Раздел 8. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ И УПРАВЛЕНИЕ

908

909

Г. С. Варзегов, инженер-программист; Н. А. Ильина, магистрант

А. Д. Рахимова, магистрант

С. И. Юран, доктор технических наук, профессор Ижевский государственный технический университет имени М. Т. Калашникова

Исследование влияния артефактов с использованием разработанной программы обработки фотоплетизмограмм

Внастоящее время основными методами оперативного контроля состояния сердечно-сосудистой системы человека являются электрокардиография и методы, основанные на регистрации пульсовой волны, в том числе метод фотоплетизмографии (ФПГ) [1]. ФПГ основана на регистрации изменений интенсивности света после его прохождения сквозь биологическую ткань, обусловленных изменениями ее объема. В клинической практике фотоплетизмография чаще всего применяется для наблюдения пульсовых волн – изменений объема участка тела, обусловленных толчковыми притоками крови в фазе систолы (сокращения мышц сердца и повышения артериального давления).

Вобщеклинической практике наибольшее распространение получила методика измерения периферического капиллярного кровотока с помощью пальцевой фотоплетизмографии. Использование концевой фаланги пальца не только удобно для врача и пациента, но и предоставляет наибольшее количество информации за счет того, что в дистальных фалангах пальцев кисти наиболее интенсивные значения артериального и венозного кровообращения, на один квадратный сантиметр кожи концевой фаланги кисти руки приходится 500 артерио-венозных анастомозов.

Особенностью процесса регистрации фотоплетизмограмм является наличие значительного числа факторов (артефактов), влияющих на форму пульсовой кривой [2]. Поэтому исследование и разработка оптоэлектронных датчиков для фотоплетизмографии, которые обеспечивают снижение влияния артефактов при регистрации фотоплетизмограмм является актуальной задачей.

Для оперативного анализа зарегистрированных фотоплетизмограмм на предмет влияния на их форму артефактов, была разработана программа обработки фотоплетизмограмм [3].

Разработанная программа реализует анализ исходных данных, в результате которого сигнал разбивается на части двух типов: годные и не годные для последующей обработки и исследования. Программа позволяет обнаруживать и исключать из исходного сигнала (пульсовой кривой) некорректные данные, возникшие из-за влияния нежелательных внешних факторов в процессе получения этого сигнала. При этом предполагается, что исходный сигнал выровнен относительно дыхательных волн и волн третьего порядка.

910

Исключение некорректных данных производится путем поиска значений фотоплетизмограмм, выходящих за пределы заданного оператором допуска по амплитуде и длительности периода. Часть сигнала, начинающаяся с заниженного или завышенного значений амплитуд пульсовой кривой, считается непригодной для дальнейшего анализа. Кроме этого, если длительность текущего периода фотоплетизмограммы отличается на заданную величину от среднего значения, полученного путем усреднения предыдущих неартефактных периодов пульсовой кривой, он также исключается из дальнейшего рассмотрения.

Графический пользовательский интерфейс программы позволяет настроить параметры обработки сигнала на основании его визуального изображения (рис.1). Результаты обработки могут быть сохранены в файл.

Рассмотрим работу алгоритма поиска артефактов на пульсовой кривой.

Рис. 1. Пример реализации фотоплетизмограмм с выявленными артефактами

Предположим, что оператор визуально определил среднее нижнее значение как 80 единиц и задал допуск в 10 единиц. Тогда за разделения отсчетов будут приняты точки сигнала, удовлетворяющие следующим условиям:

Значение находится в диапазоне 80± 10 единиц, т. е. от 70 до 90 ед. Точка является минимумом для отрезка сигнала, отсеченного верхней

границей допуска.

Вчастности, точки 1, 3, 4, 5 и 6 удовлетворяют данным условиям, а точка 2 нет.

Далее на основе полученных точек разделения вычисляются длины

периодов отсчетов, затем находится их среднее значение Tср. Оператором задается допуск по времени T, в данном случае это 10 ед. Если длина

отсчета попадает в диапазон Tср± T, то он считается годным. Остальные отсчеты считаются артефактными.

Вданном примере отрезки 1‒3, 4‒5 и 5‒6 признаны не годными. Входными данными являются файлы, содержащие последовательность

911

16-битных целых чисел без знака. Предполагается, что такие файлы имеют расширение *.plz.

Выходными данными являются:

−визуальное представление сигнала, в том числе с подсветкой его разбиения на части;

−файлы, описывающие исходный сигнал, и содержащие информацию об его разбиении (*.plzw);

−изображения графика сигнала в формате *.bmp.

Перед обработкой сигнала необходимо настроить следующие параметры: оценочное нижнее значение пульсовой кривой, допуски по осям t и x. В результате обработки части графика, принятые за артефакты, будут подсвечены красным цветом, а пригодные для последующей работы ‒ зеленым.

Полученный график может быть сохранен в файл *.bmp. Результаты обработки сигнала могут быть сохранены в файл *.plzw и впоследствии открыты для просмотра.

После обработки выводится окно со следующей информацией о сигнале (рис. 2).

Рис. 2. Окно с информацией об обработанном сигнале

Эта информация также записывается в файл log.csv, находящийся в каталоге с приложением, что позволяет использовать ее для статистического анализа с помощью Microsoft Excel.

С помощью описанной программы исследовались три вида разработанных датчиков, имеющих различную конструкцию и элементы оптопар: два планарных и один трансмиссионный датчик. В опытах приняло участие более 30 студентов и преподавателей университета. Для каждого датчика эксперименты проводились при различных токах источников излучения в диапазоне от 1 до 10 мА с помощью системы регулировки тока источника питания. Время регистрации сигнала для каждого опыта со-

912

ставляло около 60 с, что обеспечивало в дальнейшем корректность статистической обработки кривых. Уровень влияния артефактов в записанной реализации пульсовых кривых оценивался по количеству исключенных из нее фотоплетизмограмм, искаженных артефактами.

Выяснено, что фотоплетизмограммы, содержащие меньшее количество артефактов, были получены с помощью трансмиссионного датчика (работающего на просвет биоткани). В таких реализациях при изменении допустимого амплитудного интервала установочных данных с 10 до 5 единиц отброшенные артефактные кривые составили 1‒27 процентов. Отчасти это можно объяснить его конструктивными особенностями, обеспечивающими более стабильную величину прижима датчика к биообъекту, чем у планарных датчиков, которые крепились на пальце при помощи ленты велькро.

Проведенные исследования разработанных оптоэлектронных датчиков показали, что для улучшения их параметров с точки зрения уменьшения влияния артефактов, необходимы дальнейшие исследования. Кроме этого, требуют совершенствования как программа обработки фотоплетизмограмм, так и методика проведения опытов.

Список литературы

1.Алексеев, В.А., Юран, С.И. Проектирование устройств регистрации гемодинамических показателей животных на основе метода фотоплетизмографии: монография. – Ижевск: ИжГСХА, ИжГТУ, 2006.- 248 с.

2.Алексеев, В.А., Юран, С.И. Снижение влияния артефактов при регистрации фотоплетизмограмм // Датчики и системы. – 2007.- №6. - С.19-22.

3.Алексеев, В.А., Варзегов, Г.С., Дизендорф, Е.И., Юран, С.И. Программа для просмотра и редактирования фотоплетизмограмм // Лазеры. Измерения. Информация: сборник докладов 21 Международной конф.- Том 3. - СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2011. - С. 118-125.

Ю. А. Ватлина, магистрант В. А. Тененев, доктор физико-математических наук, профессор

Ижевский государственный технический университет имени М. Т. Калашникова

Разработка модели создания синергетического эффекта взаимодействия персонала методами нечеткой логики

В настоящий момент увеличивается значимость людей в процессе проектирования продуктов, то есть значимость человеческих ресурсов. Это очень важно, т.к. главной целью предприятия является выпуск продуктов, удовлетворяющих требованиям потребителей, выпуск качественных продуктов. В процессе проектирования сотрудники, так или иначе

913

«взаимодействуют» друг с другом, либо просто передавая работу на следующий этап жизненного цикла продукта, либо тесно сотрудничая, получают положительный или отрицательный синергетический эффект [1].

Перед коллективом проекта «Твердотельный волновой гироскоп» (080) была поставлена задача: уменьшить время, затрачиваемое на проведение испытаний гироскопического измерителя углов поворота (ГИУП).

1.Работу по данному вопросу начинает инженер-конструктор 3 категории проекта «ТВГ», лаборатории «Системотехники» (аналитик).

2.Следующим этапом к работе приступает инженер-конструктор 2 категории лаборатории «Системотехники» проекта «ТВГ», (конструктор),

3.Появляется задача разработки математических расчетов при съеме данных сразу с 3 осей ГИУП, данную работу выполняет инженерконструктор 2 категории (математик).

4.Рассчитанный алгоритм передается инженеру-конструктору 2 категории (программисту), который создает код и получает программу для съема данных.

Для нахождения главного собственного вектора используем метод анализа иерархий. Нашей целью является управление факторами, влияющими на взаимодействие сотрудников, с целью уменьшения времени ее выполнения и увеличения качества работы, т. е. создание синергетического эффекта. Для этого рассмотрим важность факторов для каждого из работников, участвующих в процессе выполнения работы с помощью метода анализа иерархий: составим вектора приоритетов.

Факторы, влияющие на взаимодействие сотрудников: A ‒ личные взаимоотношения;

B ‒ атмосфера в коллективе; C ‒ микроклимат;

D ‒ настроение;

E ‒ состояние здоровья;

F ‒ стремление помочь, взаимодействовать; G ‒ коммуникабельность;

H ‒ материальная заинтересованность; I ‒ интеллектуальное развитие;

J ‒ эрудированность человека в рассматриваемом вопросе. Собственный вектор обеспечивает упорядочение приоритетов, а соб-

ственное значение является мерой согласованности суждений. Для нахождения собственного вектора необходимо суммировать элементы каждой строки и нормализовать делением каждой суммы на сумму всех элементов; сумма полученных результатов будет равна единице. Первый элемент результирующего вектора будет приоритетом первого объекта, второй – второго объекта и т. д. Индекс согласованности сгенерированной случайным образом по шкале от 1 до 9 обратно-симметричной матрицы

ссоответствующими обратными величинами элементов, назовем случайным индексом (СИ). Отношение ИС к среднему СИ для матрицы того

914

же порядка называется отношением согласованности (ОС). Значение ОС,

(iкA,iкB,iкC,iкD,iкE,iкF,iкG,iкH,iкI,iкJ),

математик (imA,imB,imC,imD,imE,imF,imG,imH,imI,imJ), программист

(iрA,iрB,iрC,iрD,iрE,iрF,iрG,iрH,iрI,iрJ).

Производим расчет отношения согласованности для оценки адекватности полученных значений. Полученные отношения согласованности для составленных матриц (аналитик ОС = 0,07; конструктор ОС = 0,105, математик ОС = 0,11, программист ОС = 0,06) показывают, что рассчитанные матрицы являются согласованными и использовать значения собственных векторов является возможным.

Следующим этапом эксперты проставляют баллы по факторам, влияющим на взаимодействие сотрудников:

Аналитик (xaA, xaB, xaC, xaD, xaE, xaF, xaG, xaH, xaI, xaJ) – (2, 3, 3, 4, 5, 2, 3, 2, 4, 4).

Конструктор (xкA, xкB, xкC, xкD, xкE, xкF, xкG, xкH, xкI, xкJ) – (3, 4, 1, 2, 4, 5, 4, 3, 4, 3, 5).

Математик (xmA, xmB, xmC, xmD, xmE, xmF, xmG, xmH, xmI, xmJ) – (2,4,2,3,4,5,3,1,3,4).

Программист (xрA, xрB, xрC, xрD, xрE, xрF, xрG, xрH, xрI, xрJ) – (4, 4, 2, 3, 2, 3, 4, 2, 3, 5).

А также рассмотрим важность каждого из сотрудников в решении рассматриваемой задачи тем же методом анализа иерархий, и также рассчитаем ОС для составленной матрицы. ОС = 0,08, следовательно, матрица является согласованной [3].

Аналитик – ya, конструктор – yk, математик – ym, программист – yp Производим следующие расчеты:

где n = A, B, C, D, E, F, G, H, I, J.

Для определения общего времени испытаний, с помощью нечеткого вывода, используем программу Matlab и строим функции принадлежности.

915

Эксперт определяют максимальное, среднее и минимальное время выполнения задачи каждым сотрудником. (tmin, tsr, tmax).

Редактор правил системы нечеткого вывода предназначен для задания и редактирования отдельных правил системы нечеткого вывода в графическом режиме.

Впрограмме Matlab производим моделирование процесса расчета времени испытаний и при помощи системы правил, представленных на рис. 1, получаем модель, при изменении параметров которой мы можем видеть изменение выходного общего времени испытаний.

Вполе «Input» появляется 4 числа [25 100 150 125] и в поле «vremya ispitanij» = 512, это означает что при выполнении задачи аналитиком за 25 часов, конструктором за 100 часов, математиком за 150 часов и программистом за 125 часов, время испытаний будет равно 512 часам, согласно составленной модели [1].

Далее мы имеем возможность увидеть, как влияет изменение времени выполнения задачи кем-либо из сотрудников, на общее время выполнения задачи. Например: при [30 110 148 127] часах соответственно, время испытаний = 530 часов.

Синергетический эффект в данном случае проявляется в улучшении результатов испытаний, т. е. уменьшении времени проведения испытаний, с помощью улучшения факторов, на которые мы способны повлиять

‒факторы, влияющие на взаимодействие персонала (X), которые в свою очередь влияют на выполнение задачи каждым сотрудником в отдельности.

Синергетический эффект (Э):

ЭS S (максимально возможная сумма без управления).xx

1

S(x) – общее время проведения испытаний без управления.

S(x1) – общее время проведения испытаний с управлением факторами Э = 512‒530 = ‒ 18 часов.

Число «‒18» показывает, что время испытаний уменьшилось на 18 ча-

сов, следовательно, мы получили положительный синергетический эффект.

Список литературы

1.Алтунин, А.Е. Модели и алгоритмы принятия решений в нечетких условиях. – Тюмень: Издательство Тюменского государственного университета, 2000. -

352 с.

2.Антонов, А.В. Системный анализ. – М: Высшая школа, 2006. - 454 с.

3.Саати, Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий. – М: Высшая шко-

ла, 1993. - 278 с.

916

С. А. Гаврилов, аспирант Ижевский государственный технический университет

имени М. Т. Калашникова

Создание аналитической модели ижевского водохранилища

Ижевское водохранилище является главным источником водоснабжения г. Ижевска, однако качество воды в нем с течением времени все больше перестает отвечать требованиям, предъявляемым к данному водному объекту, как к источнику водоснабжения. Имеющаяся информация о процессах происходящих внутри водоема, флоре, фауне, характеристиках (глубина, состав дна, течения и т. д.), на данный момент не вполне соответствует действительности, т.к. изучение и мониторинг характеристик пруда детально не проводилось. Однако имеющиеся данные позволяют констатировать наличие процессов деградации Ижевского пруда. Поэтому для полноценного функционирования водохранилища необходимо предпринимать меры для его восстановления. Все указанное определяет актуальность системного подхода к существующей проблеме.

Проблема загрязнения водных ресурсов и их деградация повсеместно встречается в мире. В качестве примера можно привести экологические проблемы великих американских озер.

В 60‒70 гг. некоторые наиболее индустриализированные и урбанизированные районы США оказались на грани экологического кризиса. Расширение открытой добычи полезных ископаемых привело к росту площади «бедлендов», наращивание тепловой энергии ‒ к распространению кислотных дождей, продолжении бурной автомобилизации ‒ к превращению ряда городов в настоящие «смогополисы». Стала угасать органическая жизнь в Великих озерах, особенно в озере Эри. В американской литературе описан уникальный случай, когда горела река, на которой стоит промышленный город Кливленд, ‒ до такой степени ее воды были насыщены нефтью. Промышленные, хозяйственно-бытовые и иные стоки попадали в водные объекты без очистки. В озерах значительно понизилось содержание кислорода, стала гнуть рыба. Концентрация ртути, пестицидов и других загрязнителей во много раз превышала допустимую норму. Использование и сброс в водные системы токсичных хлорсодержащих (ДДТ, ПХБ) соединений, синтетических удобрений приводило к попаданию их в пищевые цепи. В конце 1960 гг. 40 % водных систем США не могли использоваться для ловли рыбы и купания из-за загрязнения вод. При этом большие объемы загрязнителей сбрасывались в Великие озера. До начала 1970 гг. озера подвергались загрязнению вредными веществами из-за недостаточной очистки промышленных сточных вод, поступления с поверхностным стоком удобрений и отходов. Так, в этот период в водах озера Эри отмечались избыток фосфора, цветение водо-

917

рослей, сокращение популяции рыб. В начале 1970-х гг. озеро Эри стало практически «мертвым» из-за интенсивного загрязнения.

Вэтих условиях в США в 1972 г. был принят закон о национальной политике «Соглашение о качестве воды в Великих озерах». В 1987 году оно было дополнено перечнем из 43 участков побережья, которые с экологической точки зрения вызывали особое беспокойство. Были увеличены расходы на природоохранные мероприятия. Стали внедряться новые технологии. Значительную инициативу начала проявлять общественность. Улучшилось экологическое образование и воспитание молодежи. И в результате состояние окружающей среды стало постепенно улучшаться. Чище стали Великие озера и впадающие в них реки, в которых снова ловится форель, воздух над Нью-Йорком, Чикаго и другими городами. Но в некоторых районах экологическая ситуация продолжает оставаться слож-

ной [1].

Доклад Комиссии (от 1970 г.) стал основой для заключения Соглашения 1972 г. о качестве воды в Великих озерах и согласованных действиях по его восстановлению.

С 1972 г. частный и общественный сектора затратили более 500 млрд. USD на контроль и очистку сточных вод, главным образом ‒ коммунальных и промышленных точечных источников загрязнения. В 1972 г. Канада и США начали систематическую работу по очистке Великих озер, в результате чего был резко снижен сброс загрязнителей из наземных точечных источников. В дальнейшем в Соглашение 1972 г. дополнялось в соответствии с текущей ситуацией. Так, в 1978 г. в Соглашение были внесены положения о необходимости экосистемного подхода при проведении природоохранных мероприятий и необходимости борьбы с устойчивыми химическими загрязнителями.

В1987 г. основными направлениями природоохранной политики стали сокращение фосфатной нагрузки, загрязнений, поступающих из воздуха и

ссуши, а также решение проблем, связанных с загрязнением донных отложений (для снижения вторичного загрязнения) и подземных вод. В этом же году были разработаны Планы действий по очистке предварительно выявленных 43 экологически неблагополучных территорий и начаты широкомасштабные работы по реализации Планов действий. Соответственно, был сокращен сброс в озера ряда устойчивых токсичных химических загрязнителей.

Начиная с 1972 г. отмечено снижение на 71 % объемов производства, использования и сброса со сточными водами 7 основных токсичных соединений. С конца 1980 гг. удалось достичь сокращения объема токсичных веществ на 82 %. В итоге резкого сокращения поступления фосфора и других загрязнителей существенно уменьшилось развитие водорослей в озере Эри и снизился дефицит кислорода в придонном слое. Объявленное ранее «мертвым» озеро стало крупнейшим в мире районом добычи окуня.

Однако в 1990 гг. быстрое развитие городов и промышленности про-

918

должало наносить ущерб состоянию окружающей среды на водосборах озер. В Великих озерах было обнаружено до одной тысячи видов токсичных загрязнителей, которые попадают туда вместе со сточными водами и кислотными дождями. Проблема кислотных дождей остается одной из наиболее острых, около 50 % кислотных дождей в Канаду поступают из США. Было установлено также, что до 96 % хлорсодержащих химических соединений в водах Великих озер поступает из атмосферы. Возможно, именно поэтому Канада первой подписала Киотский протокол о регулировании выбросов в атмосферу парниковых газов и ввела на своей территории обязательную систему отчетности по количеству выброшенных в атмосферу парниковых газов для промышленных предприятий. В то же время, США не подписали Киотский протокол.

Для решения проблемы, в первой половине 1990 гг. США и Канада разработали Стратегию защиты Великих озер от загрязнения токсичными веществами, которая начала реализовываться с 1997г. Стратегия включает мероприятия, связанные с заменой высокотоксичных химикатов в промышленных циклах на малотоксичные с поэтапным отказом от веществ, представляющих риск для здоровья людей и окружающей среды. По мнению экспертов, Стратегия вносит значительный вклад в снижение и устранение содержания токсичных химикатов в экосистеме Великих озер.

Основной правовой базой для сотрудничества по водным вопросам между Канадой и США является рамочный Договор между США и Канадой о пограничных водах 1909 г., а основной структурой – американоканадская Международная объединенная комиссия (МОК) по пограничным водам. МОК состоит из представителей Канады и США, имеет полномочия оценивать количественное и качественное состояние водосборов вдоль международной границы. Так, в другом Договоре (от 1944 г.) зафиксировано, что «пограничные воды ‒ бесценный ресурс, принадлежащий народам Канады и США», и что правительства обеих стран «несут ответственность за управление этими ресурсами и обеспечение безопасного и обильного снабжения чистой водой».

Большинство экспертов высоко оценивают совместные усилия США и Канады, направленные на улучшение качества вод Великих озер, и считают, что эти представляют собой выдающийся пример сотрудничества как межгосударственного, так и местных водопользователей.

Эксперты считают, что частые засухи и наводнения, катастрофическое снижение запасов воды в Великих озерах являются основными вызовами для северной части континента. Увеличивающийся дефицит пресной воды в Северной Америке уже стоит США и Канаде десятков миллиардов USD ежегодно [2].

В нашей стране примером комплексного решения водных и экологических проблем может стать бассейн Волги, по которому принято решение о создании и финансировании федеральной целевой программы «Возрождение Волги». Подобные примеры можно продолжить, но в це-

919

лом их пока немного. Водному хозяйству в целом еще предстоит сделать решительный шаг в сторону экологического водопользования.

В отношении проблемы ижевского пруда предлагается построить аналитическую модель для анализа ситуации и дальнейшего ее прогнозирования.

Аналитическая модель должна включать в себя:

‒математическую модель движения воды в Ижевском водохранилище

сучетом наиболее значимых факторов влияющих на этот процесс;

‒базу данных растительности пруда;

Аналитическая модель должна быть представлена в виде программного продукта.

При создании математической модели необходимо учитывать следующие факторы:

‒Взаимодействие двух сред: воздух-вода, наличие движения воздушных потоков может влиять на движение воды на поверхности водоема.

‒Время года: так как в холодное время года при образовании льда на поверхности водоема отсутствует фактор взаимодействия двух сред (воз- дух-вода).

‒Наличие водной растительности. Особенно сильно этот фактор будет влиять на движение воды в прибрежной зоне, где глубина дна не значительна и растительность выступает над поверхностью воды, при этом достаточно густо распространена, что способствует образованию так называемых зон застоя воды.

‒Следует учитывать, что всю водную растительность можно разделить на три группы:

‒поверхностная;

‒растительность, находящаяся в толще воды (найди название этих видов)

‒донная;

Каждый из этих видов растительности будет по-своему влиять на движение воды в водоеме.

‒ Рельеф дна. Глубина водоема в той или иной его точке, а так же присутствие иловых масс на дне, оказывает значительное влияние на внутриводоемые течения.

Реализацию аналитической модели необходимо осуществить в качестве программного продукта.

Выбор языка программирования.

В качестве наиболее подходящего языка программирования был выбран язык С++. Язык C++ является одним из наиболее популярных универсальных языков программирования. Он поддерживает разные парадигмы программирования, сочетая в себе функционал низкоуровневых и высокоуровневых языков. С++ был написан на основе языка C, поэтому многие программы на C могут запускаться с помощью компиляторов для

C++.

920

Перечень сфер применения C++ разнообразен. На данном языке пишутся операционные системы, драйверы для различных устройств, прикладное программное обеспечение, программы для высокопроизводительных серверов. Для написания программных продуктов существует множество реализаций языка ‒ как коммерческих, так и бесплатных.

Стоит отметить, что в сложившейся ситуации с Ижевским водохранилищем, однозначно необходимо регулярное вложение большого количества денежных средств. И чем дольше проблема будет оставаться без должного внимания, тем больших вложений потребует ее решение.

Практическая значимость заключается в использовании данной модели в качестве базы данных по пруду и моделировании внутренних процессов, что позволит дать характеристику системе и возможность спрогнозировать срок жизнеспособности пруда как системы способной обеспечивать город Ижевск водой.

Список литературы

1.[электронный ресурс]: www. ami-tass.ru.

2.[электронный ресурс]: www.go-usa.com.ua/tree

А. В. Головков, магистрант

А. В. Вахрушев, доктор физико-математических наук, профессор Ижевский государственный технический университет

имени М. Т. Калашникова

Технологии пропитки керамического кирпича

Ижевский завод строительных материалов – ОАО «Альтаир» – сравнительно молодое, но уже достаточно известное предприятие в строительной индустрии. Построенный в 1990 году, сегодня завод стал одним из лидеров Уральского региона. Высокий уровень качества, современное оборудование, новейшие технологии, профессиональный коллектив – все это позволяет уверенно смотреть в будущее. «Альтаир» – единственное предприятие в Удмуртской Республике занимающихся производством высокоэффективного керамического кирпича для всех видов строительных работ по ГОСТ 530-95 и ГОСТ 7484-84 (высшей категории качества). Производство кирпича было освоено 11 лет назад, подобных предприятий, использующих болгарскую технологию, в Российской Федерации осталось немного. «Альтаир» не только выжил в экономические непростые времена, но и на деле доказал, что отечественные строительные материалы могут быть качественными, долговечными и доступными по цене.

На предприятии изготавливаются более двадцати наименований кирпича различных форм и размеров.

921

Основная номенклатура кирпича:

‒кирпич керамический пустотелый одинарный;

‒кирпич керамический утолщенный (полуторный) и двойной (камень);

‒кирпич керамический фигурный;

‒кирпич с полимерным покрытием.

Керамический кирпич производства ОАО «Альтаир» по своим технологическим характеристикам относятся к высшей категории качества, выпускается 125, 150, 200 марок, морозостойкость более 50 циклов.

Исследования показали что основным недостатком существующей технологии покрытия керамического кирпича является слабая стойкость к воздействию солевых отложений на поверхности керамического кирпича и слабая стойкость к воздействию воды которая возникает в области между покрытием и подложкой кирпича [1].

Для увеличения способности кирпича сопротивляться внешним воздействиям предприятию-изготовителю предлагается: во-первых использование гидрофобизирующих пропиток на основе силикона, путем нанесения на кирпич до нанесения на него полимерной краски для усиления гидроизоляции и избежания влагообмена кирпича и окружающей среды, что в свою очередь приведет к прекращению появления высолов, шелушения краски и т. д. На основе проведенных экспериментов было доказано что керамический кирпич с полимерным покрытием прошедший процедуру гидрофобизации соответствует требованиям ТУ 685-18-04-07 и ГОСТ 530-08. Характеристики покрытия показали высокую адгезию, сохранность цвета и высокую надежность. Технология гидрофобизации силиконовыми гидрофобизаторами рекомендована ОАО «Альтаир» для включения в технологический процесс производства керамического кирпича с полимерным покрытием с целью повышения качества продукции.

Во-вторых, планируется испытание и внедрение на предприятии пропитки на основе нанопорошков (цемянки), благодаря размеру зерен которых происходит глубокое проникновение в структуру кирпича, что обеспечивает высокое качество и прочность. В процессе нанесения и высыхания раствора на основе нанопорошков происходит двойное окремнение, как покрытия, так и подложки с глубоким проникновением в основу, в результате чего обеспечивается и высокое качество и упрочнение покрытия.

Характеристики покрытия:

‒экологически чистое покрытие. Не поддерживает развитие микроорганизмов и плесени;

‒при очень сильном загрязняющем воздействии окружающей среды фасад можно мыть сильной струей воды;

‒высыхает без пятен и полос;

‒упрочняет окрашиваемую поверхность, необратимо срастается с ней, продлевает срок эксплуатации зданий, а также изделий из бетона, кирпи-

922

ча и ракушечника;

‒цемянка «дышит», то есть хорошо пропускает водяные пары и двуокись углерода, что позволяет избежать разрушения влагой стен и деформации декоративного покрытия;

‒обладает высокой сопротивляемостью к воздействию окружающей среды.

Предполагается, что внедрение данных видов покрытия керамического кирпича с целью исключения появления высолов позволит предприятию повысить качество выпускаемой продукции, что является основной целью исследований.

Список литературы

1. Кашкаев, И.С. Производство керамического кирпича [Текст]/ И.С. Кашкаев, Е.Ш. Шейнман – М.: Высшая школа, 1983. - 223 с.

А. В. Дозоров, магистрант С. И. Юран, доктор технических наук, профессор

Ижевский государственный технический университет имени М. Т. Калашникова

Снижение влияния усилия прижима датчика фотоплетизмографа к биоткани

Плетизмография – метод исследования сосудистого тонуса и кровотока в сосудах мелкого калибра, основанный на графической регистрации пульсовых и более медленных колебаний объема какой-либо части тела, связанных с динамикой кровенаполнения сосудов.

Метод фотоплетизмографии (ФПГ) основан на регистрации изменений оптической плотности исследуемой ткани (органа). Данный метод является неинвазивным.

При регистрации показаний методом ФПГ на результат измерения оказывают влияние большое количество искусственных факторов (артефактов). Часть из данных артефактов вызваны состоянием биоткани, способом установки оптоэлектронного датчика. Например, если оптический датчик будет прижат к биоткани с давлением большим, чем 120 мм рт. ст., начинают сдавливаться кровеносные сосуды и объем крови, поступающий в ткани, уменьшается. Если же оптоэлектронный датчик прижать к биоткани с давлением меньшим, чем 40 мм рт. ст., то он начинает смещаться, что также искажает регистрируемую пульсовую кривую. Проведенные исследования [1‒4] показали, что артефакты движения и нестабильность прижима оптоэлектронного датчика к биоткани вносят значительные искажения в показания фотоплетизмографа. Поэтому борьба с данным видом помех имеет большое значение для метода ФПГ.

923

Снижение влияния данного вида артефактов позволит получать более качественные данные.

Целью работы является разработка метода снижения влияния усилия прижима датчика фотоплетизмографа к биоткани.

Один из возможных методов снижения влияния усилия прижима - использование системы автоматического контроля усилия прижима. Исходя из решаемых задач, можно сформулировать требования к данной системе.

Система должна: автоматически контролировать усилие прижима, приложенное к биологическому объекту; динамически изменять усилие прижима датчика на биологический объект в зависимости от показаний ФПГ; иметь минимальный размер для удобства крепления; иметь минимальное время перехода в рабочий режим.

Существующие датчики фотоплетизмографов не имеют автоматических систем стабилизации усилия их прижима к биологической ткани. Таким образом, на данный момент нет устройств, удовлетворяющих предъявленным требованиям, что подтверждает актуальность разработки системы стабилизации усилия прижима датчика фотоплетизмографа к поверхности биологического объекта.

Исходя из указанных требований, была разработана функциональная схема автоматической системы, представленная на рис. 1.

Система содержит три основных блока: фотоплетизмограф I, систему создания и контроля давления в устройстве крепления датчика II и микроконтроллер.

Система контроля усилия прижима состоит из датчика давления, согласующего устройства 1, устройства прижима (манжеты) и согласующего устройства 2. Система контроля усилия прижима обеспечивает измерение прижима (давления) в диапазоне от 0 до 200 мм рт. ст. и необходимое воздействие через устройство прижима на датчик. Вся логическая обработка показаний датчиков производится в микроконтроллере.

В основе алгоритма работы системы лежит процедура постоянного сравнения амплитуд измеряемых фотоплетизмограмм при различных уровнях прижима датчика к биоткани, нахождение и поддержание давления, обеспечивающего максимальное значение амплитуды пульсовой кривой.

924

Рис. 1. Функциональная схема системы стабилизации усилия прижима датчика

Блок-схема алгоритма обработки показана на рис. 2.

Описание алгоритма.

При включении напряжения питания система переходит в начальный режим и с увеличенной скоростью повышает усилие прижима датчика на биообъект до тех пор, пока оно не достигнет необходимого минимума Р1 (около 40 мм рт. ст.). Это значение усилия прижима постоянно и не зависит от амплитуды пульсовой кривой. После достижения этого уровня усилия прижима система переходит в стандартный рабочий режим.

В рабочем режиме производится измерение давления и получение фотоплетизмограммы. При этом происходит постепенное увеличение усилия прижима до тех пор, пока максимальная амплитуда сигнала фотоплетизмограммы не начнет уменьшаться. Уменьшение амплитуды сигнала означает, что найдено оптимальное усилие прижима датчика на биообъект. Это значение обеспечивает наилучший сигнал фотоплетизмограммы и, следовательно, ее бόльшую диагностическую ценность. В дальнейшем система обеспечивает такое усилие прижима на биоткань, при котором амплитуда пульсовой кривой остается максимальной.

Вследствие движения биообъекта давление датчика на биоткань будет меняться. Для борьбы с такого рода артефактами система после установки оптимального усилия прижима динамически в малом диапазоне меняет давление датчика на биообъект и анализирует изменение амплитуды фотоплетизмограммы, поддерживая ее уровне, близком к максимальному. Если прибор дал сбой и давление на биообъект по каким-то причинам стало выше допустимого, амплитуда фотоплетизмограммы резко уменьшится вследствие уменьшения кровоснабжения биоткани в области установки датчика.

925

Рис. 2. Блок-схема алгоритма работы системы стабилизации усилия прижима датчика

При этом система автоматически уменьшит усилие прижима до уровня P1 и цикл работы системы контроля давления повторится.

Разработанный алгоритм был построен в программном продукте LabView. Результат моделирования алгоритма представлен на рис. 3.

926

Рис. 3. Моделирование алгоритма в LabView.

На рис. 3 изображено моделирование работы алгоритма в рабочем режиме. Из рисунка видно, каким образом происходит постепенное наращивание усилия прижима и как при этом изменяется максимальная амплитуда фотоплетизмограммы.

Таким образом, разработаны функциональная схема системы стабилизации усилия прижима датчика фотоплетизмографа и алгоритм ее функционирования, а также подготовлена виртуальная модель устройства с целью моделирования и оценки работоспособности разработанной системы. Применение системы особенно эффективно в процессе мониторинга состояния сосудистой системы человека и животных.

Список литературы

1.Dresher, R. Wearable Forehead Pulse Oximetry: Minimization of Motion and Pressure Artifacts // A Thesis Submitted to the Faculty of the Worcester Polytechnic Institute in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science, 2006.

2.Rhee S., Yang B., Asada H. Artifact-Resistant Power-Efficient Design of FingerRing Plethysmographic Sensors // IEEE Trans. on Biomedical engineering, Vol. 48, No. 7, 2001. - Р. 795-805.

3.Патент № 99946 на полезную модель, МПК7: А61В 5/0295. Устройство для фотоплетизмографии / Штин А.А., Юран С.И, Перминов А.С., Покоев П.Н. Опубл. 10.12.2010. Бюл. №34 (Заявка на полезную модель №2010123575/14 (033562) от

9.06.2010).

4.Штин А.А., Юран С.И. Компенсация усилия прижима датчика при регистрации фотоплетизмограмм / Приборостроение в XXI веке-2011. Интеграция науки, образования и производства: сб. материалов VII Всерос. научно-технич. конф. с международным участием, посвященной 50-летию приборостроительного факультета (Ижевск, 15-17 ноября 2011 г.). Ижевск : Изд-во ИжТУ, 2012. – С. 315319.

927

Е. В. Игольникова, Е. И. Логвинова, У. Н. Розлер: студенты

В. В. Марков, кандидат технических наук, доцент Карачевский филиал Госуниверситета-УНПК, г. Карачев

Программа У. Э. Деминга – центральное звено понятий «качество продукции» и «качество жизни»

Качество продукции и качество жизни – два взаимосвязанных понятия. Когда качество изделий становится на предприятии «целью номер один», все элементы производства выстраиваются в соответствии с требованиями системы менеджмента качества. На этапе изготовления изделий многое зависит от уровня организации производства, и в том числе – от качества жизни сотрудников. Задавшись целью обеспечения устойчивого развития своего предприятия, высшее руководство должно создать условия для выпуска продукции, удовлетворяющей не только известные, но и скрытые потребности потребителей.

Одно из важных условий выпуска качественной продукции – обеспечение качества жизни сотрудников, создание таких отношений, при которых работник получает радость от работы и может ей гордиться. Устойчивое развитие, качество продукции, качество жизни – три элемента «одержимости качеством». Путь к ним лежит через командную работу и научный подход – непрерывное обучение. Обеспечить предприятию устойчивое развитие могут помочь «14 пунктов» программы Деминга.

Качество жизни и принципы Э. Деминга

«14 пунктов» программы Деминга направлены на создание таких производственных отношений, при которых сотрудники чувствовали бы индивидуальность, стремились стать лидерами в своем деле, получали радость от обучения и работы. Цепная реакция Деминга показывает, что повышение качества жизни – это естественные следствие повышения качества продукции; «14 пунктов» – это путь к созданию стиля менеджмента, главной целью которого является качество продукции и трудовой жизни. Рассмотрим их подробно [1].

Пункт 1 – Постоянство цели. Добивайтесь постоянства цели – непрерывного улучшения продукции и услуг. Компания, имеющая достойные, ясные и рациональные долгосрочные цели, создает для себя стабильные условия существования и ожидаемое будущее. Стабильность производства – основа для повышения качества продукции и внедрения улучшений. Стабильность работы компании, постоянное создание новых рабочих мест – основа для улучшения материального благосостояния и духовного развития сотрудников предприятия. Это – единственный пункт, который прямо противопоставлен «смертельным болезням» и препятствиям на пути улучшений системы управления компанией.

Пункт 2 – Новая философия. Примите новую философию. Под «новой философией» понимается культурная трансформация традиций предприя-

928

тия. Это философия постоянного улучшения качества продукции и повышения производительности труда. Это новая система вознаграждений, учреждение лидерства среди сотрудников предприятия, создание атмосферы сотрудничества, условий для получения удовольствия от работы. Принятие «новой философии» – долгий процесс устранения многих препятствий на пути к улучшениям.

Пункт 3 – Покончите с зависимостью от массовых проверок. Устра-

ните потребность в массовых проверках как способе достижения качества в первую очередь с помощью встраивания качества в продукцию.

Это один из самых сложных пунктов программы Деминга. Он призывает не к тому, чтобы полностью отменить проверки. Он говорит, что проверки и контроль очень дороги для предприятия, а подготовка к ним отрывает сотрудников от основной работы. Инженерам и менеджерам нужно подумать о том, как «встроить качество» в процесс изготовления продукции, сделать проверки выборочными и обрабатывать их результаты статистическими методами.

Пункт 4 – Покончите с практикой заключения контрактов по самым низким ценам. Покончите с практикой определения победителя в тендере только на основе самой низкой цены. Самая низкая цена – это не основная причина выбора поставщика – никто не покупает шины для своего автомобиля по самой низкой цене. При выборе поставщика надо потребовать подтверждения качества его продукции и отдать предпочтение тому поставщику, который сможет доказать качество своей продукции статистическими методами.

Пункт 5 – Улучшайте каждый процесс. Постоянно и непрерывно улучшайте каждый процесс планирования, производства и обслуживания. Качество непрерывно, качество бесконечно – значит, улучшению качества нет предела. В любом деле есть много способов улучшить качество его результатов, особенно, если эти результаты имеют высокое качество. В стремлении улучшить качество своей работы раскрываются лучшие стороны человеческого характера – его творческая натура. Человек начинает гордиться своей работой.

Пункт 6 – Введите практику подготовки и обучения персонала на ра-

бочем месте. Введите в практику современные методы подготовки и обучения персонала на рабочем месте для всех сотрудников, чтобы эффективнее использовать возможности каждого из них. Чтобы успевать за изменениями материалов, процессов, методов разработок, оборудования и обслуживания, нужны новые навыки и умения. При обучении раскрываются способности человека, определяется то место, на котором он может наиболее полно проявить себя. Человек начинает получать удовольствие от работы, а это – основа качества жизни.

Пункт 7 – Учредите лидерство. Учредите лидерство, нацеленное на то, чтобы помочь людям выполнять свою работу наилучшим образом. Руководители и менеджеры должны отвечать не за «голые цифры», а за

929

качество. «Люди сами не расскажут вам о своих проблемах; работа руководителя – обнаруживать, что идет не так» [1]. Задача лидера (руководителя, менеджера) – знать, когда людям нужна специальная помощь, и оказывать ее. Лидер должен понимать, что все элементы производства – машины, процессы, документация, организационные схемы – оживляются людьми и зависят от их желания работать, от того – получают ли они удовольствие от работы. Лидер должен не только уметь воодушевлять людей, он должен постоянно учиться статистическим методам и понимать, как с их помощью можно определить, кто в коллективе способен работать самостоятельно, а кому нужна помощь.

Пункт 8 – Изгоняйте страх. Поощряйте эффективный двусторонний обмен информацией и любые меры для изгнания страха из организации, чтобы все могли работать эффективно и более производительно на благо компании.

Использование только количественных показателей эффективности производства, система аттестации и ранжирования персонала, премиальная система вознаграждения приводят к тому, что 2 % сотрудников предприятия испытывают удовольствие от работы, а остальные 98 % – постоянный стресс и тревогу за свое будущее. Страх заставляет людей называть изделия годными, если они имеют предельно допустимые характеристики. Это не позволяет выявить проблему качества на ранней стадии. Страх мешает вносить предложения по улучшению нашей работы и системы, в которой мы работаем. Страх – это препятствие для совершенствования и новаторства, несовместимое с удовольствием от работы. И если менеджер чувствует, что для целей управления ему нужно создать страх у работников, он автоматические признает собственную неудачу.

Пункт 9 – Разрушайте барьеры. Разрушайте барьеры между подразделениями и функциональными областями. Люди должны работать в командах. Работа в команде позволяет сконцентрировать усилия специалистов разных профилей на общем деле – качестве продукции. Сотрудничество обеспечит синергетический эффект – резкое увеличение новых идей, инноваций, научных разработок и изобретений. Это позволит повысить качество продукции, увеличить материальное и моральное вознаграждение, и, как следствие, – появится все возрастающая радость от работы – основа качества жизни.

Пункт 10 – Откажитесь от пустых лозунгов и призывов. Перестаньте пользоваться лозунгами, плакатами и призывами к сотрудникам, требующими от них бездефектной работы, и не показывающими, как можно ее достигнуть.

Так как большая часть дефектов связано с системой управления, а не с отдельными рабочими, подобные лозунги и призывы вызывают только враждебное отношение к руководству. На производстве люди – это самое лучшее, это то, что делает продукцию качественной. И эти люди нуждаются в помощи, совете, обучении, хорошей системе управления, которая

930

позволяет им в полной мере проявить свои таланты. Именно на это должны быть направлены усилия высшего руководства, а не на формальные призывы и пустые лозунги.

Пункт 11 – Исключите произвольные количественные цели. Исключи-

те порядок, при котором устанавливаются произвольные нормы для работников и количественные цели для менеджеров. Предприятию и его сотрудникам обязательно нужны цели и количественные показатели их достижения. Но значения этих показателей не должны быть произвольными. Например, показатель «к 2015-му году увеличить прибыль на 20 %» не имеет смысла, потому что непонятно, почему именно на 20 % (только ли потому, что «круглое» число) и не указано, за счет каких действий это будет выполнено. Более того, этот показатель будет приносить вред предприятию, потому что в стремлении его достигнуть люди будут скрывать фактические результаты работы и недостатки, которые надо устранять, будут скрытыми. Для повышения качества продукции количественные цели необходимы. Но они не должны быть детальными, чтобы не связывать инициативу. Исключение произвольных количественных целей исключает необходимость утаивать информацию о положении дел, что изгоняет страхи и повышает уверенность людей в себе, повышает качество их жизни.

Пункт 12 – Дайте сотрудникам возможность гордиться своей рабо-

той. Разрушайте барьеры, которые лишают рабочих и менеджеров права гордиться качеством своей работы. Для повышения качества продукции необходима оплата труда за качество, а не за выполнение количественных норм, которые часто задаются произвольно. Когда руководство признает качество труда сотрудников, они смогут гордиться своей работой.

Самым серьезным препятствием здесь является рейтинговая форма оплаты труда, основанная на произвольных количественных показателях. Стремясь получить высокий рейтинг, люди не могут сосредоточиться на качестве своего труда – им просто некогда о нем думать – они добиваются рейтинга.

Пункт 13 – Поощряйте стремление к образованию. Учредите эффек-

тивную программу образования и поощряйте самосовершенствование каждого.

Организация нуждается не просто в хороших сотрудниках – ей нужны люди, которые совершенствуются, благодаря образованию. Знания – это источник повышения конкурентоспособности предприятия и качества продукции.

Пункт 14 – Вовлеченность высшего руководства и его действия. Ясно определите приверженность высшего руководства к постоянному повышению качества и производительности труда. Высшее руководство не может ограничиваться декларированием своей приверженности к качеству – необходимо управлять переменами на предприятии и вовлекать в перемены сотрудников.

931

Производство качественной и востребованной на рынке продукции, полезной для потребителей, создает для сотрудников предприятия возможность гордиться своей работой и постоянно улучшать ее. В этом – залог качества жизни. Основой производства качественной продукции является система управления, направленная на качество и долговременный успех. Для создания такой системы необходим лидер – первое лицо предприятия, его директор.

Программа Деминга и ее 14 пунктов направлены не только на повышение качества продукции. Цель этой программы – создание для людей таких условий труда, при которых работа начинает доставлять удовольствие, а ее результаты – радость. Радость от работы – важнейший элемент качества трудовой жизни. Главная мысль философии Деминга – необходимость создания на предприятии корпоративной культуры, направленной на более масштабное понимание понятия «качество» – от «качества продукции» – к «качеству жизни».

Список литературы

1. Генри, Р. Нив Пространство доктора Деминга [Текст] / Р. Нив Генри // Пер. с англ. –М.: Альпина Бизнес Букс, 2005.–370 с.

Е. В. Королькова, аспирант

В. В. Мирошников, доктор технических наук, профессор Брянский государственный технический университет, Брянск

Методика оценки зрелости процессов системы менеджмента качества предприятия на основе компетентностного подхода

Одним из способов повышения эффективности деятельности предприятия является рассмотрение ее деятельности с точки зрения уровней зрелости процессов. Зрелость показывает, насколько деятельность определена, управляема, контролируема и эффективна.

Использование оценки зрелости процесса подразумевает формирование потенциала для роста производительности организации и отражает как полноту процесса организации, так и постоянство, с которым организация применяет этот процесс. В соответствии с понятием зрелости, считается, что чем выше уровень зрелости, тем деятельность более продуктивна, что позволяет постепенно улучшать качество продукции, а также управлять стоимостью и временем выполнения процесса.

Постановка осмысленных целей, направленных на улучшение производственных процессов, требует понимания различий между зрелыми и незрелыми организациями.

932

Внезрелых организациях не существует объективной основы для вынесения решения о качестве продукта или для решения проблем, связанных с процессами и разрабатываемым продуктом. Вследствие этого качество разработанного продукта является трудно предсказуемым. Работы, нацеленные на улучшение качества, такие как экспертные оценки и тестирование, зачастую урезаются или вообще отбрасываются по мере того, как проект выходит за пределы своего графика.

Взрелой организации, управляющее звено непрерывно следит за качеством продукта и за тем, удовлетворен ли заказчик созданным решением. Существует объективная, количественная основа для вынесения решения

окачестве продукта, а также анализа проблем, возникающих с продуктом или процессом. План-графики и бюджеты реалистичны и основаны на показателях производительности предыдущих проектов; как правило, достигаются ожидаемые результаты по затратам, срокам разработки, функциональности и качеству продукта.

Реализация этих наблюдений о зрелых и незрелых организациях требует создания структуры, обеспечивающей достижение зрелости производственных процессов [1].

Воснову предлагаемой методики оценки зрелости процессов системы менеджмента качества (СМК) предприятия положена модель СМК в соответствии с ГОСТ ISO 9001-2011 [2]. Будем проводить оценку уровней зрелости следующих процессов:

1. Ответственность руководства, в том числе:

1.1.Обязательства руководства.

1.2.Ориентация на потребителя.

1.3.Анализ со стороны руководства.

2.Управление ресурсами, в том числе:

2.1.Управление человеческими ресурсами.

2.2.Управление оборудованием для реализации процессов.

2.3.Управление вспомогательными объектами инфраструктуры.

2.4.Управление производственной средой предприятия.

3.Выпуск продукции, в том числе:

3.1.Планирование выпуска продукции.

3.2.Процессы, связанные с потребителями.

3.3.Проектирование и разработка.

3.4.Закупки.

3.5.Производство и обслуживание.

3.6.Управление устройствами для мониторинга и измерений.

4.Измерения, анализ и улучшение, в том числе:

4.1.Мониторинг и измерение.

4.2.Управление несоответствующей продукцией.

4.3.Анализ данных.

4.4.Улучшение.

Для оценки зрелости выявленных процессов разработаны шкалы зре-

933

лости. Предложенные шкалы описывают пять упорядоченных уровней зрелости процессов СМК. Этим пяти уровням поставлена в соответствие базовая шкала оценок со значениями от 1 до 10, что позволяет перейти от качественной оценки соответствующих процессов к их количественной оценке. Эти шкалы построены подобно шкалам ЛЭТИ, которые используются при проведении самооценки вуза [3], с учетом опыта построения подобных шкал [4].

В зависимости от уровня зрелости по каждому из процессов СМК может быть выставлена одна из следующих оценок базовой шкалы [5]:

для 1-го уровня зрелости – 0,1‒0,2; для 2-го уровня зрелости – 0,3‒0,4; для 3-го уровня зрелости – 0,5‒0,6; для 4-го уровня зрелости – 0,7‒0,8; для 5-го уровня зрелости – 0,9‒1;

Алгоритм определения значения уровня зрелости процессов можно представить следующим образом:

1.Для каждого выявленного процесса последовательно рассматриваются уровень зрелости и определяется наибольшая степень, которая полностью или частично реализована. При этом переход на следующий уровень зрелости возможен только при полной реализации предыдущих.

2.Если для конкретного процесса рассматриваемый уровень зрелости реализуется полностью, то данному параметру присваивается наивысшая оценка для данного уровня – четная (для 1-й – 0,2, для 2-й –0,4

ит.д.).

3.Если для рассматриваемого процесса уровень зрелости реализуется только частично (менее половины), то данному процессу присваивается низшая оценка для уровня зрелости – нечетная (для 1-й –0,1, для 2-й – 0,3

ит. д.).

Процедура проведения оценки уровней зрелости процессов аналогична процедуре оценки при самооценке вуза [6]. На рисунке представлена последовательность шагов при проведении оценки уровней зрелости процессов СМК в организации.

Рисунок. Обобщенный алгоритм проведения оценки зрелости процессов СМК

934

На первом этапе осуществляется формирование экспертной группы.

Для проведения оценки привлекаются специально подобранные эксперты и компетентные специалисты организации по направлениям деятельности. То есть специалист должен обладать определенным набором компетенций и индикаторов поведения, необходимых для успешного выполнения его функций по оценке зрелости процессов СМК предприятия.

Компетенция ‒ это личностная способность специалиста (сотрудника) решать определенный класс профессиональных задач. В управлении персоналом чаще под компетенцией понимают формально описанные требования к личностным, профессиональным и другим качествам сотрудника или к группе сотрудников предприятия.

Таким образом, применение методики оценки зрелости процессов системы менеджмента предприятия должно основываться на компетентностном подходе.

Основными критериями при формировании экспертной группы является компетентность ее членов в рассматриваемых вопросах и их осведомленность о реальном положении дел в организации по оцениваемой проблеме.

После формирования состава экспертной группы необходимо четко распределить обязанности ее членов – кто, и какие параметры будет оценивать, и как будут согласовываться мнения различных экспертов. В процессе этой работы может появиться необходимость в изменении или увеличении состава экспертной группы. Если несколько экспертов оценивают один критерий или одну составляющую независимо, то выбор этих экспертов должен производиться с особой тщательностью, чтобы обеспечить репрезентативность выборки суждений экспертов.

На втором этапе проводится подготовка к проведению оценки. В процессе подготовки к оценке зрелости процессов СМК проводят:

–разъяснение членам экспертной группы правил заполнения опросных форм (квалиметрических шкал);

–определение процедур коммуникации между членами экспертной группы и согласования мнений различных экспертов по одним и тем же рассматриваемым параметрам;

–размножение и рассылку опросных форм членам экспертной

группы.

Третий этап представляет с собой непосредственно проведение оценки зрелости процессов. Члены экспертной группы внимательно знакомятся с описанием шкал зрелости и проводят оценку по заданной шкале.

Оценка может проводиться как индивидуально, так и групповым методом. При работе в группе каждый эксперт должен дать свою собственную оценку. В процессе обсуждения члены экспертной группы могут поменять собственные оценки, выставленные им ранее, если доводы других экспертов ему покажутся более состоятельными.

На основе индивидуальных опросных форм для рассматриваемых про-

935

цессов заполняются итоговые формы, в которые заносятся значения согласованных оценок для каждого процесса.

Полученные значения параметров используются в дальнейшем для построения зависимостей значений результативности процессов от уровней зрелости процессов.

Список литературы

1.Паулк, М. Модель зрелости процессов разработки программного обеспечения / М. Паулк, Б. Куртиси [ и др]. - 2002. – 256 с.

2.ГОСТ ISO 9001-2011. Системы менеджмента качества. Требования [Текст]. – Введ. 2013-01-01 – М.: Стандартинформ, 2012. – 27 с.

3.Методические рекомендации для вузов и сузов по организации и проведению самооценки эффективности функционирования систем управления в области менеджмента качества на основе модели совершенствования деятельности. – СанктПетербург.: ЛЭТИ, 2005 – 84 с.

4.Борбацъ, Н. М. Оценка удовлетворенности заинтересованных сторон в системе менеджмента качества промышленного предприятия [Текст]: дис. … кандид. техн. наук: 05.02.23 /. Борбацъ Николай Михайлович – Брянск, 2007. – 245 л.

5.Соболев, В.С. Результаты пилотной апробации методики самооценки вуза на базе новой модели СМК / В.С. Соболев, С.А. Степанов, А.Ю. Щербаков, В.В. Азарьева // Режим доступа: www.tqm.spb.ru‒ Дата доступа: 15.03.2012.

6.Инструкция по проведению самооценки вуза на основе модели совершенствования деятельности вуза [Электронный ресурс]. ‒ Режим доступа: www.tqm.spb.ru. - Дата обращения: 06.03.2012.

Т. В. Королькова, аспирант

В. В. Мирошников, доктор технических наук, профессор Брянский государственный технический университет, Брянск

Внедрение системы менеджмента метрологического обеспечения предприятия на основе компетентностного подхода

Применение процессного подхода позволяет деятельность по обеспечению качества и достоверности измерений рассмотреть как процесс. На основе интеграции требований ГОСТ ISO 9001-2011 [1], ГОСТ Р ИСО 10012-2008 [2], ГОСТ Р/МЭК 17025-2006 [3] в данной работе предлагается создание системы менеджмента метрологического обеспечения (СММО).

Под СММО понимается совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, направленных на метрологическое подтверждение пригодности оборудования, документации и управления процессом измерений и испытаний в течение жизненного цикла продукции.

На основе рассмотрения содержания метрологического обеспечения в

936

данной работе предлагаются следующие основные элементы СММО:

1. Метрологическое подтверждение пригодности оборудования. 2. Метрологическое подтверждение пригодности документации. 3.Проверка пригодности продукции. 4. Управление процессами измерения. 5. Документирование СММО.

Каждый из основных блоков системы включает комплекс работ, направленных на обеспечение и поддержание требуемой точности и достоверности результатов измерений.

Блок 1. К элементам метрологического подтверждения пригодности оборудования следует отнести процессы, направленные на обеспечение соответствия измерительного оборудования требованиям, отвечающим его назначению. Следовательно, элементами блока 1 являются калибровка средств измерений, аттестация испытательного оборудования. Блок 3.Элементом блока 3 является испытание продукции. Блок 2. Блок «метрологическое подтверждение пригодности документации» включает метрологическую экспертизу. Блок 4. Элементом блока 4 является разработка методик выполнения измерений и аттестация этих методик. Блок 5 представляет собой систему документирования СММО.

Состав СММО определяется с учетом специфики деятельности предприятия.

Внедрение СММО представляет собой комплекс работ, который затрагивает различные аспекты деятельности организации и ее подсистемы - подсистему стратегического управления, производственную подсистему, подсистему логистики, управление персоналом, внутренние коммуникации, документооборот и др. В связи с этим, внедрение СММО является достаточно трудной, длительной и трудоемкой задачей. Решение этой задачи, как правило, происходит в несколько этапов.

Алгоритм механизма внедрения СММО представлен на рис 1. Специалисты, принимающие участие в разработке и внедрении СММО

должны обладать определенным набором компетенций и индикаторов поведения, необходимых для успешного выполнения функций в рамках проекта разработки и внедрения СММО.

Компетенция ‒ это личностная способность специалиста (сотрудника) решать определенный класс профессиональных задач. В управлении персоналом чаще под компетенцией понимают формально описанные требования к личностным, профессиональным и другим качествам сотрудника или к группе сотрудников предприятия.

Таким образом, разработка и внедрение СММО должно основываться на компетентностном подходе.

937

Рис.1. Алгоритм создания и внедрения системы менеджмента метрологического обеспечения

Этап 1. Анализ существующей ситуации в организации на соответствие требованиям ГОСТ Р ИСО 10012-2008 и ГОСТ Р ИСО/МЭК 170252006. Цель данного этапа заключается в определении степени выполнения требований вышеперечисленных стандартов и проверке наличия документированных процедур процессов, относящихся к СММО.

Руководитель должен принять решение о начале проекта, известить сотрудников компании, а также создать предпосылки для быстрого осуществления всех остальных этапов. Основанием для начала разработки и внедрения СММО служит приказ руководства о начале проекта по внедрению СММО. Так же следует определить состав и руководителя рабочей группы, ответственного за выполнения работ в рамках проекта разработки и внедрения СММО. Высшим руководством утверждается группа аудиторов, которая будет проводить анализ. Специалисты, принимающие участие в проекте, должны обладать достаточным уровнем знаний и компетенциями, позволяющими выполнить возложенные на них функции. Аудиторы изучают имеющуюся на предприятии документацию, относящуюся к метрологическому подтверждению пригодности и управлению процессом измерений. По результатам анализа составляется отчет. Анализ текущей ситуации должен выявить: основные производственные процессы организации; вспомогательные процессы и процессы обеспечения; наиболее критические бизнес-процессы с точки зрения СММО; наличие и актуальность регламентирующей документации; существующее распре-

938

деление ответственности.

Этап 2. Планирование разработки СММО. Целью данного этапа явля-

ется создание организационных предпосылок для разработки СММО, распределение ответственности при организации СММО и обучение персонала.

После проведения анализа на 1 этапе высшее руководство назначает ответственного по внедрению СММО и создается комиссия по планированию СММО. Затем высшее руководство совместно с ответственным представителем формирует рабочую группу по разработке СММО.

Следующим пунктом, после создания рабочей группы, является обучение персонала основным положениям стандартов ГОСТ Р ИСО 100122008, ГОСТ ISO 9001-2011, ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025-2006. Для обучения персонала целесообразно привлечь внешних консультантов.

После того как обучение будет завершено, руководитель рабочей группы составляет план разработки документов СММО. Составленный план следует проверить на наличие в нем всей документации, необходимой для эффективного функционирования СММО. Проверку плана осуществляет высшее руководство совместно с руководителем рабочей группы. При наличии в плане всей необходимой документации он утверждается высшим руководством.

На основании утвержденного плана разработки СММО рабочая группа составляет план мероприятий по внедрению СММО. План мероприятий по внедрению СММО утверждается высшим руководством. Если план не соответствует поставленным целям и не включает достаточного количества мероприятий, необходимых для внедрения СММО, то его отправляют на исправление.

Этап 3. Разработка СММО. Целью данного этапа является создание СММО, определение и описание основных процессов СММО.

Руководитель рабочей группы определяет законодательные и другие требования к СММО на основе документов в области обеспечения единства и точности измерений. После того как эти требования определены, рабочая группа совместно с сотрудниками подразделений службы контроля качества определяет основные элементы и процессы СММО, руководствуясь при этом требованиями ГОСТ Р ИСО 10012-2008, ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025-2006 и нормативными документами в области метрологии.

Затем рабочая группа совместно с сотрудниками метрологической службы, испытательного центра и эксперта-метролога, обладающими необходимым набором компетенций, пользуясь документами в области метрологии, разрабатывает карты основных процессов «калибровка», «аттестация», «ремонт», «метрологическая экспертиза», «разработка МВИ», «аттестация МВИ».

После того как карты процессов разработаны, руководитель рабочей группы осуществляет контроль правильности составления карт процессов рабочей группой. Если найдены ошибки в составлении карт процессов, то

939

карты отправляются на доработку и после этого так же подлежат повторному контролю правильности.

Если карты составлены правильно, то переходят к следующему шагу - разработке последовательности организации поверки. Разработанная последовательность подвергается контролю со стороны руководителя группы.

Затем рабочая группа совместно с сотрудниками метрологической службы, испытательного центра и эксперта-метролога разрабатывает комплекс мероприятий и процедур по управлению несоответствующими результатами процессов СММО, руководствуясь требованиями ГОСТ Р ИСО 10012-2008 и ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025-2006. Результатом выполнения этих работ является составленный план мероприятий по управлению несоответствующими результатами процессов СММО.

После описания основных процессов и процедур в рамках СММО, следующим шагом является разработка показателей эффективности и результативности функционирования СММО.

Когда разработаны основные показатели результативности и эффективности функционирования системы, на основе плана разработки документов СММО разрабатываются стандарты организации (СТО) для процессов, входящих в состав СММО. Разработанная документация подвергается контролю на соблюдение требований ГОСТ Р ИСО 10012-2008, ГОСТ ИСО/МЭК 17025-2006 со стороны руководителя группы.

Этап 4. Внедрение СММО. Требования разработанной на предыдущем этапе документации СММО доводятся до сведений персонала высшим руководством и руководителем рабочей группы. После ознакомления персонала с требованиями документации следует реализация на практике требований документации СММО.

Таким образом, создание системы менеджмента метрологического обеспечения и внедрение ее на основе компетентностного подхода позволит более детально регламентировать деятельность в отношении измерений и измерительного оборудования и повысит качество всех работ, проводимых на предприятии в этой сфере.

Список литературы

1.ГОСТ ISO 9001-2011. Системы менеджмента качества. Требования [Текст]. – Введ. 2013-01-01 – М.: Стандартинформ, 2012. –27 с.

2.ГОСТ Р ИСО 10012-2008 Системы менеджмента измерений. Требования к процессам измерений и измерительному оборудованию [Текст]. – Введ. 2008-12-

18– М.: Стандартинформ, 2009. –21 с.

3.ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025-2006. Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий. [Текст]. – Введ. 2006-12-27 – М.: Стандартинформ, 2007. –26 с.

940

В. С. Красников, магистрант

А. В. Алексеев, кандидат технических наук, доцент С. П. Безгласный, кандидат физико-математических наук, доцент

Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королева, Самара

Синтез стабилизирующего управления гиростата с полостью, целиком заполненной жидкостью большой вязкости

Задачи динамики твердых тел с полостями, содержащими жидкость, получили бурное развитие в связи с прикладными задачами, выдвигаемыми практикой: развитие ракетной техники, кораблестроения, проблемы сейсмостойкости резервуаров для хранения жидкости и другие. Основы теории твердых тел с полостями, содержащими жидкость, изложены, например, в работах [1‒3], имеются и более современные работы. Также ряд работ посвящен динамике однороторного гиростата, например [4‒5].

И вращающиеся роторы, и жидкое топливо существенно влияют на движение КА вокруг центра масс, обуславливая необходимость изучения механической системы, представляющей собой однороторный гиростат с полостью, заполненной жидкостью. Математическая модель и анализ параметров движения исследуемой системы были получены в работе [6].

В данной работе ставится задача исследования устойчивости и построения множества активных управлений, стабилизирующих устойчивые и неустойчивые стационарные движения однороторного гиростата с полостью, целиком заполненной жидкостью большой вязкости.

Рассмотрим пространственное движение гиростата как системы двух динамически симметричных связанных тел (тело-носитель, содержащее полость, целиком заполненную жидкостью большой вязкости, и ротор) с общей осью вращения. Пусть A1 = B1, C1, A2 = B2, C2 – главные моменты инерции тела-носителя вместе с жидкостью и ротора. Координата σ – угол

та совпадает с общим центром масс системы и лежит на оси динамической симметрии обоих тел (рис. 1).

Уравнения движения в проекциях на оси связанной с носителем системы координат Oxyz записываются в следующем виде [6]:

Ap C B qr C2q mx ,

941

Работа выполнена при поддержке федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009

– 2013 годы (соглашение № 14.B37.21.0203).

Список литературы

1.Жуковский, Н.Е. О движении твердого тела, имеющего полости, наполненные однородной капельной жидкостью [Текст] / Н.Е. Жуковский. Собр.соч. т.2. – М.: Гостехиздат, 1953.

2.Черноусько, Ф.Л. Движение твердого тела с полостями, содержащими вязкую жидкость [Текст] / Ф.Л. Черноусько.– М.: Изд. ВЦ АН СССР, 1968.

3.Моисеев, Н.Н. Динамика тела с полостями, содержащими жидкость [Текст]

/Н.Н. Моисеев, В.В. Румянцев. – М.: Наука, 1965. – 439 с.

4.Румянцев, В.В. Об устойчивости движения гиростатов [Текст] / В.В. Румянцев //ПММ. – Т. 25. Вып. 1. – 1961.

5.Виттенбург, Й. Динамика систем твердых тел [Текст] / Й. Виттенбург. – М.: Мир, 1980. – 296 с.

6.Алексеев, А.В. Движение спутника-гиростата, содержащего полость с жидкостью большой вязкости [Текст] / А.В. Алексеев // Известия СНЦ РАН. № 9. –

2007. – С.671-676.

7.Афанасьев, В.Н. Математическая теория конструирования систем управления [Текст] / В.Н. Афанасьев, В.Б. Колмановский, В.Р. Носов. – М.: Высш. шк., 1965. – 447 с.

Д. М. Курмангалиева, магистрант

З. Е. Егорова, кандидат технических наук, доцент Учреждение образования

«Белорусский государственный технологический университет»

Самооценка организации как инструмент мониторинга и измерений эффективности системы менеджмента качества (СМК)

предприятий строительной отрасли

В свете начавшейся интеграции строительной отрасли Казахстана в европейскую систему технического регулирования, повышение качества продукции и услуг является приоритетным направлением на пути преодоления кризисных явлений в экономике, что обусловливает необходимость совершенствования процессов мониторинга и измерений как базы для принятия обоснованных решений [1].

Одним из инструментов, позволяющих сбалансировать и гармонизировать существующие потребности, является самооценка деятельности организации, которая на основе сопоставительного анализа различных направлений ее деятельности с выбранным эталоном позволяет выявить сильные стороны, а также области, где возможно ввести улучшения. Са-

945

мооценка служит отличным предварительным этапом применения моделей, используемых для оценки соискателей премий по качеству, создания СМК или для проведения бенчмаркинга. В качестве одной из конкурсных моделей самооценки деятельности организации, являющейся основой для формирования региональных и отраслевых моделей самооценки, а также на уровне отдельной организации, в Казахстане является модель Премии Президента Республики Казахстан «Алтын сапа».

Премия была учреждена Указом Президента РК от 9 октября 2006 года № 194 «О конкурсе на соискание премии Президента Республики Казахстан «Алтын Сапа»», присуждается ежегодно на конкурсной основе за достижение организацией значительных результатов в области качества продукции или услуг, обеспечения их безопасности, а также за внедрение организацией высокоэффективных методов управления качеством. Премия является национальным аналогом премии Деминга, премии качества Малкольма Болдриджа и Европейской премии качества [1].

С момента вручения первой премии по 2011 год лауреатами национальной премии стали 36 предприятий (с 2006 по 2011 гг. в конкурсе участвовало 941 предприятие), среди которых лишь 3 организации строительной отрасли. Низкое количество организаций-лауреатов строительной сферы в данном конкурсе говорит об отсутствии хорошей практики применения самооценки в данной отрасли, надежных методологий мониторинга и измерений эффективности СМК строительных организаций [2].

Следует отметить, что проведение самооценки в организации на основе критериев и рекомендаций ISO 9004:2009 не равноценно применению критериев премии Президента Республики Казахстан «Алтын Сапа». Но использование рекомендаций по улучшению деятельности по ISO 9004:2009 создает базовую основу для дальнейшей возможности участия в конкурсах и премиях в области качества. Модель самооценки организации, содержащаяся в методологии премии Президента Республики Казахстан «Алтын Сапа» опирается на базовые принципы и методы TQM (с англ. Total Quality Management – всеобщее управление качеством), что является общим с моделью самооценки, изложенной в ISO 9004:2009. В модели премии по качеству каждый критерий имеет бальную оценку, тем самым показывая весовое содержание, значимость каждого критерия, что является главным отличием от модели самооценки, содержащейся в ISO

9004:2009.

Проведенный анализ существующих моделей самооценки деятельности организаций, позволил сделать вывод о том, что для получения общего представления о поведении и текущей деятельности организации целесообразнее использовать методику проведения самооценки по ключевым элементам, изложенную в международном стандарте ISO 9004:2009.

Общая схема процедуры самооценки представлена ниже (рис. 1). Блоксхема демонстрирует основные этапы процедуры и некоторые аспекты, на которые следует обратить внимание.

946

Рис. 1. Общая схема процедуры самооценки

Важно, чтобы созданная система самооценки постоянно поддерживалась и совершенствовалась, сохраняя свою способность давать корректные и содержательные оценки.

Рассмотрим опыт применения данной методологии на примере Товарищества с ограниченной ответственностью «Стройпрокат». Товарищество было создано 25 февраля 2011 г. и имеет государственную лицензию ГСЛ № 0008340 на занятие экспертными работами и инжиниринговыми услугами. Организация возглавляется директором, который организует всю работу предприятия и несет полную ответственность за его состояния и деятельность. Организация осуществляет свою деятельность в трех направлениях: технический надзор за ходом строительства объекта; техническое обследование; авторский надзор. Данные виды контроля необходимы в процессе строительства для выяснения и обеспечения соответствия выполняемых строительно-монтажных работ и применяемых материалов, изделий и конструкций требованиям проекта, технических регламентов и других действующих нормативных документов. Привлечение технадзора позволяет существенно улучшить качество работы за счет постоянного контроля за качеством используемых материалов и способами их хранения, мониторинга технологий строительства.

Одной из основных целей товарищества является обеспечение качества проектирования и строительства объектов на уровне технических требований заказчика путем не только соответствующего выбора технических средств для строительства и использованием современных технологий строительства, но и путем пооперационного контроля на всех этапах проектирования, строительства и сдачи объекта в эксплуатацию. Организация относительно небольшая; общее количество сотрудников фирмы составляет 12 человек.

Так как в настоящее время в ТОО «Стройпрокат» ведется подготовка по внедрению СМК в соответствии с требованиями СТ РК ISO 9001-2009,

947

поэтому объектом самооценки стала существующая на предприятии система управления качеством.

Самооценка проводилась посредством опроса представителейсотрудников каждого отдела организации при проведении рабочей встречи, результаты которой вносились в отдельные таблицы-вопросники по ключевым элементам, связанным с уровнями зрелости. Уровень зрелости каждого критерия определяли путем сопоставления текущего положения дел в организации с примерами, перечисленными в таблицах, и путем определения элементов, уже применяемых организацией, начиная с уровня 1 и переходя к более высоким уровням зрелости [3].

Изучив деятельность, организационную структуру и имеющуюся систему управления качеством ТОО «Стройпрокат» было предложено проводить самооценку по 6 ключевым элементам (критериям) (см. таблицу). Такой выбор ключевых элементов допускается стандартом, поскольку данная методология проведения самооценки учитывает возможность изменения критериев и содержания таблицы, что указывает на универсальность настоящей модели, которая учитывает специфику организации [3].

Таблица. Ключевые критерии самооценки

Для наглядного представления результатов самооценки использовали диаграмму «паутина» (рис. 2). Данное графическое изображение позволяет четко увидеть текущий уровень зрелости по каждому ключевому критерию. Цифры от единицы до шести соответствуют критериям модели. Как видно из рисунка, отклонения между показателями шести критериев значительны. И в целом достигнутый уровень показателей далек от максимально возможного (5 баллов).

948

достигнуто

цели

Рис. 2. Результаты самооценки в соответствии с положением стандарта ISO 9004:2009

На низкий уровень показателя по критерию 2 (1 балл) повлияло то, что в ТОО «Сройпрокат» не разработана четкая политика и стратегия. Руководящее звено осознает необходимость определения целей для всего предприятия и ведет подготовку по разработке и внедрению СМК в соответствии с требованиями СТ РК ISO 9001-2008. По критерию 3 «Менеджмент персоналом» установлен уровень – 3 балла. Обучение и повышение квалификации происходит в виде ротационных циклов, обмена опытом. Обучение носит систематический характер, но не введены планы по обучению и вознаграждений за достигнутые успехи. По мнению сотрудников, в организации отсутствует система общих для всего персонала ценностных ориентиров и норм. В распределении общего хозяйственного результата работники не участвуют, получают только фиксированную зарплату. Поэтому было рекомендовано усовершенствовать систему мотивации персонала с учетом новых подходов и тенденций и периодически изучать мнение работающих, используя и проводя, крайне важный необходимый в современных условиях метод анкетирования.

Низкий рейтинг критерия № 5 (мониторинг и измерение) обусловлен прежде всего тем, что ранее в организации не проводились мониторинги и самообследования организации, поскольку ТОО «Стройпрокат» на рынке инжиниринговых услуг относительно недавно, с февраля 2011года. Решением данной проблемы может быть разработка процедуры по периодическому проведению мониторинга и оценивания своей деятельности.

Таким образом, можно сделать вывод, что использование современного метода улучшения качества – самооценки деятельности организации, содержащейся в международном стандарте ISO 9004: 2009 (СТ РК ISO 9004-2010) увеличивает возможность выживания отечественных строительных компаний в условиях жесткой конкуренции.

949

Список литературы

1.Национальный Интернет-портал Республики Казахстан [Электронный ресурс] / Официальный сайт Агентства по делам строительства и жилищнокоммунального хозяйства. – Режим доступа: http://: www.ads.gov.kz. – Дата досту-

па: 25.12.2012.

2.Национальный Интернет-портал Республики Казахстан [Электронный ресурс] / Официальный сайт Премии Президента Республики Казахстан. – Режим доступа: http://: www.altyn-sapa.kz. – Дата доступа: 20.12.2012.

3.СТ РК ISO 9004-2010. Менеджмент для достижения устойчивого успеха организации. Подход с позиции менеджмента качества [Текст]. – Введ. с 22.09.2010.

-Астана: Комитет технического регулирования и метрологии Министерства индустрии и новых технологий Республики Казахстан (Госстандарт), 2010. - 48 с.

П. Л. Кузнецов, заместитель начальника отдела главного метролога В. А. Кузнецова, инженер-технолог отдела танталовых и ниобиевых конденсаторов

ОАО «Элеконд», г. Сарапул

Комплексный подход к обеспечению качества при производстве электролитических конденсаторов и ионисторов

Глобализация рынка и огромный технологический рывок последних десятилетий привели к тому, что современный рынок электроники преобразовался в рынок, предъявляющий высокие требования к качеству продукции. Само качество, является комплексным понятием, характеризующим эффективность всех сторон деятельности: маркетинговые исследования, разработка, организация производства и т.п.

Качество современных комплектующих для РЭА, должно рассматриваться как комплексный показатель, который в первую очередь зависит от научно-технического уровня разработки, качества используемых материалов, метрологического обеспечения производства и всесторонней метрологической проработки вопроса, а также совершенства технологии.

На сегодняшний день, электролитические конденсаторы и ионисторы, являются сложнейшими высокотехнологичными изделиями. Качество современных конденсаторов, как и любых электронных компонентов в первую очередь зависит от правильной постановки, организации методики и технологии контроля, измерений и испытаний на всех этапах производственного цикла и в целом – от уровня метрологического обеспечения производства.

Важность испытаний, измерений и контроля качества обуславливается тем, что современные конденсаторы и ионисторы, как и было выше сказано, представляют собой сложные высоко-научно-технологические изделия с набором определенных индивидуальных характеристик к которым к тому же постоянно со стороны потребителя, возрастают требования, при

950

их использовании в авиационной и космической промышленности и для военных целей, в первую очередь по стойкости к дестабилизирующим факторам (устойчивости к воздействию радиации, расширенный температурный диапазон, особо тяжелые условия эксплуатации и т. п.).

Задача повышения качества, неразрывно связана с совершенствованием системы организационно-технических, конструкторскотехнологических и эксплуатационных работ, направленных на улучшение технических параметров электролитических конденсаторов и ионисторов и на рост их эксплуатационной надежности.

При производстве электролитических конденсаторов и ионисторов, необходимо рассматривать ряд факторов, воздействующих на них. Эти факторы можно выделить, по содержанию сущности их влияния на две группы – субъективные и объективные (рис. 1).

Субъективные факторы определяют влияние человеческого фактора на качество конструкторско-технологических решений, проведения технологических процессов и организации производства. По мере усложнения конструкции и повышения требований к параметрам, происходит усложнение технологии производства и человеческий фактор приобретает особое значение.

Рис. 1. Классификация факторов, влияющих на работоспособность электролитических конденсаторов и ионисторов

Влияние человеческого фактора как комплекса субъективных факторов проявляется в ошибках разработчиков конденсаторов, производственного персонала при выполнении технологических процессов и ошибках в

951

применении и эксплуатации.

В первую очередь, рассмотрим ошибки производства, как наиболее часто встречающиеся, при условии, что в ходе разработки, конструкторскотехнологической проработке и постановке на производство было минимальное количество ошибок.

Основные характеристики технологических процессов – точность и устойчивость. При выполнении технологических операций, даже при хорошо отлаженном и устоявшемся технологическом процессе, невозможно получить абсолютную повторяемость параметров изделий. Это связано с рядом причин:

‒износ оборудования;

‒неоднородность свойств материалов;

‒погрешность средств контроля;

‒человеческий фактор.

Эти причины приводят к появлению производственных погрешностей

– отклонению параметров конденсаторов от номинальных данных, указанных в технической документации на них (рис. 2).

Рис. 2. Распределение контролируемой емкости конденсаторов серии К52 -.. номиналом 63 В×470 мкФ

В технологической документации погрешности задаются абсолютными значениями ∆ и относительными значениями δ. Величина 2∆ (2δ) – поле допуска, в которое и должны укладываться значения параметров выпускаемых конденсаторов.

Технологические операции представляют собой сложную систему, включающую различное технологическое оборудование, которое вносит

952

дополнительные погрешности при проведении контроля выходных параметров.

Если число независимых входных параметров технологического оборудования не меняется со временем, то все входные параметры по своему влиянию на общую погрешность являются величинами одного порядка, и выходной параметр этой технологической операции будет подчиняться

где Φ(y) – плотность распределения; М – математическое ожидание этого распределения; σ – среднеквадратичное отклонение.

Нормальное распределение обладает свойством, которым пользуются в контроле технологических операций. В области всей кривой распределения (рис. 3) помещается 100% всех значений выходного параметра, а в границах ±3σ (в поле рассеяния 6σ) укладывается 99,73% всех значений [2].

Рис. 3. Кривая распределения значений выходного параметра

В большинстве нормативных документов, как например [3], регламентирующих порядок назначения средств измерений, рекомендуются соотношения между погрешностью средств измерений и допуском контролируемого параметра, равное 1/3. На практике данное соотношение не всегда соблюдается, и выбирается средство или метод измерений с погрешностью больше нормированного соотношения. А увеличение погрешности измерений влечет за собой увеличение вероятности появления ошибок, то есть вероятность признания годного изделия дефектным и вероятность признания дефектного изделия годным.

Помимо ошибок производства, происходят ошибки и на этапах проектирования новых изделий, таким образом, решение проблем обеспечения высокого качества конденсаторов и ионисторов невозможно добиться путем проведения единичных мероприятий, при зацикливании на одной из стадий обеспечения качества конденсаторов, даже при контроле ключевых параметров. Нужно учитывать, что качество конденсаторов и ионисторов очень сильно зависит от качества сырья, конструкционных материалов, внедрения высоких наукоемких технологий и методов организации производства.

953

Создание высококачественных конденсаторов возможно только при проведении системы научных, организационно-технических и технологических мероприятий по управлению качеством на стадии проектирования, производства и эксплуатации конденсаторов. Взаимосвязь между подразделениями, участвующими в формировании и обеспечении качества электролитических конденсаторов на различных стадиях и этапах разработки, производства и эксплуатации, можно представить в виде схемы (рис. 4).

Все этапы разработки и изготовления электролитических конденсаторов и ионисторов, от получения необходимых материалов надлежащего качества, и до отгрузки готовых изделий, в своей сумме представляют сложную технологическую систему. Ошибки, допущенные на различных этапах этого жизненного цикла, в меньшей или большей степени сказываются на конечном качестве выпускаемых конденсаторов. Чем раньше замечена эта ошибка, тем с меньшими трудозатратами ее возможно исправить.

Рис. 4. Взаимосвязь подразделений ОАО «Элеконд» участвующих в формировании и обеспечении качества электролитических конденсаторов на различных стадиях и этапах разработки, производства и эксплуатации

Таким образом, сложный процесс обеспечения качества конденсаторов, можно обеспечить лишь путем применения методов системного подхода к созданию конденсаторов, с исследованиями влияния воздействия

954

ошибок различного рода на всех стадиях разработки и производства, на конечное качество выпускаемых изделий, с возможностью внедрения в производственный процесс предупреждающих, и исключающих действий, как технического, так и управленческого характера.

Список литературы

1.Прямоугольные электрические соединители. Системный подход и основные принципы управления качеством при разработке и производстве электрических соединителей / Сафоноф Л., Сафоноф А. - Технологии в электронной промышленности. 2008 № 6.

2.Основы конструирования и технологии радиоэлектронных средств. Базовые технологические процессы: Учебное пособие / Баканов Г.Ф. - СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2005.

3.РД-50-98-86 Методические указания. Выбор универсальных средств измерений линейных размеров до 500 мм (по применению ГОСТ 8.051-81).

4.Проблемы контроля качества оксидно-полупроводниковых конденсаторов при использовании «Inrush-test» / Кузнецов П.Л. - Приборостроение в XXI веке – 2011. Интеграция науки, образования и производства: сб. материалов VII Всероссийской научно-технической конференции с международным участием, посвященной 50-летию приборостроительного факультета, 2012.

К. Л. Липин, магистрант А. А. Колупаев, кандидат технических наук, доцент

Ижевский государственный технический университет имени М. Т. Калашникова

Подготовка производства к изготовлению струн для формовки кирпича

В современном оборудовании для производства кирпича разрезание монолита глиняного состава осуществляется посредством струн. Струна – инструмент для резки кирпича, устанавливающийся в формовочную линию немецкой фирмы «KELLER» и изготавливающийся из высококачественной стальной углеродистой проволоки марки У10А по ГОСТ 938975 «Проволока стальная углеродистая пружинная. Технические условия»

[1].

Процесс изготовления струн состоит из следующих операций:

‒отрезка проволоки: из мотка проволоки отрезается часть длиной 540 мм;

‒загибание концов отрезанной проволоки: осуществляется вокруг оправки диаметром 10 мм для последующего формирования петель, результатом операции является проволока, представленная на рис. 1:

955

Рис. 1. Загибание концов отрезанной проволоки

‒ формирование петли: осуществляется посредством скручивания загнутого конца проволоки, количество оборотов – 8, направление скручивания – по часовой стрелке, результатом операции является проволока, представленная на рис. 2.

Рис. 2. Формирование петли

Оставшийся конец проволоки загибается вручную на 90°, затем осуществляется его навивание вокруг проволоки с количеством оборотов равным пяти и направлением по часовой стрелке.

‒ повторение операций формирования петли для другого загнутого конца проволоки.

Чертеж готовой струны представлен на рис. 3.

Рис. 3. Чертеж струны

Имелись случаи поставки некачественной проволоки. Чтобы исключить возможную остановку формовочной линии желательно предварительно проводить входной контроль проволоки, в который входит ее испытание на скручивание. Данное испытание стандартизовано ГОСТ 154580 «Проволока. Метод испытания на скручивание» [2].

В соответствии с данным стандартом оборудование для испытания

956

системы съема информации в системе координат OXY, связанной с корпусом ТВГ; (0 T ) ‒ коэффициент демпфирования; 0 ‒ номи-

нальное значение коэффициента демпфирования; T ‒ «технологическая» составляющая коэффициента демпфирования; T ‒ частота ко-

лебаний; λ ‒ номинальное значение резонансной частоты; λT ‒ «технологическая» составляющая частоты колебаний; xT, yT ‒ «технологические»

размерный коэффициент, учитывающий массовые и геометрические характеристики резонатора; F – амплитуда управляющих гармонических сил; k = 2 – номер формы колебаний; ‒ коэффициент Пуассона; t ‒ угол поворота корпуса ТВГ.

Индекс «Т» у параметров и переменных системы (1)‒(3) означает «технологические» (обусловленные технологическими несовершенствами) постоянные добавки к номинальному значению. Задача исследования технологических погрешностей ТВГ связана с изучением математической модели (1) ‒ (3). Значения параметров с индексом «Т» в данном случае задаются как исходные данные в виде системы допусков со своими знаками на номинальные значения параметров. Взаимосвязь размеров резонатора с другими деталями ТВГ определим с помощью построения размерных цепей. Согласно технических требований необходимо обеспечить зазор между сферой резонатора (рис. 2) и сферой основания в пределах 0,07 ‒ 0,125 мм, который является замыкающим звеном этой цепи (АΣ)

(рис. 3).

Рис. 2. Пояснение для построения цепи А

Составляем схему размерной цепи, где А3 и А4 – увеличивающие звенья, а А1 и А2 – уменьшающие.

Рис. 3. Размерная цепь

Согласно методике расчета линейных размерных цепей вероятност-

959

Рис. 4. Смещение внутренней сферы резонатора относительно внешней

Рис. 5. Смещение внутренней сферы резонатора относительно внешней (утолщенная кромка)

Рис. 6. Смещение внутренней сферы резонатора относительно внешней (утолщение у ножки)

При механической обработке кварцевого стекла возможны различные дефекты поверхности, такие как сколы, трещины, царапины, которые должны убираться при шлифовании, травлении и полировании резонатора, однако убрать их полностью не удается. Чаще всего сколам подвержена внутренняя кромка резонатора (рис. 7).

Рис. 7. Скол на внутренней сфере резонатора

961

При балансировке резонатора снимается избыточная масса методом ионной бомбардировки, однако идеальной формы все равно добиться не удается. Локальное утолщение/утоньшение кромки резонатора представлено на рис. 8.

Рис. 8. Локальное утолщение/утоньшение стенки резонатора

Так же интерес представляет смещение технологической ножки относительно ножки (рис. 9) и смещение ножки резонатора относительно сфер (рис. 10), где 6, 7 – величины смещения.

Рис. 9. Смещение технологической ножки резонатора

Рис. 10. Смещение ножки резонатора

Таким образом, «технологические» составляющие коэффициента демпфирования, частоты колебаний, смещения кромки резонатора можно определить как:

Сложность в количественном определении этих величин заключается в том, что они зависят от многих факторов и их зависимость носит случайный характер. Дальнейшие исследования влияния технологических по-

962

грешностей изготовления резонатора ТВГ позволят разработать комплекс организационно-технологических мероприятий по их минимизации, что в конечной счете повлияет на повышение добротности и точность гироскопа в целом.

Список литературы

1.Журавлев, В.Ф. Волновой твердотельный гироскоп / В.Ф. Журавлев, Д.М. Климов. – Москва: Наука, 1985. – 125 с.

2.Мягков, В.Д. Допуски и посадки. Справочник. в 2-х ч. Ч.2/ В.Д. Мягков, М.А. Палей, А.Б. Романов, В.А. Брагинский. – Ленинград: Машиностроение, 1978.

–с. 545-1032, ил.

В. Е. Минин, соискатель И. З. Климов, доктор технических наук, профессор

Ижевский государственный технический университет имени М. Т. Калашникова

Сравнение результатов математического и имитационного моделирования сети с общим каналом

Математический расчет канальной скорости протоколов 1- persistent CSMA, p-persistent CSMA, nonpersistent CSMA и ALOHA предложенный Л.

Клейнроком и А. Тобаги [1] допускает существенное упрощение модели. В применяемом математическом аппарате величина канальной скорости (S) зависит от времени распространения сигнала (a) и интенсивности попыток передач (G) (рис. 1). Значение канальной скорости рассчитывается исходя из утверждения, что появление новых кадров и повторно назначенных представляет собой независимый процесс с экспоненциальным распределением. Результаты моделирования по данной методике позволяют ожидать относительно высокие уровни производительности сети с общим каналом, в зависимости от правил доступа к среде и интенсивности поступления пакетов на передачу.

Имитационное моделирование [2], основанное на многократных попытках установления соединнений, применяя правила доступа к среде различных протоколов доступа, показывает иные значения эффективности использования общей среды передачи данных, что связано с большим количеством факторов, учтенных в модели. Так, в имитационной модели присутствуют такие существенные условия как: количество станций, количество слотов необходимых для передачи одного кадра данных и пр.

963

Рис. 1. Сравнение средней скорости передачи канального уровня различных наборов правил доступа к среде относительно интенсивности попыток передач G

при и задержке распространения сигнала (a) равной 0,001

Сопоставление результатов расчетов при помощи обеих методик (при условии фиксации общих значений модели распространения сигнала (a) 0,001 сек. и интенсивности попыток передач (G) в интервале от 0,015 до 15 кадров во временной слот) позволяет выявить следующие различия:

1) Существенным фактором для работы сети с общим каналом связи является количество станций в сети. При одинаковой общей ожидаемой интенсивности попыток передач (от 0,001 до 1,5 кадров в временной слот) количество коллизий существенно отличается для случаев с 3, 5, 10 и 15 станций. При возрастании количества станций, возрастает и количество коллизий, что ведет к более динамичному снижению общей эффективности использования канала при прочих равных условиях (рис. 2).

964

Рис. 2. Усредненное значение количества коллизий в сети с количеством станций 3, 5, 10 и 15 при интенсивности попыток передач G при и задержке

распространения сигнала (a) равной 0,001

2) Максимальная величина канальной скорости в имитационной модели не превышает 60 %, против 90 % значений в математической модели (рис. 3).

3 станции

5 станций

965

10 станций

15 станций

Рис. 3. Канальная скорость протоколов в имитационной модели в сети с количеством станции 3, 5, 10 и 15 при интенсивности попыток передач G при и

задержке распространения сигнала (a) равной 0,001

3)Возрастание эффективности использования общего канала протоколом nonpersistent CSMA на всем протяжении увеличения количества запросов в математической модели не находит своего подтвержденя в имитационной модели, поскольку, стремление величины канальной скорости к 100 % при возрастании значений попыток передач с

с1 до 100 является маловероятным.

4)Снижение величины канальной скорости с возрастанием интенсивности попыток передач происходит большими темпами, в случае увеличения количеста станций в сети с общим каналом, что объясняется существенным возрастанием количества коллизий.

5)Чем больше настойчивость попыток повторной передачи у протокола, тем более интенсивно снижается его величина канальной скорости при возрастании количества станций, что объясняется меньшей эффективностью избегания коллизий подобных протоколов.

6)Величина канальной скорости протоколов с большей настойчивостью попыток повторных передач, достигает нуля при

966

меньших значениях интенсивности попыток передач в случае с увеличением количества станций.

Список литературы

1. Kleinrock, L. and Tobagi, F. A. Packet Switching in Radio Channels: Part I - Carrier Sense Multiple-Access Modes and Their Throughput-Delay Characteristics // IEEE Transactions on Communications, Vol. COM-23, No. 12 : 1400-1416, 1975.

2. Дж. Прокис. Цифровая связь. – М.: Радио и связь, 2000.

К. Н. Михеева, магистрант О. Б. Гольцова, кандидат технических наук, доцент

Ижевский государственный технический университет имени М. Т. Калашникова

Анализ и определение критериев гидрологического риска от сине-зеленых водорослей

Ижевский пруд – это крупнейшая водная система, обеспечивающая питьевые и хозяйственные нужды города Ижевска. Качество воды в Ижевском пруду ежегодно ухудшается за счет устаревших очистных сооружений и усиленного размножения сине-зеленых водорослей, которые входят в перечень гидрологических рисков гидросооружений.

Рекомендации Всемирного общества здравоохранения ВОЗ (1978) определяют гидрологический риск как «ожидаемую частоту нежелательных эффектов, возникающих от заданного воздействия загрязнителя».

Основная классификация рисков по источникам их возникновения и поражаемым объектам представлена в табл. 1.

Таблица 1. Основные риски и поражаемые объекты

Основным источником техноприродных и социоприродных опасностей и рисков является деятельность человека, последствия которой приводят довольно часто к возникновению негативных процессов там, где ранее их не было и не должно было быть [1].

Природные риски (опасные природные явления) – риски, связанные с проявлением стихийных сил природы. Эту разновидность рисков называют еще «неизбежными», или природными рисками: землетрясения, из-

967

вержения вулканов, наводнения и т. п.

Внашем случае, примером природного риска, является усиленное размножение сине-зеленых водорослей и «цветение водоема».

Социогенные риски – это риски, имеющие истоки в социальности, вызванные общественными явлениями и процессами.

Техногенная опасность – состояние, внутренне присущее технической системе, промышленному или транспортному объекту, реализуемое в виде поражающих воздействий источника техногенной чрезвычайной ситуации на человека и окружающую среду при его возникновении.

В2003 году Ижевск впервые столкнулся с проблемой резкого снижения качества питьевой воды из-за размножения сине-зеленых водорослей

впруду. Ижевский пруд, созданный еще в 1760 году, в последние годы утратил резервы самоочищения.

Внастоящее время Ижевский пруд подвергается риску «цветение водоема». Данный риск можно отнести к группам как социогенных, так и природных рисков. Поскольку сине-зеленые водоросли сами по себе являются природным фактором, однако, именно из-за негативного воздействия людей, они приобрели уже угрожающий характер.

На сегодняшний день используют три основных метода очистки Ижевского пруда: физический, биологический и химический. Методы очистки представлены на рис. 1, а сама хронология ‒ в табл. 2 [2].

Рис. 1. Методы очистки Ижевского пруда

На рис. 2 изображена структурно-логическая модель, которая отображает взаимодействие внутренних и внешних факторов, управляющие воздействия, основные инструменты и составляющие инструментов. Как показал анализ, применение одного метода по снижению возникновения гидрологического риска от сине-зеленых водорослей не принесло больших результатов, и поэтому предлагается применить два метода одновременно, при этом так, чтобы получить синергетический эффект.

968

Таблица 2. Хронология очистки Ижевского пруда

969

Синергетический эффект ‒ суммирующий эффект взаимодействия двух или более факторов, характеризующееся тем, что их действие существенно превосходит эффект каждого отдельного компонента в виде их простой суммы. Результаты представлены в табл. 3. Матрица для расчета синергетического эффекта от слияния управляющих воздействий.

Таблица 3. Матрица для расчета синергетического эффекта от слияния

управляющих воздействий

В табл. 3 введены обозначения:

1.Очистные сооружения;

2.Заселение новых видов флоры и фауны;

3.Расширение русла;

4.Очистка донных отложений;

5.Ограничение сбросов промышленных и пищевых отходов;

6.Укрепление береговой зоны;

7.Высадка кустарников вдоль берега;

8.Рекультивация шлакоотвала;

9.Ремонт и поддержание в рабочем состоянии водосборного узла;

10.Внедрение новых технологических возможностей (новые методики заселения, изучение новых процессов очистки и т. д.);

11.Увеличение водозамещения.

+положительный результат при слиянии двух факторов;

-отрицательный результат;

=результат, не приносящий эффекта.

В табл. 3 матрица для расчета синергетического эффекта от слияния управляющих воздействий ячейки сиреневого цвета показывают, что слияние двух управляющих воздействий дало положительный результат, ячейки синего цвета обозначают отрицательный эффект, а ячейки белого цвета при слиянии двух воздействий означают отсутствии каких-либо результатов.

971

Анализ полученных результатов, представленных в таблице, показал, что в процессе функционирования возникает синергетический эффект, который может быть положительным или отрицательным. Такое неадекватное влияние взаимодействия управляющих воздействий на результативность функционирования каждого элемента зависит от соответствия, адекватности взаимодействия управляющих воздействий. Если управляющие воздействия не соответствуют друг другу, то возникает отрицательный синергетический эффект. Если же полное соответствие – то возникает положительный синергетический эффект. И всегда следует учитывать тот факт, что если один фактор основной, а другой – второстепенный дали положительный результат при слиянии, то не исключено, что если эти факторы поменять местами по значимости, мы можем уже не получить нужного эффекта.

Предполагается, что анализ и определение критериев будут способствовать разработке рекомендаций для снижения возникновения гидрологического риска от сине-зеленых водорослей на Ижевском пруду, что является целью дальнейших исследований.

Список литературы

1.Двинских,С. А. Условия возникновения гидрологического риска на водных объектах Пермской области/С. А. Двинских, А. Б. Китаева.- Пермь: Пермский Государственный Университет, 2005. - 120 с.;

2.Михеева, К. Н. Биологическая очистка пруда. Алголизация Ижевского водохранилища с использованием штамма Хлореллы/ К. Н. Михеева// Материалы четвертой научно-исследовательской конференции студентов, магистрантов и аспирантов факультета «Управление качеством» Ижевского государственного технического университета: сб. ст. под общ. ред. д-ра техн. наук, проф. В. С. Клековкина. – Ижевск : Изд-во ИжГТУ, 2011.

М. Ю. Непряхина, магистрант И. В. Васильева, аспирант

В. Г. Суфиянов, кандидат физико-математических наук, доцент Ижевский государственный технический университет

имени М. Т. Калашникова

Разработка модели прогнозирования выпадения желчных камней на основе логистической регрессии и деревьев решений

По данным клинических наблюдений за последние 40 лет заболеваемость желчнокаменной болезнью удваивалась каждые 10 лет [1]. Одним из последствий желчнокаменной болезни является выпадение камней в желчном пузыре. В связи с этим возникают вопросы оптимизации лечения заболевания. В данной работе рассматривается задача прогнозирования

972

выпадения желчных камней на основе статистических методов: деревьев решений и логистической регрессии [2].

Для диагностики и дальнейшего лечения желчнокаменной болезни были обследованы пациенты по различным показателям: пол, возраст, индекс массы тела, биохимические показатели крови, гормоны, физические и биохимические показатели желчи, психоэмоциональное состояние, также проводилась программная диагностика.

Общая выборка пациентов составляет 446 наблюдений. Число диагностических признаков составило 55. Все пациенты разбиты на три группы в зависимости от метода медикаментозного лечения: традиционная терапия (противомикробное средство + желчегонное средство + физиопроцедуры), сочетание препаратов Афобазол + Урсосан (анксиолитик + урсодезоксихолевая кислота), сочетание препаратов Афобазол + Одестон (анксиолитик + желчегонное средство). Все три группы пациентов достоверно не отличались по возрасту, полу и срокам госпитализации от начала заболевания.

Вгруппе больных, для которых методом лечения являлась традиционная терапия, камни образовались у 16 пациентов из 70. В других группах выпадение камней не наблюдалось.

Впрограмме Weka [3] методом J48 было построено дерево решений (рис. 1), которое позволяет прогнозировать выпадение камней.

Рис. 1. Дерево решений для прогнозирования выпадения камней

В модель первоначально включались все 55 параметров, но для прогнозирования были выбраны только 4. Результаты представлены в табл. 1.

Таблица 1. Результаты прогнозирования выпадения желчных камней с помо-

щью деревьев решений

973

В результате классификации на основе деревьев решений практически все объекты классифицировались правильно, это свидетельствует о наличии биохимических и гормональных параметров, значительно влияющих на образование желчных камней. Среди последних особенно можно выде-

лить уровень холестерина порции желчи B и общего холестерина, непо-

средственно влияющих на биохимический состав желчи. Также важно отметить зависимость вероятности выпадения камней у пациента с течением времени от уровня депрессии, который демонстрирует влияние психоэмоционального состояния человека на нервную систему, а впоследствии и на другие системы, в частности желчевыделительную.

Таким образом, по результатам классификации стало возможным представить продукционную модель представления знаний по наиболее значимым параметрам:

IF (Холестерин порции желчи B <=27,1) & (Общий холестерин <= 6,3) THEN Камни не образуются (33 наблюдения);

IF (Холестерин порции желчи B <=27,1) &(6,3 < Общий холестерин <=

6,7)

THEN Камни образуются(2 наблюдения);

IF (Холестерин порции желчи B <=27,1) & (Общий холестерин >6,7) THEN Камни не образуются (6 наблюдений);

IF (Холестерин порции желчи B >27,1) & (54,6 < Депрессия <= 60) THEN Камни образуются (13 наблюдений);

IF (Холестерин порции желчи B >27,1) & (Депрессия <= 54,6)

THEN Камни не образуются (2 наблюдения);

IF (Холестерин порции желчи B >27,1) & (Депрессия>60) & & (Удельный вес желчи B <= 1043)

THEN Камни не образуются (12 наблюдений);

IF (Холестерин порции желчи B >27,1) & (Депрессия>60) & & (Удельный вес желчи B >1043)

THEN Камни образуются (2 наблюдения).

По тем же данным была построена модель прогнозирования c помощью логистической регрессии по всем 55 показателям и по 4 показателям, включенным в дерево решений. Результаты прогнозирования с помощью логистической регрессии представлены в табл. 2.

Таблица 2. Результаты прогнозирования выпадения желчных камней с помо-

щью логистической регрессии

974

Как видно из табл. 2, точность 100 % достигается при включении всех 55 показателей. Учитывая, что рассматривалось 70 наблюдений, можно с уверенностью утверждать, что модель подстраивается к данным. При включении в модель логистической регрессии 4 показателей, которые использовались в дереве решений, точность значительно снижается (до

78,6 %).

Таким образом, наилучшие результаты прогнозирования выпадения камней были получены с помощью дерева решений (98,57% объектов, классифицированных верно).

В ходе дальнейшей работы планируется исследовать эффективность методов лечения при помощи аппарата нечеткой логики и построить имитационную модель развития желчнокаменной болезни.

Список литературы

1. Ильченко А.А. Желчнокаменная болезнь / А.А. Ильченко; рецензент П. Я. Григорьев. ‒ М.: Анахарсис, 2004. ‒ 200 с.

2. Барсегян А. А., Куприянов М. С., Степаненко В. В. Методы и модели анализа дан-

ных: OLAP и Data Mining. ‒ М.: БХВ ‒ СПб, 2004. ‒336 с.

3. Witten I. H., Frank E. et al. Weka: Practical Machine Learning Tools and Techniques with Java Implementations // Proceedings of the ICONIP/ANZIIS/ANNES'99 Workshop on Emerging Knowledge Engineering and Connectionist-Based Information Systems. ‒ 1999. ‒ pp. 192-196.

Е. И. Нестерова, доктор технических наук, доцент В. С. Якимович, кандидат технических наук, профессор Г. М. Луговой, кандидат технических наук, профессор

Санкт-Петербургский государственный университет кино и телевидения

Критерии управления инновационными проектами медиаиндустрии

Для управления инновационными проектами в аспекте достижения экономического эффекта разработаны и используются обоснованные количественные критерии. Особенности управления инновационными проектами медиаиндустрии заключаются в уникальных возможностях, предоставляемых современными цифровыми технологиями, а также в необходимости разработки однозначных и достоверных критериев, на основе которых гарантированно обеспечиваются высокие выходные характеристики. В работе предлагается критерий управления инновационными проектами медиаиндустрии, использование которого позволяет решать задачи управления в аспекте обеспечения выходных квалиметрических характеристик средств и технологий медиаиндустрии.

Медиаиндустрия – динамично развивающаяся область, предполагающая реализацию инновационных мультимедийных технологий на основе

975

объединения разнородных элементов информационной среды (текста, звука, графики, фото, видео) в однородном цифровом представлении с помощью технических средств. Происходящее в настоящее время совершенствование цифровых технологий и технико-программных средств, лежащих в основе инновационных проектов, расширяет функциональные возможности мультимедийных систем и обеспечивает высокие показатели качества. При этом основным аспектом управления инновационными решениями медиаиндустрии является гарантированное обеспечение выходных квалиметрических характеристик мультимедийных технологий на основе разработки критериев, методов и алгоритмов оценки и обеспечения выходных параметров отдельных элементов и мультимедийной системы в целом при проектировании, технической эксплуатации, сервисном обслуживании.

Обеспечение требований потребителя мультимедийных услуг возможно только при условии выполнения принципа управляемости мультимедийных систем в отношении качественных характеристик, который может быть реализован на основе анализа информации, поступающей в управляющую подсистему.

С позиций современных технологий медиаиндустрии инновационными проектами (объектами управления) являются:

‒ контент (художественный фильм, рекламный ролик, сериал, новостной сюжет, спортивные новости);

‒предприятия и организации (киностудия, мультиплекс, кинотехнологический комплекс, кинотеатр, центр сертификации и испытаний, предприятия по оснащению и оборудованию кинотехнологических комплексов, консалтинговые предприятия по экспертизе проектов);

‒мультимедийные технологии (виртуальное проектирование и моделирование, лазерные инсталляции, цифровой кинопоказ) и другие проекты, связанные с использованием мультимедийных средств.

При выборе критерия управления и методов получения информации, на основе которой принимаются управляющие решения, отдельные инновационные проекты медиаиндустрии целесообразно объединять в группы.

1. Проекты индустрии развлечений. В эту группу входят:

‒инновационные проекты в области фильмопроизводства и визуализации контента (технологии захвата движения, интерактивные технологии, технологии виртуального моделирования);

‒инновационное мультимедийное обеспечение (проведение кино-, те- ле-, видеофестивалей и форумов, использование технологии видеомэппинга на культурно-массовых мероприятиях, использование технологий дополненной реальности, реализация лазерных инсталляций);

‒инновационные проекты и технологии кинопоказа (цифровые мультиплексы, 3D, 4DX кинопоказ).

2. Информационно-коммуникационные проекты. К этой группе проектов относятся:

976

‒мультимедийные проекты, связанные с получением и визуализацией информационного контента (результатов исследований, мониторинга);

‒разработка образовательных , научно-популярных ресурсов;

‒мультимедийное обслуживание спортивных, массовых мероприятий, конференций, симпозиумов.

3. Бизнес-проекты. Особенностью этой группы является характерная для каждого проекта совокупность предъявляемых заказчиком требований, а, следовательно, и перечень выходных характеристик. Такими проектами являются:

‒разработка и применение технологий и средств виртуального проектирования и моделирования при проектировании мультиплексов и кинотехнологических комплексов студий;

‒инновационные мультимедийные проекты обеспечения техносферной безопасности;

‒предприятия, оказывающие консультации в области инновационных проектов медиаиндустрии;

‒мультимедийное обеспечение безопасности объектов медиаиндустрии и др.

Цель управления инновационным проектом медиаиндустрии заключается в таком выборе выходных характеристик технических средств и технологий, используемых при реализации проекта, чтобы критерий, определяющий интегральный эффект (качество) в целом принимал наиболее высокое значение.

Поскольку цель исследования состоит в разработке критериев для решения задач управления инновационными проектами медиаиндустрии, учитывающих информацию о качественных характеристиках, количественное значение критерия может быть определено на основе структуры квалиметрических характеристик, которая должна быть детально разработана для конкретного инновационного проекта.

Как показывает практика решения аналогичных задач, вне зависимости от характера инновационного проекта, для удобства анализа квалиметрических характеристик и принятия управляющих решений, иерархическая структура должна включать три уровня: частные, обобщенные и интегральные характеристики.

Оценивание частных характеристик, определяющих качество изображения и звука, основано на психофизических экспертных методах, а функциональных ‒ на функциональных квалиметрических экспертизах.

Частные характеристики определяют обобщенные характеристики, которые, в свою очередь, определяют интегральные критерии (качество изображения, качество звука, функциональные характеристики). Единая агрегированная характеристика определяет эффект проекта с учетом интегральных критериев. Принятые обобщенные, интегральные и единая агрегированная квалиметрические характеристики ‒ критерии оценки качества элементов и уровней проекта, и по ним осуществляется управление.

977

Поскольку значения частных характеристик являются детерминированными величинами, а значения весовых коэффициентов частных характеристик определяются по результатам квалиметрических экспертиз, являются случайными величинами, эффект управления инновационным проектом может быть определен критериальным функционалом вида смешанного семиинварианта первого порядка.

по характеристической функции

линейной формы характеристических функций интегральных квалиметрических показателей Ql; l = 1,…, n, определяющих в соответствии с иерархическим упорядочением эффект управления проектом; kl ‒ весовой коэффициент характеристической функции интегрального показателя; kli ‒ весовые коэффициенты характеристических функций обобщенных квалиметрических характеристик, влияющих на интегральный показатель с номером l; kij ‒ весовые коэффициенты частных квалиметрических характеристик, влияющих на обобщенную характеристику с номером i.

Данный критерий позволяет решать задачи управления инновационными проектами по концепции Штакельберга: вычисленные значения критериев на отдельных уровнях системы, как характеристических функций обобщенных, интегральных и единой агрегированной характеристик, сравниваются с их требуемыми значениями. В результате сравнения устанавливаются отклонения, и если они превышают допустимые значения, то управляющие органы соответствующих уровней иерархии системы вырабатывают управляющие решения подсистемам, элементам нижестоящего уровня.

Выбор вида критерия зависит от вида закона распределения вероятности экспертных оценок, на основе которых вырабатывается управляющее решение. Поскольку для практического использования более приемлемы критерии, основанные на предположении о нормальности закона распределения вероятности, для экспериментального подтверждения гипотезы был разработан соответствующий алгоритм. Как оказалось, распределения вероятностей весовых коэффициентов частных и обобщенных характеристик действительно подчиняются нормальному закону.

Нормальное распределение вероятности весовых коэффициентов характеристик позволяет для оценки характеристических функций обобщенных, интегральных показателей и единой агрегированной характеристики (эффекта управления инновационным проектом) использовать следующие выражения:

‒ для характеристической функции единой агрегированной характери-

978