектроники двойного назначения.
Диссертация выполнена по программам важнейших работ Министерства обороны (МО). По планам НИР и ОКР «Сердюк», «Бюст», «Изюмовец», «Потометрия» и др. А также в соответствии с межвузовской научно-технической программой И.Т.601 «Перспективные информационные технологии в высшей школе» и научному направлению Воронежской государственной лесотехнической академии (ВГЛТА) - «Разработка средств автоматизации управления и проектирования (в промышленности)».
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является создание единого информационного пространства координационного управления (КУ) разработкой и производством изделий микроэлектроники двойного назначения в ЭП, а также, внедрение и оценка эффективности средств автоматизации управления.
Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:
- проанализировать состояние ЭП и определить задачи повышения эффективности КУ созданием современных изделий электронной техники для применения в специальных условиях эксплуатации на основе ИТ;
- определить целевые задачи, принципы построения и обосновать архитектуру единой информационной системы и структуру унифицированных средств автоматизации КУ предприятиями ЭП, занимающимися разработкой и производством изделий микроэлектроники двойного назначения;
- разработать методику формирования и реализовать унифицированное лингвистическое и информационное обеспечение системы КУ;
- разработать математические модели и алгоритмы КУ базовыми предприятиями и их взаимодействием при реализации специальных проектов разработки и производства изделий микроэлектроники;
- провести программную реализацию математического обеспечения системы КУ;
- внедрить разработанные средства КУ, провести оценку их эффективности и разработать методическое обеспечение.
Методы исследования основываются на теории систем управления, анализа и синтеза вычислительных машин и систем, оптимизации; аппарате вычислительной математики, прикладной статистики; теории построения программ; методах модульного, структурного и объектно-ориентированного программирования; имитационном, структурном, и параметрическом моделировании; экспертных оценках, на вычислительных экспериментах.
Научная новизна. В диссертации получены следующие основные результаты, характеризующиеся научной новизной:
- принципы построения, архитектура, структура программного обеспечения единой информационной системы КУ, обеспечивших создание общей информационной платформы управления отраслью и базовыми предприятиями, отличающихся высокой эффективностью решения задач управления и их оптимизации;
- методы и модели организационного управления базовыми предприятиями ЭП и их взаимодействием при решении целевых задач: мониторинга предприятий ЭП, ведения и непрерывной актуализации нормативно-правовых и руководящих методических материалов, сертификации и лицензирования, проведения конкурсного отбора и ведения проектов, долгосрочного прогнозирования развития ЭКБ двойного назначения. Они отличаются функциональной полнотой и универсальностью, высокой адекватностью отображения процессов управления и принятия решений в реальном времени;
- методика формирования и способы реализации лингвистических и информационных средств системы КУ, обеспечивающих единство методологии сбора, обработки, хранения, представления и обмена данными в рамках отрасли, соответствующих современным технологиям построения информационных систем;
- решения по технической реализации и методика оптимального применения разработанных средств КУ базовыми предприятиями и их взаимодействием, закладывающая основу унификации математического обеспечения средств управления в рамках отрасли и их интеграцию в систему Интернет.
Основные положения, выносимые на защиту:
- принципы построения, архитектура, структура программного обеспечения единой информационной системы КУ;
- методы и модели организационного управления базовыми предприятиями ЭП и их взаимодействием при решении целевых задач;
- методика формирования и способы реализации лингвистических и информационных средств системы КУ;
- решения по технической реализации и методика оптимального применения разработанных средств КУ базовыми предприятиями и их взаимодействием.
Практическая значимость и результаты внедрения. Основным практическим результатом работы является разработка единой информационной системы КУ и типовых программных средств управления базовыми предприятиями ЭП и их взаимодействием при проектировании и производстве ЭКБ двойного назначения. Внедрение разработанных средств подтвердило высокую эффективность предложенных решений.
Созданные средства КУ применяются в ЭП при создании всей номенклатуры ЭКБ двойного назначения. Научные и практические результаты работы положены в основу создания и внедрения обучающих электронных систем в Воронежском государственном техническом университете для проведения лекционных курсов, лабораторных работ, курсового и дипломного проектирования, подготовки аспирантов и докторантов по специальным дисциплинам. Результаты диссертационной работы внедрены в «Управлении развития базовых военных технологий и специальных проектов» Министерства обороны РФ (г.Москва), ОАО «Ангстрем», ОАО «Воронежский завод полупроводниковых приборов - Сборка» (г. Воронеж) и в учебный процесс Воронежского государственного технического университета с большой экономической эффективностью.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на: коллегиях Министерства обороны ряда Министерств РФ, семинарах и совещаниях Научного Совета «Федеральные проблемы создания элементной базы информационно-вычислительных и управляющих систем». Результаты работы докладывались на международных научных конференциях «Системные проблемы надёжности, качества, информационных и электронных технологий» (Москва, 2007), «Математические методы в технике и технологии – ММТТ-20» (Ярославль, 2007), «Теория конфликтов и ее приложение» (Воронеж, 2006); российских конференциях: «Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах» (Воронеж, 2007), «Стойкость» (Москва, 2002, 2006, 2007, 2008), «Интеллектуальные информационные системы» (Воронеж, 2007), «Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве» (Воронеж, 2008).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 35 работ, в том числе в изданиях рекомендованных ВАК 11 статей и монография (лично автором по всем работам выполнено 146с). В работах, опубликованных в соавторстве, личное участие автора заключается в определении цели и задач работы, в выполнении научно-технических исследований, обосновании архитектуры системы КУ, разработке моделей и алгоритмов, анализе их эффективности, в разработке основных элементов средств управления и их внедрения в промышленности.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка использованных источников и приложения. Диссертация изложена на 155 страницах, включая 128 страницы машинописного текста, 9 иллюстраций, список литературы из 117 наименований и приложение – три акта внедрения на четырех страницах.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель, научная новизна, практическая значимость результатов.
В первом разделе проведен анализ геополитического положения РФ, состояния ВиВТ и значение ЭКБ для их развития, проблем управления ЭП в переходной период и вопросов применения ИТ в решении задач КУ предприятиями ЭП по разработке и производству специальных изделий микроэлектроники двойного назначения, проведена постановка задач исследования.
Анализ геополитического положения России в мире показывает, что, несмотря на мирные заверения, США и их союзники по НАТО непрерывно наращивают военный потенциал и он всегда проецировался на территорию РФ. В тоже время, резко увеличилась угроза как внутреннего, так и внешнего терроризма в отношении России. Этому способствует «гуманитарная» помощь с запада. Даже небольшие страны – наши соседи при поддержке США и их союзников предъявляют нам территориальные и финансовые претензии и идут на вызывающие провокации. Рядом соседних государств фактически проводится «мирная» экспансия нашей территории за счет нелегальной миграции и постепенного «выдавливания» коренного населения из всех приоритетных сфер бизнеса. Этот процесс значительно ускоряется за счет продажности нашей законодательной и исполнительной власти. Именно при их участии осуществляется беспрецедентное разграбление национального достояния, спаивание и одурманивание населения страны. В этих условия безысходности коренное население России просто вымирает ускоренными темпами.
Эти факты требуют принятия немедленных мер по восстановлению экономического и военного потенциала России. Только сильная Россия может выжить как государство в современном мире и занять подобающее геополитическое положение - одной из ведущих стран мира.
Проведен анализ состояния вооружения и военной техники, который показал, что основные тактико-технические параметры и эффективность применения большинства ВиВТ определяется уровнем развития ВиРТС. В свою очередь он однозначно зависит от характеристик ЭКБ, на основе которых они создаются. Это, в первую очередь, относится к одной из ключевых задач развития СУ военного и гражданского назначения. Они предназначены для управления сил СЯС, ПРО, ПВО, авиационных и космических летательных аппаратов, высокоточного оружия, командных пунктов и т. д., а также объектов повышенной опасности: атомных электростанций, ядерных реакторов, химических производств, технических комплексов проведения научных исследований и др.
Проанализировано состояние ЭП в переходной период и проблемы ее управления, определено значение ИТ в решении задач КУ предприятиями ЭП по разработке и производству специальных изделий микроэлектроники двойного назначения.
Второй раздел посвящен вопросам обоснования целевых задач КУ и возможности их решения с применением ИТ, методологического и организационного единства лингвистического и информационного обеспечения и технологии его формирования, выбора принципов и архитектуры системы КУ предприятиями ЭП при создании микросхем двойного назначения.
В последнее десятилетие интенсивно развиваются CALS-технологии поддержки жизненного цикла (ЖЦ) новых изделий. Они в полной мере могут использоваться как для решения задач автоматизации всех процессов ЖЦ создания новых изделий микроэлектроники двойного назначения, так и КУ предприятиями ЭП.
Проведенный анализ КУ предприятиями ЭП позволил выделить следующие целевые задачи: мониторинг предприятий; ведение БД законодательных и нормативно-правовых актов РФ и субъектов федерации, а также, руководящих методических документов КУ; сертификация и лицензирование предприятий; определение направлений развития ЭКБ; формирование «портфеля заказов» и проведение конкурсного отбора, управления и ведения специальных проектов на базовых предприятиях ЭП и их взаимодействия в интересах создания новых изделий микроэлектроники двойного назначения для построения ВиРТС управления ВиВТ.
В настоящее время ЭП выходит из кризиса. Одним из важнейших направлений её развития является использование современных ИТ на всех этапах ЖЦ новых изделий, а также КУ предприятиями ЭП и их взаимодействием.
В последнее десятилетие существования СССР ИТ достаточно широко применялись в ЭП, однако в условиях перехода к рыночным отношениям темпы их развития и внедрения значительно отстали от уровня зарубежных стран. Поэтому в настоящее время актуальна задача интенсивного развития и применения ИТ в ЭП – это решит задачу выхода из кризиса отрасли и обеспечит необходимый уровень научно-технического прогресса.
Методологическая основа системного единства средств автоматизации КУ должна базироваться на общей платформе - программно-техническом комплексе КУ предприятиями (ПТК КУ). Он должен строиться на однородных локальных вычислительных системах во всех звеньях управления и их объединении в систему для совместной реализации всех задач КУ с использованием единой лингвистической и информационной среды для сбора, ввода, обработки, хранения и представления данных.
Данная среда должна создаваться на основе базовых принципов систем информационной поддержки (ИП) и РDМ технологий, основанных на стандартизированных методах представления всей совокупности данных и информационных моделей для обеспечения сквозной комплексной автоматизации всех этапов ЖЦ новых изделий микроэлектроники двойного назначения.
Определена технология формирования единой лингвистической и информационной среды системы КУ ЭП. Обоснован выбор оптимальной архитектуры распределенной обработки данных, эффективной СУБД, способы стандартизации средств описания и обмена данными.
Рассмотрены способы координации и обоснована архитектура системы КУ предприятиями ЭП и их взаимодействием. В нее включены подсистемы для решения всей совокупности целевых задач управления в процессе реализации специальных проектов разработки и производства микросхем двойного назначения, которые построены на однородной вычислительной платформе.
Поясним выбранный способ КУ на примере двухэшелонной системы S={S1,, S2}. На первом эшелоне S1 система состоит из подсистем управления U и управляемого процесса P, то есть S1 ={U, P, m, n}, где m – управляющие воздействия, n – информация о состоянии управляемого процесса. Для определенности предположим, что функция подсистемы управления состоит в выработке управлений, приводящих к минимуму отклонение управляемого процесса P от заданного целевого состояния на интервале времени [t, t +T]. Тогда оптимальными считаются такие управления m*, что 
, где M – область допустимых управлений. Это есть задача оптимального управления. Для ее решения используется широкий арсенал методов математической оптимизации, например, линейного, нелинейного и динамического программирования. С практической точки зрения трудности в решении задач подобного типа начинаются с переходом ко второму эшелону, то есть с раскрытия структуры и механизмов формирования управляющих воздействий.
Второй эшелон S2 образован координатором C0 и регуляторами C1, C2 – органами, непосредственно управляющими взаимосвязанными частными под- процессами P1, Р2, составляющими процесс P, {P1, P2, U}=P, где U – взаимосвязи между подпроцессами. Обозначим: Y1, Y2 – координирующие воздействия; m1, m2 – управляющие воздействия; u1, u2 –информация о состоянии подпроцессов, u0 – информация о рассогласовании подпроцессов. Тогда
S2 = {C0, C1, C2, m1, m2, u0,u1,u2, P1,P2,U}. (1)
Функционирование такой системы представляется следующим образом. Координатор C0, получая информацию u0 о текущем рассогласовании под- процессов P1 и P2, стремится минимизировать отклонение всего процесса P от заданного состояния, причем он основывается не на всей информации о состоянии процесса U, а только на той его части U0, которая отражает возникающие рассогласования между составляющими управляемого процесса. Кроме того, С0 не воздействует непосредственно на процесс P, а управляет им путем подачи координирующих воздействий Y1 и Y2 на регуляторы C1 и C2. Принципиальным качеством регуляторов является определенная свобода в выборе поведения, трактуемая, например, как возможность выработки управлений m1 и m2, исходя из собственного ведения ситуации, то есть на основе информации (u1, u2 ) u0. Кроме того, они могут самостоятельно формировать цели своего поведения и выбирать критерии принятия локальных управленческих решений, которые, в общем, могут не совпадать с глобальной целью системы и даже ей противоречить. В любом случае разделение управляющей подсистемы на части эквивалентно наделению частей несовпадающими функциями, что служит основным фактором, порождающим проблему координации.
Включение регуляторов в общий цикл управления формально означает декомпозицию сформулированной выше задачи оптимального управления на три совместно решаемые задачи. Для определенности предположим, что i-й регулятор вырабатывает управляющие воздействия mi так, что
, (2)
где Mi – область допустимых управляющих воздействий i–го регулятора.
То есть их функции сводятся к тому, чтобы при фиксированных координирующих воздействиях минимизировать отклонения управляемых под- процессов Pi от заданных целевых состояний. Тогда задача координации будет заключаться в выработке таких координирующих воздействий 
и 
, что
, (3)
где G – область допустимых координирующих воздействий, 
– функция, ограничивающая выбор управляющих и координирующих воздействий из-за взаимосвязанности процессов. То есть функция координатора будет заключаться в том, чтобы на основании информации о характеристике рассогласования частных подпроцессов выработать и довести до регуляторов такие координирующие воздействия, которые заставят их или помогут им выработать управляющие воздействия, которые минимизируют отклонения общего процесса от заданного целевого состояния.
Решению подобных задач должен предшествовать выбор способа координации, под которым понимается правило, регламентирующее взаимоотношения между координирующим органом (координатором) и координируемыми объектами (регуляторами). Можно выделить несколько основных способов координации: прогнозирование ситуации, прямое регулирование, «развязывания» взаимодействий, наделения ответственностью и др.
При управлении реальными системами КУ ЭП указанные способы координации могут присутствовать в различных комбинациях и переходить один в другой, образуя весьма замысловатую и переплетающуюся картину.
Обоснована архитектура системы КУ предприятиями ЭП и их взаимодействием. В нее включены подсистемы для решения всей совокупности целевых задач управления в процессе реализации специальных проектов разработки и производства микросхем двойного назначения, которые построены на однородной вычислительной платформе (рисунок 1).
В третьем разделе рассмотрены структура проблемно-ориентированного программного обеспечения, математические средства КУ базовыми предприятиями ЭП и их взаимодействием.
Предложена структура программных средств, которая включает базовую и проблемно-ориентированную часть. К базовым можно отнести: монитор, интерфейс, базу данных и систему управления базой данных, электронные обучающие средства. Проблемно-ориентированная направлена на решение целевых задач данной системы и состоит из модулей: мониторинга предприятий и формирования их рейтинга; сертификации и лицензирования; перспективных исследований; законодательства, нормативно-правовых и руководящих документов; конкурсного отбора и ведения проектов, которая должна состоять из 4 модулей: формирования программы создания изделий, оценки степени доверия предприятиям, формирования и оценки плана выполнения программы, контроля за выполнением работ; торговых операций и анализу информации по маркетингу и продажам и долгосрочного прогнозирования развития ЭКБ, позволяющего уже на начальном этапе выбрать стратегии развития ЭКБ, которые позволили бы создать необходимую номенклатуру с заданными свойствами, перспективными технологиями в заданные сроки и приемлемой стоимостью.
Рисунок 1 Подсистемы системы координационного управления ЭП
В работе представлена модели описания характеристик предприятий ЭП и формирования их рейтинга по данным мониторинга. Описание предприятий производится с помощью данных сформированных в общих сведениях; технико-экономических показателях; объеме реализованных капиталовложений; освоенных технологических процессов; наличия, технико-экономических показателей и состояния производственного оборудования; уровня автоматизации процессов проектирования и (или) производства; профессиональной подготовки кадрового состава; характеристик качества продукции; финансового состояния, потребности предприятий в новых технологиях, оборудовании и материалах.
Общий рейтинг предприятий определяется соотношением:
(4)
где R – суммарный рейтинг предприятия, Ri – долевые значения рейтинга, полученные по результатам анализа собранных данных по предприятиям, ai – весовые коэффициенты.
Долевые значения рейтингов – это суммарные значения, вычисленные по данным: общие сведения предприятий – Ros; технико-экономические показатели – Rte; объем реализованных капиталовложений – Rok; освоенные технологические процессы – Rtp; наличие, технико-экономические показатели и состояние производственного оборудования – Rpo; уровень автоматизации процессов проектирования и (или) производства – Rav; профессиональная подготовка кадрового состава – Rkp; характеристики качества продукции – Rkp; характеристики финансового состояния – Rfs; потребности предприятий в новых технологиях, оборудовании и материалах – Rnt.
Каждое из этих значений может быть определено по формуле:
(5)
где Rj – долевые значения рейтинга, принимающие значения Ros, Rte, Rok, Rtp, Rpo, Rav, Rkp, Rkp, Rfs, Rnt; uji – весовые коэффициенты параметров i долевого значения рейтинга j; Rji – значения параметров i для долевого значения рейтинга j; Nj – количество параметров для долевого значения рейтинга j.
Основной проблемой для определения рейтинга предприятий является сопоставление численных значений характеристикам полученным в ходе сбора сведений по предприятиям. Для этого проводится экспертный анализ.
Результаты рейтинговой оценки сводятся в показатели готовности предприятия к выполнению разработки.
Для сертификации и лицензирования предприятий электронной промышленности, а также при мониторинге перспективных исследований используются информационные технологии основанные на средствах автоматизации документооборота на основе базы данных ЛИНТЕР. Результат сертификации определяется выполнением условия
; i = 1,…., N, (6)
где Ri – зафиксированный уровень мероприятия; Ri – требуемый уровень мероприятия.
Для быстрого поиска информации по перспективным исследованиям предложена структуризация данных, которая позволяет документы разделить на множества: наименований работ: A={aj}, 
; видов работ: B={bk}, 
; организаций, проводящих эти работы: С={ce}, 
; параметров работ : D={dp}, 
, результатов: E={el}, 
; сроков выполнения: G={gi}, где gi = 1,R. и стоимости H={hi}, где hi = 1,V. Разработаны приложения, позволяющие осуществить быстрый поиск необходимой информации
Для правильного выбора перспективных технологий, обеспечения новых конструктивных и схемотехнических решений для создания ЭКБ с заданными характеристиками в требуемые сроки при минимизации затрат необходимо разработана модель долгосрочного прогнозирования развития ЭКБ.
Каждый запрос к ЭП на производство изделий будем оценивать субъективной (экспертной) вероятностью востребованности изделий, удовлетворяющих данный запрос, в перспективных образцах ВВТ. Формализуя изложенные выше соображения,
Определим R – множество ожидаемых в будущем запросов на изделия ЭП:
(7)
где 
- число рассматриваемых запросов; 
- отдельный запрос, задаваемый кортежем
, (8)
где 
- целевое назначение изделия (например, «16-ти разрядный быстродействующий микроконтроллер»); 
- характеристики изделия (например, характеристики радиационной стойкости, быстродействия и т.д.), i = 1,…, N; 
- потребность в данном изделии (экспертная оценка вероятности необходимости изделия для реализации ВиВТ в будущем); 
- срок выполнения запроса.
Реализация изделий с одним и тем же назначением и похожими характеристиками может осуществляться на разных предприятиях и по различным технологиям – как разрабатываемым, так и уже внедренным в промышленности. Важно выбрать не просто достаточный экономичный способ, но и максимально перспективный. Для решения этой задачи построим граф вариантов реализации запросов.
Определим множество вершин графа В как:
(9)
где 
- текущее состояние ЭП; 
- возможные будущие состояния ЭП; 
- число вершин, не считая вершины 
.
Число дуг от 
-й до 
-й вершины обозначим как 
. При этом цену мероприятий, связанных с переходом из вершины 
в 
по дуге 
обозначим за 
, а необходимое для этого время за 
. Отметим, что следует использовать приведенные к настоящему моменту значения затрат.
При распределении средств необходимо обеспечить безусловную реализацию запросов с 
, а также, при наличии финансирования, выполнить прочие запросы в соответствии со значением величины 
. Таким образом, за критерий качества распределения средств предполагается принять величину 
, где 
если 
-й запрос будет выполнен, или 
в противном случае. Введем переменную 
, равную 1 если предполагается реализовать переход вершины 
к вершине 
по дуге 
, и в противном случае (очевидно, 
). Обозначим 
- требуемые характеристики изделия, Tтр - заданное время разработки или создания. Таким образом:
Данная модель позволяет отбросить не перспективные варианты развития ЭП и оставить только те, которые основываются на перспективных технологиях, с использованием новых конструктивных и схемотехнических решений для создания ЭКБ с заданными характеристиками в требуемые сроки при минимизации затрат.
Разработаны математические модели ведения и контроля выполнения проектов.
Для оценки возможности реализации проектов одними из главных задач являются оценка технико-экономического состояния и возможностей предприятий разработчиков и поставщиков ЭКБ, определение степени риска при реализации планов развития ЭКБ и оценка эффективности принимаемых плановых решений.
Оценка технико-экономического состояния и возможностей предприятий разработчиков и поставщиков ЭКБ фактически проводится по результатам рейтинга предприятий.
Оценку риска проводят экспертным методом, где каждому риску ставиться в соответствии удельный вес. В качестве взвешивающего критерия рассматривается возможность нанесения максимального ущерба реализации проекта НИОКР при проявлении рассматриваемого риска или совокупности рисков. Эта задача решается путем парных сравнений рисков.
Результатом является квадратная матрица G=(gij), удовлетворяющая следующим условиям:
(11)
где v – число сравниваемых рисков; i,j – номера строки и столбца матрицы соответственно.
На основе результатов взвешивания риски подразделяются на группы, показывающие вероятность срыва реализации отдельного проекта НИОКР.
Для оценки эффективности принятых решений определяется интегральный коэффициент эффективности принятого решения. Значение для ГОЗ коэффициента эффективности принятого решения на данный год 
равно произведению технического коэффициента эффективности 
, стоимостного коэффициента принятого решения по ГОЗ 
и коэффициента обеспеченности образцов ВиВТ 
:
. (12)
Величина 
показывает, на сколько принятый ГОЗ близок к годовому сечению ГПВ по всем характеристикам: по количеству и составу включенной в него номенклатуры ЭКБ, выделенным ассигнованиям на выполнение ГОЗ и характеру обеспеченности элементной базой образцов ВВТ. Чем ближе величина 
к единице, тем более эффективно принятое решение.
Для оценки хода реализации программных определяется интегральный коэффициент полноты выполнения работ за отчетный период Kэф и коэффициент финансирования kфин
, 
, (13)
где N – количество работ, запланированных в ГОЗ; Sплан – планируемый объем финансирования (по ГПВ); Sреал – реальный объем финансирования (по ГОЗ), kраб - коэффициент полноты выполнения работ 
, m – количество завершенных работ; М – количество работ, запланированных к завершению на анализируемом этапе, kрез – коэффициент полноты достижения заданных характеристик 
, kрезi – коэффициент достижения результата отдельной работы.
Значением этого коэффициента принимается: kрезi=1, если полностью выполнено ТЗ и достигнуты заданные параметры; kрезi=0,65, если работа принята, но по отдельным, не основным, параметрам не достигнуты заданные показатели; kрезi=0,3, если работа принята, но по отдельным, важнейшим, параметрам не достигнуты заданные показатели.
Полученные значения, отражают ход реализации программных документов на заданном этапе выполнения по группам ЭКБ и в целом и используются для принятия решений о мерах воздействия на ход реализации программных документов для обеспечения полноты их выполнения.
В четвёртом разделе рассмотрены вопросы особенностей построения технических и программных средств единой системы КУ базовыми предприятиями ЭП и их взаимодействием в процессе создания специальной ЭКБ двойного назначения. Приведено описание ряда основных программных модулей операционно-ситуационного управления реализации специальных проектов, методик оптимального применения системы КУ и оценки эффективности ее внедрения.
Основа системного единства средств КУ базируется на общей технической платформе, на основе однородных локальных вычислительных комплексов (ЛВК) во всех звеньях и их объединения для совместной реализации задач с использованием общей интегрированной лингвистической и информационной среды для сбора, ввода, обработки, хранения и представления данных. Она сформирована на основе базовых принципов построения современных информационных систем, основанных на стандартизированных методах представления всей совокупности данных и информационных моделей для обеспечения сквозной комплексной автоматизации всех этапов ЖЦ КУ по строго регламентированным правилам в соответствии с международными стандартами.
На основе предложенных решений проведены работы по комплексированию, запуску и освоению системы КУ. Она охватывает все звенья управления МО, ЭП и других предприятий, участвующих в решении задач планирования и реализации специальных проектов создания ЭКБ.
Разработано типовое программное обеспечение КУ на основе предложенных методов, математических моделей и алгоритмов. интерфейс пользователя - IPSU, модуль передачи управления UPR; модули обеспечивающие быструю выборку по предприятиям и ведения системы сертификации и лицензирования – BDPL, ведения нормативно-законодательной информации – NSD и новых разработок - PNR, управления проектами – OSM, отбора перспективных проектов - OOU1, проведения торговых операций и анализа информации по маркетингу - PTO, электронные обучающие средства – EOS7. Электронные обучающие средства позволяют за короткое время приобрести практические навыки по применению системы КУ. Взаимодействие пользователя с системой осуществляется в режиме диалога с использованием интерфейса, разработанного на основе графической оболочки операционной системы (ОС) Windows. Система работает под управлением ОС Windows NT и СУБД Линтер.
В главе рассмотрены особенности программной реализации основных модулей операционно-ситуационного управления реализацией специальных проектов создания ЭКБ двойного назначения.
В актах внедрения, приведённых в приложении, отмечено, что на основе предложенных решений создана единая информационная система КУ, которая используется для управления базовыми предприятиями ЭП, занимающимися созданием ЭКБ двойного назначения. Она позволила увеличить эффективность КУ базовыми предприятиями и их взаимодействием – значительно снизить сроки и обеспечить безошибочность реализации совокупности целевых задач. Годовой экономический эффект, подтвержденный актами внедрения, составляет несколько миллионов рублей.
Разработанная система применяется на всех этапах создания специальных изделий микроэлектроники - от мониторинга предприятий ЭП до реализации специальных проектов. Выпускаемая ЭКБ применяется как основа современных ВиРТС, определяющих уровень тактико-технических параметров ВиВТ. Основные решения и разработанные средства носят универсальный характер и могут являться основой создания единого информационного пространства в других отраслях экономики.
В Воронежском государственном техническом университете на основе научных и практических результатов диссертации созданы электронные обучающие комплексы, которые применяются для проведения лекционных занятий, лабораторных работ, курсового и дипломного проектирования по специальным дисциплинам, связанными с применением ИТ в решении задач управления в ЭП.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
1. Проведен анализ состояния вооружения и военной техники, который показал, что основные тактико-технические параметры и эффективность применения большинства ВиВТ определяется уровнем развития ВиРТС. В свою очередь он однозначно зависит от характеристик ЭКБ, на основе которых они создаются. Проанализировано состояние ЭП в переходной период и проблемы ее управления, Определено значение ИТ в решении задач КУ предприятиями ЭП по разработке и производству специальных изделий микроэлектроники двойного назначения.
2. Предложены принципы построения, архитектура и структура программного обеспечения единой информационной системы КУ, обеспечивших создания единой информационной платформы управления отраслью и базовыми предприятиями, отличающихся высокой эффективностью решения задач управления и их оптимизации.
3. Разработаны методы и модели организационного управления базовыми предприятиями ЭП (в том числе, ДЦ и КМ) и их взаимодействием при решении всей совокупности целевых задач КУ реализации специальных проектов создания новой ЭКБ двойного назначения. Они обеспечивают функциональную полноту и универсальность, высокую адекватность и оптимизацию принятия решений в реальном времени.
4. Разработана методика формирования и способы реализации лингвистических и информационных средств системы КУ, обеспечивающих единство методологии сбора, обработки, хранения, представления и обмена данными в рамках отрасли, соответствующих современным технологиям построения информационных систем.
5. Создана алгоритмическая основа КУ базовыми предприятиями и их взаимодействием, закладывающая основу унификации математического обеспечения средств комплексного управления в рамках отрасли и их интеграцию в систему Интернет;
6. Проведена программная реализация прикладных средств автоматизации КУ созданием ЭКБ двойного назначения.
7. Предложены рекомендации по внедрению и разработана методика оптимального применения программно-технического комплекса КУ.
8. Предложенные решения используются при разработке текущих и перспективных федеральных программ создания и развития специальной ЭКБ, средств КУ.
Результаты работы внедрены в «Управлении развития базовых военных технологий и специальных проектов» Министерства обороны РФ (г.Москва), ОАО «Воронежский завод полупроводниковых приборов - Сборка» (г. Воронеж) и в учебный процесс Воронежского государственного технического университета. Предложена методика оценки эффективности системы КУ. Получен значительный экономический эффект, подтвержденный актами внедрения.
Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:
в изданиях, рекомендованных ВАК:
1. Куцько, П.П. Моделирование проектов производства СБИС при операционном подходе [Текст] / П.П Куцько, Ю.К. Фортинский // Системы управления и информационные технологии.- 2006. – №3.1(25). – С. 144-148.
2. Куцько, П.П. Моделирование системы управления предприятиями электронной промышленности [Текст] / П.П Куцько, Ю.К. Фортинский // Системы управления и информационные технологии.- 2006. – № 3.1(25). – С. 202-206.
3. Величко, С.В. Принципы координационного управления в информационной системе управления предприятиями электронной промышленности [Текст] / С.В. Величко, П.П. Куцько // Приводная техника – 2007 – №1. – С.35-39 (статья принята к рассмотрению до 31.12.2006г.).
4. Фортинский, Ю.К. Информационная подсистема управления предприятиями электронной промышленности [Текст] / Ю.К. Фортинский, П.П. Куцько, А.В. Кузьмин // Приводная техника – 2007 – №1. – С.40 - 45 (статья принята к рассмотрению до 31.12.2006г.).
5. Фортинский, Ю.К. Базовые средства математического моделирования системы управления предприятиями электронной промышленности [Текст] / Ю.К. Фортинский, П.П. Куцько // Приводная техника – 2007 – №1. – С.46 - 51. (статья принята к рассмотрению до 31.12.2006г.)
6. Кузьмин, А.В. Методика математическая модель и алгоритм оценки эффективности управления предприятиями электронной промышленности [Текст] / А.В. Кузьмин, П.П. Куцько, Ю.С. Сербулов // Приводная техника – 2007 – №1. – С.56-59. (статья принята к рассмотрению до 31.12.2006г.)
7. Литвинов, Н.Н. Методы ускорения обучения нейронных сетей в задачах прогнозирования инвестиционной деятельности. [Текст] / Н.Н. Литвинов, П.П. Куцько // Приводная техника – 2007 – №1. – С.60 - 61. (статья принята к рассмотрению до 31.12.2006г.)
8. Ачкасов, В.Н. Моделирование информационной инфраструктуры комплексной САПР [Текст] / В.Н. Ачкасов, А.В. Стариков, П.П.Куцько // Программные продукты и системы – 2007 – №1. – С.46 – 49.
9. Стариков, А.В. Унифицированный информационный интерфейс и его реализация в комплексной САПР [Текст] / А.В. Стариков, П.П. Куцько, И.П.Потапов // Программные продукты и системы – 2007 – №2. – С.37 - 38.
10. Кузьмин, А.В. Разработка модели многоцелевой информационной системы управления электронной промышленностью [Текст] / А.В. Кузьмин, П.П.Куцько П.П., Ю.К.Фортинский Ю.К. // Системы управления и информационные технологии - 2007. - N1.2(27) - С. 238-240.
11. Кузьмин, А.В. Информационно-логическая модель и алгоритм анализа функционального назначения и функций проектов создания изделий микроэлектроники [Текст] / А.В.Кузьмин, П.П.Куцько, Ю.К.Фортинский // Системы управления и информационные технологии - 2007. - N1.3(27), - С. 363-365.
в руководящих документах
12. Куцько, П.П. Положение о порядке снятия с производства изделий электронной техники, квантовой электроники и электотехнических [Текст]: руководящий материал / П.П Куцько [и др.].- М.: ГНПП «Циклон - Тест», 2000.- 12 с.
13. Куцько, П.П. Положение о перечне корпусов, разрешенных к применению при разработке, модернизации и производстве электрорадиоизделий военного назначения [Текст]: руководящий документ – РД В 22.02.206 – 2006 / П.П Куцько [и др.].- М.: ФГУП «22 ЦНИИИ Министерства обороны России», 2003.- 17с.
14. Куцько, П.П. Положение о порядке применения электрорадиодеталей, изготавливаемых предприятиями государств – участников содружества независимых государств, в системах, комплексах, образцах вооружения и военной техники и их составных частях [Текст]: руководящий документ – РД В 22.02.206 – 2006 / П.П Куцько [и др.].- М.: ФГУП «22 ЦНИИИ Министерства обороны России», 2006.- 21с.
монографии
15. Куцько, П. П. Информационная система координационного управления электронной промышленностью [Текст]: монография / П.П. Куцько, Ю.К.Фортинский, В.М.Антимиров - Воронеж: Воронеж. гос. ун-та, 2007.- 156с.
в журналах и материалах конференций
16. Куцько П.П. Прогнозирование деятельности предприятий [Текст] / П.П.Куцько, А.В.Кузьмин // Труды всероссийской конференции «Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве». – Воронеж. ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет». – 2008. –С. 59-60.
17. Куцько, П.П. Система координационного управления предприятиями электронной промышленности [Текст] / П.П Куцько, А.В.Кузьмин] // Радиационная стойкость электронных систем. «СТОЙКОСТЬ – 2008»: научн. технич. сб. / ЭНПО «СПЭЛС». – М., 2008. – С. 23-24.
18. Куцько П.П. Подсистемы координационного управления предприятиями электронной промышленности при создании микросхем двойного назначения. [Текст] / П.П.Куцько // Труды российской конференции «Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах». – Воронеж. Воронежский государственный технический университет. – 2007. –С. 44 - 45.
19. Куцько, П.П.Управление предприятиями электронной промышленности в процессе производства микросхем двойного назначения [Текст] / П.П.Куцько // Труды международной конференции «Математические методы в технике и технологиях – 20» Ярославль. Воронежская государственная технологическая академия. – 2007. – Т.6. –С. 35 – 36.
20. Куцько П.П. Основные направления развития отечественной электронной промышленности [Текст] / П.П. Куцько // Труды российской конференции «Стойкость-2007». Москва СПЕЛС. – 2007. –С. 3-4.
21. Куцько, П.П. Информационная система управления предприятиями электронной промышленности [Текст] / П.П. Куцько // Моделирование систем и процессов: научно-технический журнал / Воронеж: Воронежская государственная лесотехническая академия. – 2006. – С. 30 - 35.
22. Фортинский Ю.К.Задачи развития отечественной электронной промышленности [Текст] / Ю.К.Фортинский, П.П. Куцько, А.В. Кузьмин // Труды российской конференции «Интеллектуальные информационные системы». – Воронеж. Воронежский государственный технический университет. – 2007. –С. 61-66.
23. Куцько П.П. Целевые задачи координационного управления предприятиями микрозлектроники и применение информационных технологий для их решения [Текст] / П.П. Куцько, А.В. Кузьмин // Труды всероссийской конференции «Интеллектуальные информационные системы». – Воронеж. Воронежский государственный технический университет. – 2007. –С. 78-81.
24. Зольников, В.К. Оценка финансового состояния предприятий электронной промышленности [Текст] / В.К.Зольников, П.П.Куцько, А.В.Кузьмин // Международной конференции «Системные проблемы надёжности, качества, информационных и электронных технологий». – М: Издательство «Радио и связь». – 2007. Часть 1 – С.44.
25. Харин, В.Н. Обеспечение безопасности данных в информационной системе управления базовыми предприятиями электронной промышленности. [Текст] / В.Н.Харин, П.П.Куцько, А.В.Кузьмин // Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления: Межвуз. сб. науч. тр. Вып.12. – Воронеж: ВГЛТА, 2007. - С. 44 -45.
26. Куцько, П.П. Система оперативного контроля и оценки радиационной стойкости в процессе проектирования и изготовления современных СБИС [Текст] / П.П Куцько [и др.] // Радиационная стойкость электронных систем. «СТОЙКОСТЬ – 2006»: научн. технич. сб. / ЭНПО «СПЭЛС». – М., 2006. – С. 5-6.
27. Куцько, П.П. Оценка радиационной стойкости СБИС иностранного производства [Текст] / П.П Куцько [и др.] // Радиационная стойкость электронных систем. «СТОЙКОСТЬ – 2006»: научн. технич. сб. / ЭНПО «СПЭЛС». – М., 2006. – С. 9-10.
28. Куцько, П.П. Результаты исследования стойкости серии 1839 к воздействию импульсного ИИ [Текст] / П.П Куцько [и др.] // Радиационная стойкость электронных систем. «СТОЙКОСТЬ – 2006»: научн. технич. сб. / ЭНПО «СПЭЛС». – М., 2006. – С. 63-64.
29. Куцько, П.П. Лингвистическое и информационное обеспечение инструментальных средств управления предприятий электронной промышленности [Текст] / П.П Куцько, А.В. Кузьмин // Информационные технологии моделирования и управления: межвуз. сб. науч. тр. Издательство: Научная книга. – Воронеж, 2006.– Вып. 8(33).- С. 1072-1077.
30. Куцько, П.П. Принципы построения информационных систем управления электронной промышленностью [Текст] / П.П Куцько // Информационные технологии моделирования и управления: межвуз. сб. науч. тр. Издательство: Научная книга. – Воронеж, 2006.– Вып. 8(33).- С. 1045-1049.
31. Куцько, П.П. Формирование единого информационного пространства управления проектированием и производством микросхем двойного назначения [Текст] / П.П Куцько, А.В. Кузьмин // Теория конфликтов и ее приложение: матер. 4 – й Всеросс. науч.-технич. конф., Часть 2 / Издательство: Научная книга. – Воронеж, 2006. – Вып. Х.- С. 250-254.
32. Куцько, П.П. Моделирование производства СБИС [Текст] / П.П. Куцько, А.В. Кузьмин // Моделирование систем и процессов: научно-технический журнал. Воронеж. гос. лесотехнич. академии – Воронеж, 2006. – С. 40 - 49.
33. Харин В.Н. Безопасность данных в информационной системе управления [Текст] /В.Н.Харин, П.П.Куцько, А.В.Кузьмин // Межвузовский сборник научных трудов «Моделирование систем и информационные технологии».– Воронеж: Издательство «Научная книга» - 2007. Вып. 4. – С. 104 - 107.
34. Фортинский, Ю.К. Операционно-ситуационное моделирование управления предприятиями электронной промышленности [Текст] /Ю.К.Фортинский, П.П.Куцько, А.В.Кузьмин // Информационные технологии моделирования и управления. 2007. – № 3(37). – С.386 - 392.
35. Кузьмин А.В. Структурная модель управления организационными уровнями базовых предприятий микроэлектроники [Текст] / А.В.Кузьмин, Ю.К.Фортинский, П.П.Куцько // Информационные технологии моделирования и управления. - 2007. - № 2(36). – С.267 - 270.
Просим Ваши отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписями, заверенными гербовой печатью, направлять по адресу: 394613, г.Воронеж, ул.Тимирязева, 8, ВГЛТА, ученому секретарю. Тел / Факс (4732)-53-67-05.
Куцько Павел Павлович
КООРДИНАЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЯМИ, СОЗДАЮЩИМИ ЭЛЕКТРОННУЮ КОМПОНЕНТНУЮ БАЗУ ДВОЙНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Подп. в печать26 января 2008г. Формат 60*841/18. Обьем 1 п.л. Заказ № 1036
Тираж 100 УОП ВГЛТА 394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8.
