Информационные технологии в управлении качеством
Методические указания по выполнению контрольной работы для студентов заочной формы обучения МИППС
Краснодар
Составитель - заведующий кафедрой АПП, д.т.н. Д.Л. Пиотровский
Приводятся варианты заданий контрольной работы по дисциплине Информационные технологии в управлении качеством для студентов ЗФО и МИППС всех специальностей. Даются методические указания по выполнению заданий, приводятся демонстрационные примеры выполнения учебных заданий.
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ. ВЫБОР ВАРИАНТОВ
Целью изучения учебной дисциплины Информационные технологии в управлении качеством является наращивание студентами знаний и развитие практических навыков работы на персональном компьютере.
Основным видом учебной деятельности студентов-заочников является самостоятельная работа с литературными источниками. Кроме того, студенты должны прослушать курс лекций и выполнить ряд практических работ в компьютерных классах университета. Одним из эффективных средств контроля знаний студентов заочной формы обучения является контрольная работа, в которой студент должен показать усвоенные им теоретические знания и некоторые практические навыки.
В соответствии с рабочей программой дисциплины студенты должны выполнить одну контрольную работу. На титульном листе тетради следует указать:
- наименование учебной дисциплины Информационные технологии в управлении качеством
- курс, номер учебной группы;
- фамилию, имя, отчество и номер зачетной книжки автора;
- почтовый адрес автора работы.
В конце работы помещают библиографический список использованных при выполнении работы литературных источников. Каждая страница работы должна иметь поля для замечаний проверяющего. В конце выполненной контрольной работы ставится дата и подпись автора. Излагать материал работы следует с исчерпывающей полнотой в соответствии с полученными вариантами заданий. При этом необходимо соблюдать требования всех действующих стандартов по оформлению текстовых документов, схем, рисунков, таблиц и библиографического списка литературных источников (см. вторую страницу любой книги).
Учебным планом занятий предусматриваются консультации по выполнению контрольной работы с преподавателями кафедры автоматизации производственных процессов.
Законченная и правильно оформленная работа предъявляется на рецензию с обязательной регистрацией в подразделении университета согласно действующему порядку. Работа, выполненная неаккуратно, неправильно оформленная или выполненная не для своих вариантов заданий, к рецензии не принимается. При правильно выполненной работе на ней ставится пометка “Допущен к собеседованию”, и студент допускается к собеседованию с рецензентом. В противном случае делается пометка “Исправить”, и работа возвращается студенту для внесения в нее исправлений в разделе “Работа над ошибками”.
Во время собеседования студент должен продемонстрировать полное владение материалом своей контрольной работы, дать исчерпывающие и точные ответы на все вопросы рецензента, касающиеся контрольной работы. При положительном результате собеседования представленная работа студента принимается с оценкой “Зачтено”. Зачтенная контрольная работа хранится у студента и предъявляется им непосредственно на экзамене или итоговом зачете. Без такого предъявления студент к экзамену (зачету) не допускается.
Выбор вариантов заданий производится студентом по списку в журнале преподавателя.
Выбор программируемых логических контроллеров (ПЛК)
1. Привести краткую оценку объема российского рынка контроллерных средств.
Выбираемый микроконтроллер должен отвечать следующим требованиям:
1) поддержка требуемого количества входных и выходных сигналов;
2) применение как для непрерывных производств, так и для периодических;
3) высокий уровень надежности, помехозащищенности (отказ микроконтроллера может к большим экономическим потерям);
4) высокая производительность, необходимая для контроля большого количества технологических параметров;
5) использование стандартных протоколов и коммуникационных интерфейсов для работы с верхним уровнем;
6) широкий диапазон модулей расширения для поддержки всевозможных датчиков;
7) развитая программная поддержка;
8) широкий диапазон рабочих условий;
9) оптимальная цена.
В таблице 1 приведены некоторые характеристики ПЛК различных производителей. Рассматриваемые контроллеры имеют сходные функциональные возможности, близкие технические и эксплуатационные характеристики, некоторые почти одинаковые размеры. Все контроллеры построены по магистрально-модульному принципу, монтируются на панель или DIN-рейку, работают от напряжения от +24 до 220в и поддерживают протоколы обмена Fieldbus, некоторые Ethernet, имеют широкий набор модулей:
1) модули дискретных входов/выходов;
2) коммуникационные модули;
3) модули аналогового ввода/вывода;
4) модули терморегуляторов;
5) модули позиционирования;
6) модули ПИД-регулятора;
7) модули контроля движения.
Наличие различных PLC ставит следующий вопрос: как выбрать из этого обилия необходимый для эффективного решения поставленной задачи контроллер? Требуется не превосходство одной какой-то характеристики, а некая интегральная оценка, позволяющая сравнить PLC по совокупности характеристик и свойств.
2. Методика выбора ПЛК
Учитывая специфику устройств, критерии оценки можно разделить на три группы, изображенные на дереве характеристик ПЛК (рис. 1.1):
Рис. 1.1. Дерево характеристик ПЛК
· технические характеристики;
· эксплуатационные характеристики;
· потребительские свойства.
При этом критериями выбора считать потребительские свойства, т.е. соотношение показателей затраты/производительность/надежность, а технические и эксплуатационные характеристики ограничениями для процедуры выбора.
Кроме того, необходимо разделить характеристики на прямые (для которых положительным результатом является её увеличение) и обратные (для которых положительным результатом является её уменьшение).
Так как характеристики между собой конфликтны, т.е. улучшение одной характеристики почти всегда приводит к ухудшению другой, необходимо для каждой характеристики 
определить весовой коэффициент 
, учитывающий степень влияния данной характеристики на полезность устройства.
Терминология и состав критериев оценки ПЛК приведены в соответствии с основными положениями квалиметрии и стандартами качества (ГОСТ 15467-79).
Выбор аппаратуры производится в четыре этапа:
· определение соответствия технических характеристик предъявленным требованиям;
· определение соответствия эксплуатационных характеристик предъявленным требованиям;
· оценка потребительских свойств выбираемой аппаратуры;
· ранжирование изделий.
На первом этапе каждая техническая характеристика анализируемого изделия сравнивается с предъявленными к проектируемой системе требованиями, и если данная характеристика не удовлетворяет этим требованиям, изделие снимается с рассмотрения.
Такой же анализ проводится на втором этапе с эксплуатационными характеристиками, и только если технические и эксплуатационные характеристики соответствуют поставленной задаче и предъявленным требованиям, проводится оценка потребительских свойств ПЛК.
Для этого используется аддитивный метод оценки, когда суммарная оценка каждой группы свойств (характеристик) (затраты / производительность / надежность) вычисляется по следующей формуле:
,
где 
, 
- нормированные прямые и обратные характеристики выбираемого изделия (переход к относительным характеристикам);
- весовые коэффициенты характеристик;
l - число прямых характеристик , n-l - число обратных характеристик.
Для прямой характеристики 
- наилучшие, 
- наихудшие значения оцениваемого свойства. Для обратных характеристик наоборот. Значения текущих оцениваемых характеристик 
должны лежать в диапазоне £ £ 
.
Определение весовых коэффициентов для характеристик ПЛК является одной из самых ответственных задач, т.к. именно от их правильной величины зависит достоверность результатов анализа. Для нахождения усредненной оценки каждого коэффициента может быть рекомендована следующая методика экспертных оценок.
Составляется сводная анкета эксперты-коэффициенты (рис. 1.2), в которой проставляются полученные от каждого эксперта ненормированные коэффициенты весомости по шкале от 0 до 10.
Рис. 1.2. Сводная анкета эксперты-коэффициенты
Определяются среднеарифметические значения ненормированных коэффициентов для каждой группы характеристик:
, при 
Определяются значения нормированных весовых коэффициентов по группам характеристик характеристик ПЛК:
Проверяем правильность расчетов, согласно которой сумма всех коэффициентов весомости в группе должна быть равна единице 
.
В результате анализа потребительских свойств аппаратуры составляется таблица изделия-потребительские свойства, которая содержит исходные данные для выбора ПЛК.
Ранжирование изделий, т.е. расположение их в порядке возрастания (или убывания) соотношения показателей затраты/производительность/надежность целесообразно проводить по формуле:
3. Составить программу определения весовых коэффициентов с использованием экспертных оценок и расчета комплексных оценок потребительских свойств ПЛК.
Программа должна содержать несколько таблиц.
В таблицах 1,2,3 определяется перечень контроллеров, задаются потребительские характеристики ПЛК, объединенные в группы по признаку однородности свойств: затраты, производительность/надежность.
Таблицы 4,5,6 предназначены для ввода экспертных оценок весовых коэффициентов (по десятибалльной шкале) элементарных потребительских свойств для каждой группы.
После усреднения и нормирования весовых коэффициентов в таблицы 7,8,9 выводятся соответствующие значения нормированных весовых коэффициентов.
Таблица 4 содержит усредненные весовые коэффициенты.
После этого в соответствии описанной методикой вычисляются групповые комплексные характеристики ПЛК: 
, проводится ранжирование, а результаты работы программы заносятся в таблицу 10.
Программа должна быть разработана с использованием принципов открытой архитектуры, позволять изменять состав экспертов и варьировать исследуемые параметры. Простота и удобство должны позволить работать с программой даже слабо подготовленным пользователям.
Рис. 1.3. Рабочее окно программы
По результатам работы программы строится диаграмма комплексных оценок потребительских характеристик ПЛК. Максимальное значение обобщенной комплексной оценки соответствует эталонному ПЛК.
В результате анализа потребительских свойств аппаратуры составляется таблица комплексных оценок потребительских характеристик ПЛК, которая содержит исходные данные для выбора ПЛК.
Проведенный анализ не претендует на полноту охвата всех показателей в основном по субъективного причинам. Однако даже в таком виде можно сделать вывод о том, что данная методика позволяет провести оценку и принять решение о выборе ПЛК.
Из взятых для сравнения ПЛК наилучшими потребительскими свойства обладает контроллер ICP DAS I-8837.
4. Привести характеристику выбранному контроллеру
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Аристов О.В. Управление качеством [Электронный ресурс] : учеб. / О. В. Аристов. - М.:Инфра-М, 2013. - 224 с. – Режим доступа:
http://znanium.com/bookread2.php?book=125985
2. Михеева Е.Н. Управление качеством [Электронный ресурс]: учеб. / Е. Н. Михеева. - М.:Инфра-М, 2012. - 532 с. - Режим доступа:
http://znanium.com/bookread2.php?book=336613
3. Советов Б.Я. Информационные технологии : учеб. для вузов по напр. "Информатика и вычисл. техника"и "Информационные системы"/ Б. Я. Советов, В. В. Цехановский. - 4-е изд., стер. - М. : Высш. шк., 2008. - 263 с.
4. Щепакин М.Б.Управление качеством: учеб. для вузов/М. Б. Щепакин, А. С. Басюк, В. В. Янова. - Краснодар; Ростов н/Д : Изд-во КубГТУ; Феникс, 2014 . - 253 с.
5. Федотова Е.Л. Информационные технологии и системы [Электронный ресурс] : учебное пособие / Е. Л. Федотова. - М.: ИД Форум: НИЦ ИНФРА-М, 2014. - 352 с. - Режим доступа: http://znanium.com/bookread2.php?book=374014
6. Разумов В.А. Управление качеством: учеб. пособие/ В. А. Разумов. - М. : ИНФРА-М, 2011. - 208 с.
7. Шишов О.В. Современные технологии и технические средства информатизации [Электронный ресурс]: учебник / О. В. Шишов. - М. : НИЦ ИНФРА-М, 2012. - Режим доступа: http://znanium.com/bookread2.php?book=263337
8. Гвоздева В.А. Базовые и прикладные информационные технологии [Электронный ресурс]: учебник / В. А. Гвоздева. - М.: ИД ФОРУМ;НИЦ ИНФРА-М, 2014. - 384 с. - Режим доступа:
http://znanium.com/bookread2.php?book=428860