Информационные системы и технологии на производстве. Введение. Роль информационных технологий в материальном производстве
ИТ в производстве: мировые тенденции
Спрос на системы управления и автоматизации производства во многом зависит от уровня технологического развития промышленности той или иной страны. В развитых странах ИТ ориентированы на внедрение инноваций, тогда как в регионах с невысоким технологическим уровнем промышленности хайтек призван решать прикладные вопросы.
Существующие тенденции развития ИТ находят свое отражение и в области производственных технологий. Промышленно-развитые страны четко ориентированы на инновационную деятельность и постоянное внедрение новых технологий (разумеется, с учетом конъюнктуры рынка), в том числе, приобретенных в развивающихся странах. Для этого привлекаются внутренние ресурсы (организуются целевые программы, предоставляются государственные и частные исследовательские гранты и т.п.), а также иностранные специалисты высокого класса (известный процесс "утечки мозгов"). Или же на условиях полной передачи лицензионных прав приобретаются разработанные в других странах технологии.
В развивающихся же странах инновационный процесс больше ориентирован на решение тактических задач производства, чем на разработку принципиально новых технологий. Кроме этого, значительная часть новых технологий, которые все же разрабатываются, "уходит" в промышленно-развитые страны. Это объясняется как бо льшими финансовыми возможностями западных покупателей по сравнению с локальными, так и, нередко, отсутствием практической возможности реализации разработанной технологии на уровне промышленности развивающейся страны.
Управление производством
В организационно-управленческом плане в западных странах сегодня доминирует концепция "бережливого производства" (lean manufacturing), впервые предложенная и реализованная концерном Toyota. Компании перестают ориентироваться на экономию за счет больших масштабов производства и фокусируются теперь на снижении операционных издержек, транспортно-заготовительных расходов и упразднении непроизводственных затрат. Появление в 90-х годах XX столетия автоматизированных систем управления ресурсами предприятия и их развитие позволяют в настоящее время повысить гибкость и эффективность даже "бережливого производства".
Например, реализация подхода "все точно вовремя" (just-in-time) в совокупности с использованием планирования цепочек поставок (SCM) позволяет промышленному предприятию обходиться вообще без складских помещений. В свое время этот подход был внедрен на заводах Apple, обеспечив сокращение транспортных и складских расходов, а также непрерывность процесса производства: от момента ввоза на территорию сырья до момента доставки готовой продукции.
В развивающихся странах, где технологический уровень промышленности невысок и производственный сектор развивается экстенсивно, главной целью компаний является увеличение объемов выпуска готовой продукции и ее продаж, а оптимизация управления и снижение издержек производства носят второстепенный характер. В таких условиях здесь преобладает конвейерное производство стандартизированной продукции. В большинстве случаев ручной труд в развивающихся странах является одним из самых дешевых факторов производства, что, с учетом высокой стоимости информационных технологий, позволяет промышленным предприятиям организовывать производство с минимальной автоматизацией или вообще без нее.
Автоматизация промышленного производства
Сегодняшняя экономическая ситуация в промышленно-развитых странах стимулирует, в частности, спрос на системы управления цепочками поставок (SCM), управления жизненным циклом продукции (CALS/PLM), решения по их интеграции с существующими системами управления ресурсами предприятия (ERP), а также спрос на сами ERP-системы. Активное внедрение ИТ в промышленности диктуется здесь как острой конкуренцией на внутренних рынках, требующей повышения гибкости производства, максимального снижения производственных затрат, складских запасов и сроков подготовки производства, так и международной специализацией, направленной на экспорт технологически-сложных промышленных изделий.
Развивающимся странам в плане автоматизации производства еще далеко до управления корпоративными ресурсами и жизненным циклом продукции. Тем не менее, информационные технологии внедряются и здесь, правда, в первую очередь это касается систем автоматизации проектирования, подготовки и управления производством, а также систем автоматизации складского, финансового и бухгалтерского учета.
Если же говорить о таких странах из категории развивающихся, как Китай, Индия, Бразилия, Мексика и др., то уровень их промышленного развития, а также активное проникновение на мировые рынки, включая технологически сложную продукцию, обеспечивает их переориентацию на интенсификацию производства, повышение качества продукции, снижение себестоимости, жесткий контроль сроков производства и поставки готовой продукции, а также обеспечение ее соответствия международным стандартам. В результате этого процесса спрос на информационные технологии в этих странах незначительно отличается от такового в промышленно-развитых странах. В частности, объем рынка ERP Китая, по оценкам экспертов, почти равен объему рынка Западной Европы. Очень перспективным считается сегодня рынок Индии.
Сергей Турчин: Инвестиции в ИТ со стороны российских промышленных предприятий стали увеличиваться
На вопросы CNews отвечает Сергей Турчин, руководитель департамента корпоративных проектов "АМТ-Груп"
CNews: Какие изменения произошли на рынке информатизации российской промышленности за прошедший год, по вашим наблюдениям?
За прошедший год значительноусилился интерес к сложным технологиям, призванным предоставлять потенциальным заказчикам принципиально новые услуги. Прежде всего, это мультимедийные решения, такие как видеоконференцсвязь, корпоративная IP-телефония, цифровое видеонаблюдение и центры обработки вызовов. Продолжается рост части рынка, связанного с построением систем и сетей хранения. Очень важно то, что эти направления развиваются в таких вертикальных сегментах рынка, как металлургическая промышленность, транспорт, машиностроение, включая предприятия военно-промышленного комплекса.
В промышленном производстве сохраняется большой интерес к автоматизации бизнес-процессов, что прежде всего связано с интенсивным развитием отраслей, связанных с производством, так называемого, "высокого передела", в частности, машиностроения, которое мы можем наблюдать в последнее время.
Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины
Кафедра экономики и бизнес-администрирования
Обязательное домашнее задание
по курсу: Информационные системы и технологии на производстве
Сумы, 2012
Задача 1
Найти решение общей задачи линейного программирования, заданной математической моделью в виде целевой функции
Для решения поставленной задачи, после запуска табличного редактора Microsoft Excel, необходимо ввести в таблицу необходимые данные (рис. 1.1).
Рис. 1.1 - Экранная форма задачи линейного программирования
В ячейку G4 вводим: =СУММПРОИЗВ($B$2:$F$2;B4:F4). А в ячейки G7:G10 вводим функцию как показано на рис. 1.2.
Рис. 1.2 - Ввод формул для расчета левой части
Рис. 1.3 - Установление ограничений в надстройке «поиск решений»
Рис. 1.4 - Экранная форма задачи после ввода всех необходимых формул
Задача 2
В некоторых складах имеется штучный товар, необходимый различным магазинам для реализации. Известно, сколько товара находится на каждом складе и сколько его требуется в каждом магазине. Также известно, во что обходится перевозка каждой единицы товара из любого склада в каждый магазин. Требуется при этих условиях спланировать перевозки товара таким образом, чтобы затраты были минимальными.
Для решения поставленной задачи необходимо для закрытой и открытой транспортной задачи составить модель поставок товаров и построить математическую модель.
Решение ТЗ закрытого типа
Таблица 2.1 - Условие к решение закрытой ТЗ
Закрытая транспортная задачаТарифы, грн./шт.1-й магазин2-й магазин3-й магазинЗапасы, шт.1-й склад13,61,10,415,12-й склад6,944,946,2983-й склад29,332,4061,74-й склад31,721,747,2100,65-й склад46,30046,36-й склад17,822,8040,6Потребности, шт.145,6122,993,8
Введем ограничения как показано на рис. 2.1.
Рис. 2.1 - Ввод ограничений
В параметрах решения (кнопка «Параметры») также необходимо включить установку «Неотрицательные значения» для соблюдения условия неотрицательности переменных.
Найденное решение выглядит следующим образом (рис. 2.2)
Рис. 2.2 - Экранная форма решения после ввода всех необходимых формул
Таким образом, в случае организации поставки по оптимальным условиям, издержки доставки товаров составят 3418,13 грн. Решением задачи будет следующая матрица значений
где значение будет определять, какое количество товара необходимо доставить с i-го склада в j-й магазин.
Решение ТЗ открытого типа
Таблица 2.2 - Условие к решение открытой ТЗ
Открытая транспортная задачаТарифы, грн./шт.1-й магазин2-й магазин3-й магазинЗапасы, шт.1-й склад13,61,10,419,92-й склад6,944,946,286,63-й склад29,332,4049,34-й склад31,721,747,2105,35-й склад46,300456-й склад17,822,8028,9Потребности, шт.140,1115,288,1
Для решения данной задачи вводится фиктивный магазин, в котором тарифы будут равняться нулю. В данный магазин будет отправляться весь лишний товар. Таким образом потребности магазинов в товаре будут удовлетворены, однако на складах в действительности останется лишний товар, который в решении будет перевезен в фиктивный магазин.
Если бы наоборот, запасы не покрывали потребности, необходимо было бы ввести фиктивный склад, с которого доставлялся бы недостающий товар. В таком случае, решение транспортной задачи гарантировало бы оптимальную поставку всех товаров, имеющихся на складах. Однако, не все потребности магазинов в товаре были бы удовлетворены.
Потребности фиктивного магазина в товаре равны разности наличного и необходимого товара (343,4 - 335 = 436 единиц товара). В таком случае потребности и запасы совпадут, и задачу можно будет свести к закрытому виду.
Таким образом, необходимо принять следующие условия поставок, учитывающие избыток в необходимом товаре.
Рис. 2.3 - Экранная форма задачи с учетом фиктивного столбика
Целевая функция и ограничения будут составляться таким же образом, как и для обыкновенной закрытой транспортной задачи с одним исключением: ограничение на приобретение товаров не распространяется на фиктивный магазин. Таким образом в него будет «сбрасываться» весь лишний товар.
Введем ограничения как показано на рис. 2.4
линейный программирование транспортный себестоимость
Рис. 2.4 - Ввод ограничений
Вид экранного решения показан на рис. 2.5.
Рис. 2.5 - Экранная форма решения после ввода всех необходимых формул
В случае организации поставки по оптимальным условиям, издержки доставки товаров составят 8733,62 грн. Решением задачи будет следующая матрица значений:
Задача 3
Имеются статистические данные за несколько лет о работе фирмы в одном из направлений ее деятельности. Необходимо, используя статистические методы, рассчитать прогнозное значение интересующего показателя на следующий год, т.е. на будущий период. Кроме того, необходимо проанализировать имеющиеся данные и найти закономерность их изменения во времени.
Таким образом, задание сводится к следующим этапам:
) По приведенным данным необходимо построить прогноз с использованием скользящей средней, функции роста и тенденции. Построить графики с прогнозными данными и сравнить их с фактическими.
) Найти наиболее точную форму зависимости между статистическими данными и временем, а также определить вид этой зависимости и ее точность, используя коэффициент детерминации R2. Используя уравнение регрессии, найти значение исследуемого показателя в будущем периоде.
Исходные данные приведены в табл. 3.1
Таблица 3.1 - Исходные данные для задачи.з табл. дующие исходные данные:
ПериодДанныеПериодДанные1 2 3 4 5 6 7 8 9221 126 373 284 287 263 226 280 22310 11 12 13 14 15 16 17 18250 183 220 231 321 309 299 236 218
Расчет прогноза с использованием скользящей средней для i-го периода производится по следующей формуле:
Далее необходимо сделать прогноз с использованием функции ТЕНДЕНЦИЯ. Данная функция находит линейную зависимость между заданными значениями функции y и значениями ее аргументов x. Данная зависимость представляется линейной функцией, а значения ее аргументов находятся в Excel по методу наименьших квадратов.
В данном случае значения функции y - это данные, а значения аргументов x - номера периодов для соответствующих данных. Более подробную информацию о данной функции можно узнать с помощью помощника Excel, вызвав ее из меню или нажав клавишу «F1». Для расчета прогноза за необходимый период сначала введем в необходимой клетке таблицы «=ТЕНДЕНЦИЯ(», а далее укажем массив, в котором находятся известные значения функции y. Затем укажем массив, в котором находятся значения аргументов функции x. Последним указывается значение того периода, за который необходимо рассчитать прогноз, т.е. и необходимое значение x, для которого необходимо найти значение функции y.
Далее сделаем прогноз с использованием функции РОСТ. Данная функция Excel рассчитывает прогнозируемый экспоненциальный рост на основании имеющихся данных. Функция РОСТ возвращает значения y для последовательности новых значений x, задаваемых с помощью существующих x- и y-значений. Т.е. данная функция строит зависимость между функцией и ее аргументами в виде.
В результате получили такие значения (рис. 3.1)
Рис. 3.1 - Экранный вид расчета прогноза
Рис. 3.2 - График прогноза с использованием средней скользящей
Задача 4
Также необходимо построить следующие диаграммы:
а) столбиковую диаграмму для сравнительного анализа основных показателей хозяйственной деятельности (отпускная цена, основная З/П, сырье и материалы) по видам выпускаемой продукции;
б) накопительную диаграмму основных показателей хозяйственной деятельности (отпускная цена, основная З/П, сырье и материалы) по видам выпускаемой продукции;
в) секторную диаграмму распределения прибыли по трем изделиям.
Данные приведены на рис. 4.1
Рис. 4.1 - Исходные данные к условию
Расчет необходимых значений производится по следующей схеме:
1)Возвратные отходы составляют указанные процент от затрат на сырье и материалы.
2)Дополнительная З/П (грн.) определяется по формуле: если основная З/П<200 то дополнительная З/П равна 15% от основной; в ином случае - 20%.
)Начисления на З/П равна 37,5% от суммы основной и дополнительной З/П.
)Содержание оборудования составляет 5% от основной З/П.
)Цеховые расходы равняются 17% от (25% основной З/П + 75% от доп. З/П).
)Общезаводские расходы составляют 8% от средней основной З/П.
)Производственная себестоимость равна сумме затрат на сырье и материалы, комплектующие, топливо и энергию, основную и дополнительную З/П, начисления на З/П, содержание оборудования, цеховые и общезаводские расходы за вычетом возвратных отходов.
)Непроизводственная себестоимость составляет 3,5% от производственной.
)Полная себестоимость является суммой производственной и непроизводственной себестоимости.
)Прибыль составляет указанные процент нормы прибыли от полной себестоимости.
)Оптовая цена равна сумме полной себестоимости и прибыли.
)НДС составляет указанный процент от оптовой цены.
)Отпускная цена равна сумме оптовой цены и НДС.
Рассчитаем необходимые показатели, а так же отпускную цену. Результаты показанны на рис. 4.2
Рис. 4.2 - Экранный вид расчета себестоимости и отпускной цены
Первая диаграмма - это столбиковая диаграмма для сравнительного анализа основных показателей хозяйственной деятельности (отпускная цена, основная З/П, сырье и материалы) по видам выпускаемой продукции (рис. 4.3).
Рис.4.3 - Гистограмма сравнительного анализа показателей выпуска продукции
Построим накопительную диаграмму основных показателей хозяйственной деятельности (рис. 4.4).
Рис. 4.4 - Накопительная диаграмма основных показателей хозяйственной деятельности
Построим секторную диаграмму распределения прибыли по трем изделиям (рис. 4.5).
Рис. 4.5 - Секторная диаграмма распределения прибыли по видам продукции
Корпоративные информационные технологии.
Корпоративное управление и создание корпоративных информационных систем в настоящее время опираются на различные информационные технологии, так как, к сожалению, не существует универсальной технологии. Можно выделить следующие три группы методов управления: ресурсами, процессами, корпоративными знаниями (коммуникациями). Среди информационных технологий в качестве наиболее используемых можно выделить следующие: СУБД, Workflow (стандарты ассоциации Workflow Management Coalition) Интранет.
Задача управления ресурсами относится к числу классических методик управления и является первой, где стали широко использоваться информационные технологии. Это связано с наличием хорошо отработанных экономико-математических моделей, эффективно реализуемых средствами вычислительной техники.
Интранет представляет собой технологию управления корпоративными коммуникациями. Интранет отличается от Интернета только информационными аспектами, где выделяются три уровня: универсальный язык представления корпоративных знаний, модели представления, фактические знания.
Универсальный язык представления корпоративных знаний не зависит от конкретной предметной области и определяет грамматику и синтаксис. Задачей универсального языка представления корпоративных знаний является: унификация представления знаний, однозначное толкование знаний, разбиение процессов обработки знаний на простые процедуры, допускающие автоматизацию.
Модели представления определяют специфику деятельности организации. Знания этого уровня являются метаданными, описывающими первичные данные.
Фактические знания отображают конкретные предметные области и являются первичными данными.
Информационные технологии в промышленности и экономике.
Внедрение информационных технологий в сферу производства развивалось по пути создания информационных систем и получило название АСУП (автоматизированная система управления производством). Однако главная проблема комплексной автоматизации после внедрения АСУП не была решена, но при этом был накоплен опыт разработок подобных систем и подготовлены специалисты.
При проектировании АСУП зачастую игнорировались вопросы совместимости, стандартизации, что затрудняло внедрение современных технологий и приводило к большим затратам на модернизацию. Широкое распространение получили корпоративные информационные системы (КИС), базирующиеся на принципах корпоративных информационных технологий и современных стандартов.
Выделяют три основных класса задач, решаемых с помощью КИС:
*формирования отчетных показателей;
*выработки стратегических управленческих решений по развитию бизнеса;
*выработки тактических решений.
Основной трудностью при внедрении КИС является диагностика.
Здесь можно выделить три этапа:
1. Обследование, системный анализ и оценка существующей структуры и технологий управления;
2. Разработка новых вариантов организационных структур и технологий управления на основе информационных технологий;
3. Разработка положения по реорганизации управления, плана внедрения, регламента управленческого документооборота.
Условно выделяют тиражируемые, полузаказные и заказные КИС.
Тиражируемая КИС не требует доработки со стороны разработчика, существует сама по себе, не предоставляет возможности внесения изменений. Такие системы предназначены для малых предприятий.
Заказные. Ненадежны и с трудом поддаются модернизации. Основная область их применения - производства с очень большой спецификой.
Полузаказные системы являются наиболее гибкими, требуют меньших капитальных затрат. Основная область их применения - крупные предприятия.
Кроме КИС следует отметить программные системы, реализующие отдельные функции управления:
1. Бухгалтерские программы: 1С: Бухгалтерия.
2. Системы автоматизации торговли: 1С: Торговля.
3. Системы автоматизации складского учета: 1С: Склад.
АСУ ТП представляют двухуровневую систему управления.
Нижний уровень включает контроллеры, обеспечивающие первичную обработку информации, поступающей непосредственно с объекта управления.
Верхний уровень АСУ ТП составляют мощные компьютеры, выполняющие функции серверов баз данных и рабочих станций, обеспечивающих хранение, анализ и обработку всей поступающей информации, а также взаимодействие с оператором. Основой программного обеспечения верхнего уровня являются пакеты SCADA (Supervision Control and DATA Acquisition).
3. Информационные технологии в образовании. Методологический аспект
Цель информатизации общества - создание гибридного интегрального интеллекта всей цивилизации, способного предвидеть и управлять развитием человечества.
В процессе информатизации образования необходимо выделить следующие аспекты:
*методологический;
*экономический;
*технический;
*технологический;
«Суров закон рынка, но это закон» - так можно перефразировать известное латинское выражение. Производить качественную продукцию в сжатые сроки и с минимальными затратами - задача, которую приходится решать всем промышленным предприятиям. Однако производственные мощности практически любого отечественного машиностроительного предприятия соответствуют 80-м годам прошлого столетия и не позволяют изготавливать конкурентоспособную продукцию. В цехах ощущается острая нехватка квалифицированных специалистов. Не менее злободневна и проблема большой продолжительности процессов разработки изделий и технологической подготовки их производства, что приводит к неоправданному увеличению затрат и сроков выпуска изделий и, как следствие, к потере конкурентоспособности на рынке. Как правило, длительная подготовка производства изделий обусловлена серьезными затратами при передаче конструкторско-технологической информации о разрабатываемом изделии и при ее поиске.
Затраты при передаче информации вызваны тем, что предприятие зачастую не придает должного значения необходимости внедрения единой системы конструкторско-технологической подготовки производства. В результате все сводится к «лоскутной» автоматизации конструкторских и технологических задач, когда каждое подразделение выбирает себе систему, руководствуясь единственным принципом - «нам так удобнее». Это приводит к отсутствию единого формата данных. Создаваемые данные приходится постоянно переводить из одной системы в другую, что чревато ошибками и затрудняет процесс внесения изменений.
Затраты при хранении и поиске информации вызваны схожими причинами: конструкторские и технологические данные хранятся в файловых системах; информация о том, кто, когда и какие конкретно вносил изменения, не сохраняется; теряется история версий объекта. Все это усложняется многоступенчатой процедурой передачи данных в другие подразделения, участвующие в процессе разработки.
Полно и качественно решить эти проблемы позволяет переход на использование комплексной системы разработки изделий - от дизайна изделия, его разработки и производства до сервисного обслуживания. Это и есть Система разработки изделий, предлагаемая американской компанией РТС (Parametric Technology Company).
Далее мы расскажем о Системе разработки изделий, которая внедряется в ОАО «Электромашина» специалистами предприятия при поддержке инженерно-консалтинговой компании СОЛВЕР и обеспечивает сквозное проектирование изделий и управление данными о них в течение всего жизненного цикла выпускаемой предприятием продукции.
В основе - сквозной цикл подготовки производства
Современная методология подготовки производства нового изделия предполагает сквозной цикл: проектирование изделия - проектирование оснастки - разработка управляющих программ - производство на основе использования единой трехмерной математической модели изделия. В чем преимущество такого подхода?
Во-первых, вся работа строится на базе исходной модели, созданной конструктором. Наличие единой геометрии позволяет исключить ошибки при создании оснастки и управляющих программ, а специализированные, встроенные в систему модули анализа - обеспечить соответствие функциональности проектируемого изделия заданным требованиям еще на этапах разработки изделия, что, несомненно, сказывается на качестве продукции.
СправкаОАО «Электромашина» (г.Челябинск) ОАО «Электромашина» - основной производитель электрооборудования, систем и комплексов управления для техники специального назначения и железнодорожного транспорта. Предприятие предлагает полный комплекс услуг: поставка запчастей, ремонт и техническое обслуживание электрооборудования. Базовой системой для проектирования и подготовки производства в OAO «Электромашина» выбран программный комплекс Pro/ENGINEER, а в качестве средства управления инженерными данными - система Windchill, которые в совокупности образуют Систему разработки изделий. Внедрение системы осуществлялось специалистами предприятия при поддержке СОЛВЕР на протяжении 18 месяцев. Сегодня предприятие самостоятельно и квалифицировано использует систему, создавая качественную продукцию в сжатые сроки и с меньшими затратами. Инженерно-консалтинговая компания СОЛВЕР (г. Москва, г.Воронеж) Инженерно-консалтинговая компания СОЛВЕР содействует российским машиностроительным предприятиям в построении «умного» производства, под которым подразумевается высокоэффективное и высокорентабельное производство. За 14 лет работы компанией выполнено более 385 промышленных проектов, внедрены сотни автоматизированных рабочих мест конструкторов и технологов, сотни единиц технологического оборудования. Сегодня компания продвигает концепцию построения «умного» производства, помогая отечественным машиностроительным предприятиям, производящим или желающим производить конкурентоспособную продукцию, делать это более эффективно на основе предлагаемого компанией прогрессивного технологического оборудования, инструмента и программного обеспечения. |
Во-вторых, единая исходная геометрия позволяет распараллелить труд разработчиков - конструкторов и технологов. Таким образом, технологи могут приступать к работе еще на этапе проектирования изделия, не дожидаясь окончательного утверждения комплекта конструкторской документации. Несмотря на то что труд инженера - процесс итерационный и в каком-то смысле бесконечный (нет предела совершенству!), технологии сквозного проектирования позволяют при необходимости быстро и качественно проводить задуманные разработчиками изменения.
В-третьих, процессы проектирования изделия и подготовки производства в современных условиях немыслимы без использования единой корпоративной системы управления конструкторско-технологическими данными, обеспечивающей качественное управление процессами подготовки производства.
Конструкторская подготовка производства
При использовании простых систем автоматизированного проектирования конструктора зачастую не интересуют технологические особенности изготовления деталей и узлов, что нередко приводит к браку и последующим дорогостоящим доработкам уже в процессе производства. Во избежание подобных ситуаций необходима согласованная работа конструкторов и технологов, а также учет технологических ограничений еще на начальных этапах разработки изделия.
Система сквозного параллельного проектирования и подготовки производства Pro/ENGINEER позволяет учитывать технологические особенности конкретного производства как на этапе конструкторского проектирования, так и при разработке технологии изготовления. Входящий в систему инструмент наследования конструкторской геометрии предоставляет технологу возможность выполнять работу по проектированию оснастки и разработке управляющей программы на основе конструкторской модели, внося в нее необходимые технологические ограничения. Представьте себе обычную ситуацию: конструктор оснастки проектирует пресс-форму на деталь, в модели которой кроме литейных присутствует также множество элементов, получаемых при последующей механической обработке. Иными словами, для того чтобы спроектировать пресс-форму, необходимо эти элементы исключить. При этом ассоциативная связь между конструкторской и технологической моделями сохраняется. Это, в свою очередь, позволяет управляющей программе при внесении конструктором изменений (если они не касаются мехобработки) изменяться автоматически. Инструмент наследования обеспечивает «работу» ассоциативной связи в одну сторону - от конструктора к технологу. Изменения же, вносимые технологом, никоим образом не влияют на исходную геометрию.
Естественно, для организации эффективной параллельной работы разных подразделений - участников разработки необходимо составить «правила игры»: разработать документ (обычно это стандарт предприятия), в котором должны быть описаны правила создания трехмерных моделей, требования к описывающей их атрибутивной информации, обязанности каждого подразделения в общей структуре подготовки производства и т.д. В ОАО «Электромашина» работа по созданию такого стандарта началась в рамках проекта внедрения, совместного с компанией СОЛВЕР, а закончена силами созданного во время проекта бюро САПР предприятия, на которое были возложены все работы по поддержке и развитию созданной Системы разработки изделия и подготовки производства.
Большое значение при коллективной работе имеет правильная организация работы с библиотеками типовых и стандартных компонентов (рис. 1 и 2) разрабатываемых изделий. Для формирования единого источника данных в рамках предприятия была создана навигационная структура хранилища данных. За многолетний период внедрения Pro/ENGINEER на машиностроительных предприятиях специалистами СОЛВЕР были разработаны библиотеки стандартизованных компонентов, которые легко адаптируются под конкретные требования любого заказчика. Стандартные изделия, такие как подшипники, крепеж и т.п., входящие в эти библиотеки, выполнены ими в соответствии с требованиями ГОСТа, а атрибутивная информация полностью описывает классы точности и прочности, материал, покрытие и т.д.
Организация эффективного хранения данных определяется несколькими ключевыми моментами:
- высокой производительностью работы систем Windchill и Pro/ENGINEER;
- наличием единого атрибутивного описания компонентов;
- эффективной навигационной структурой;
- правилами создания новых типов и типоразмеров компонентов;
- требованиями к кодированию компонентов;
- жизненным циклом типового изделия.
Практика показывает, что на каждом предприятии действует определенный ограничительный перечень применяемых стандартных компонентов. И вполне логично, что при применении единого электронного архива данных рядовые пользователи не должны иметь доступа как к созданию новых типов и типоразмеров стандартных компонентов, так и к редактированию уже имеющихся компонентов. В ОАО «Электромашина» решение этих задач возложено на бюро САПР.
Если типовой порядок создания компонента архива заключается в генерировании необходимого типоразмера и его сохранении в отдельный файл, то создание другого типоразмера осуществляется простым изменением атрибутивной информации и последующей регенерацией файла. Для каждого типа компонента определен жизненный цикл, процесс согласования и утверждения, описывающий процедуру принятия решения о необходимости его использования, занесения в ограничительный перечень и синхронизации новой информации с существующей на предприятии информационной системой управления предприятием (ERP).
Для работы в Pro/ENGINEER под управлением в Windchill пользователю не требуется никакого дополнительного программного обеспечения. Pro/ENGINEER имеет встроенный web-браузер, посредством которого выполняется открытие, сохранение и другие действия с документами, хранящимися в Windchill. Например, вставка библиотечного компонента в сборку или просто его открытие легко осуществляется перетаскиванием компонента из окна Windchill в окно Pro/ENGINEER. При этом если компонент был предварительно описан, то он сам автоматически определяет свое положение в конструкции (рис. 3 и 4).
Технологическая подготовка производства
Все виды технологической оснастки в ОАО «Электромашина» разрабатываются также с применением Pro/ENGINEER. К ним относятся приспособления, нестандартное оборудование, испытательное оборудование, пресс-формы и штампы (рис. 5 и 6). Разработка всей оснастки выполняется на основе геометрии конструкторской модели и ассоциативно связана с ней. В ходе проекта внедрения специалистами предприятия уже в течение первого месяца было разработано с использованием трехмерных моделей пять пресс-форм, формообразующие компоненты которых впоследствии изготавливались на станках с ЧПУ.
Рис. 6. Страница свойств объекта «Приспособление для фрезерования»
Разработка управляющих программ для изготовления деталей на станках с ЧПУ выполняется на предприятии тоже в Pro/ENGINEER (рис. 7 и 8) под управлением Windchill. Все управляющие программы, так же как и оснастка, разрабатываются на основе конструкторской модели, которая применяется в качестве базы для всех операций обработки. При создании технологом-программистом объектов обработки траектории движения инструмента ссылаются на выбранные конструктивные элементы детали, поверхности и кромки модели. Таким образом, устанавливается ассоциативная связь между моделью изделия и заготовкой. При любой модификации модели все ассоциативно связанные с ней операции обработки обновляются. ОАО «Электромашина» имеет современный парк станочного оборудования с ЧПУ, в том числе поставленного компанией СОЛВЕР. Поэтому внедрение современных технологий в области разработки управляющих программ позволяет предприятию использовать это оборудование максимально эффективно.
Рис. 7. Хранение управляющих программ в Windchill
Следующим шагом в области внедрения современных технологий на предприятии будет освоение программного комплекса Vericut. Этот комплекс позволяет моделировать процессы обработки деталей на станках с ЧПУ с целью обнаружения возможных ошибок в траектории режущего инструмента, столкновений рабочих органов станка, а также повысить эффективность применения металлорежущих станков. При этом вся работа в Vericut ведется с использованием управляющей программы в G-кодах - то есть в Vericut учитываются и особенности управляющей стойки станка, и особенности его кинематики. Применение Vericut обеспечивает сокращение процента брака и доработок, оптимизацию режимов резания, сокращение времени обработки, продление срока службы режущего инструмента, повышение качества обрабатываемых поверхностей, а также позволяет еще до запуска детали в производство устранить ошибки, которые впоследствии могут привести к поломке оснастки, инструмента или станка.
Управление процессами технологической подготовки
В ОАО «Электромашина» технологические процессы разрабатываются с использованием программного обеспечения КОМПАС Автопроект, файлы которого представлены в формате ZIP. Формирование визуального представления технологического процесса выполняется в приложении MS Office Excel. Поскольку для согласования и утверждения необходима только визуальная информация, данные КОМПАС Автопроект автоматически преобразуются в формат PDF, и в этом формате передаются на хранение в Windchill. Преимуществом этого формата является то, что он дает возможность применения электронной подписи, обеспечивает создание текстовых и графических замечаний на поле документа и возможность просмотра на любом рабочем месте.
Для управления технологическими инструкциями создана специальная библиотека «Технологические процессы» (рис. 9), где организуется их хранение, согласование и утверждение, ограничение по правам доступа и поиск. Стоит отметить, что любые библиотеки формируются в первую очередь в соответствии с регламентом доступа к рабочим данным. Например, для конструктора изделия закрыт доступ к библиотеке технологических процессов или управляющих программ, однако ему предоставляется возможность просмотра отдельных необходимых документов.
В создании интегрированной информационной среды понятие жизненного цикла является определяющим. Практически на каждый объект, будь то чертеж, модель, документ или др., назначается свой жизненный цикл, в соответствии с которым он изменяется, последовательно переходя из одного состояния в другое. Жизненный цикл в Windchill представляет собой набор этапов, ассоциированных с рабочими потоками и описывающих логику работы с объектом. В качестве инструмента моделирования применялось программное обеспечение ARIS Toolset (рис. 10) немецкой компании IDS Sheer - мирового лидера в области разработки инструментальных средств анализа и реорганизации бизнес-процессов, а также партнера компании СОЛВЕР.
При выполнении проекта был проведен анализ существующего бизнес-процесса подписания, согласования и утверждения технологической документации. В ходе анализа стандарта предприятия и проведенного опроса сотрудников технологических подразделений были определены основные этапы и роли участников процесса. На основе полученных данных была разработана модель существующего бизнес-процесса в состоянии «как есть». Эта модель характеризовалась большим количеством этапов и последовательностей процесса согласования, требующего значительных временны х затрат. Современные системы управления инженерными данными позволяют значительно (в несколько раз) сократить время утверждения документации и увеличить время для ее качественной обработки. Это стало возможным благодаря передаче данных с почти мгновенной скоростью, а также за счет постоянного контроля выполнений заданий исполнителями и параллельности согласования информации.
На основе этой модели бизнес-процесса был создан вариант модели для состояния «как надо» при внедрении информационной системы управления Windchill. Действия участников процесса согласования технологической документации были выделены в отдельные блоки, которые определили основные этапы жизненного цикла технологического процесса. При этом для максимального сокращения сроков разработки документации работы по согласованию с различными службами предприятия были распараллелены.
Для обеспечения процесса согласования технологической документации был создан жизненный цикл объекта «Технологический процесс» (рис. 11). Шаблон его жизненного цикла состоит из пяти этапов: «В работе», «На нормоконтроле», «На техконтроле», «На рассмотрении» и «Сдано в архив».
На этапе «В работе» (рис. 12) происходит разработка технологического процесса (совместно с сотрудниками технологических служб), присвоение сотрудником отдела стандартизации обозначения техпроцессу, проверка техпроцесса ведущим технологом (рис. 13 и 14) и начальником технологического бюро ОГТ. При необходимости проведения исправлений и доработок предусмотрены возврат документации исполнителю и повторная проверка.
Рис. 14. Задание на проверку технологического процесса ведущим технологом
На этапе «На нормоконтроль» производится контроль соответствия требованиям нормативной документации (рис. 15 и 16). При необходимости проведения исправлений и доработок предусмотрены возврат документации исполнителю и ее повторная проверка.
На этапе «На техконтроль» осуществляется проверка технологического процесса технологическими службами (технологами по механической обработке, сварке, гальваническим покрытиям, литью и термообработке) и его утверждение заместителем начальника технического отдела (рис. 17). Перед проверкой для разработчика реализована возможность выбора согласующих технологов в соответствии со спецификой технологического процесса (рис. 18 и 19).
На этапе «На рассмотрении» происходит согласование технологического процесса с начальником технологического бюро цеха, начальником бюро технического контроля, сотрудником отдела главного метролога и заместителем директора по качеству (рис. 20 и 21). В рамках проекта с целью более полной демонстрации технологий Windchill по автоматизации документооборота для этого этапа было разработано два варианта шаблона рабочего потока, отличающихся друг от друга порядком распределения заданий и различными подходами к моделированию рабочих потоков.
Отметим, что возможности Windchill позволяют автоматизировать процессы согласования не только конструкторской или технологической документации, но и любых других документов. Например, специалисты бюро САПР предприятия по окончании проекта уже своими силами автоматизировали процесс согласования договоров ОАО «Электромашина». Это, во-первых, позволило сократить длительность процессов, а во-вторых, обеспечило возможность отслеживания состояния процесса - в какой службе находится договор на согласовании, сколько времени на это уже ушло и т.п.
Результаты внедрения
Одним из главных результатов выполненного проекта является то, что на предприятии сформирована высококвалифицированная команда, способная решать комплекс задач по внедрению информационных технологий в области конструкторско-технологической подготовки производства. Среди этих задач - осуществление технической поддержки системы, проведение обучения пользователей, разработка необходимых стандартных компонентов и специализированных приложений, дополняющих возможности имеющегося программного обеспечения и пр.
Специалистами бюро САПР ОАО «Электромашина» совместно с сотрудниками компании СОЛВЕР созданы единые корпоративные стандарты в области использования системы автоматизированного проектирования Pro/ENGINEER и системы управления жизненным циклом изделия Windchill, которые позволяют систематизировать имеющийся опыт и эффективно использовать его в дальнейших разработках.
Сегодня Pro/ENGINEER применяется пока еще не на всех этапах разработки изделия и подготовки производства, но уже сейчас на предприятии отмечено заметное повышение качества проектируемых изделий за счет того, что значительная часть ошибок в конструкторской документации выявляется на стадии технологической подготовки производства до изготовления изделий «в металле».
Внедрение Системы разработки изделия - это итерационный процесс, и система будет развиваться в ОАО «Электромашина» и дальше, помогая по-умному организовывать подготовку производства и обеспечивать конкурентоспособность выпускаемой продукции.
Александр Московченко
Руководитель подразделения «САПР и подготовки производства» инженерно-консалтинговой компании СОЛВЕР.
Сергей Ефимов
Руководитель отдела «Системы управления жизненным циклом изделий» компании СОЛВЕР.
БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Юрий Петрович
Windchill состоит из большого числа информационных банков. Можно подобрать комплект систем, который будет удовлетворять потребностям пользователя в производсве по содержанию. Windchill бывает сетевой и локальный. Комплект Windchill может состоять из любой комбинации сетевых и локальных информационных банков. Информация в системах Windchill регулярно обновляется – добавляются новые документы, изменяются старые.
Windchill содержит ряд информационных разделов:
Windchill PDMLink - обеспечение контроля над всеми производственными процессами и сопутствующей информацией об изделии на протяжении всего его жизненного цикла.
http://vac. / – сайт Высшей аттестационной комиссии Республики Беларусь. Здесь собраны все нормативные акты , касающиеся оформления и защиты диссертаций.
http://nirs. / – сервер содержит данные о научных конференциях, конкурсах, исследованиях, проводимых исследователями БГУ. Полезны сборники конференций в электронном виде, объявления о планируемых научных мероприятиях.
http://gosstandsrt / – Официальный сайт Государственного комитета по стандартизации Республики Беларусь. На сайте представлена информация о деятельности органов комитета, а также государственные стандарты, технические регламенты и т. д.
Приложение В
http://www. shevel-yury. *****/
Приложение Г
магистранта экономического факультета БГУ
Специальность «Финансы, денежное обращение и кредит»
Смежные специальности
| Основная специальность | Сопутствующие специальности Упразднено ВАК |
Приложение Д
< question type = "close" id = "327" >
<
text
>
01 Тег HTML, предназначенный для создания заголовка в таблице, который может размещаться только внутри контейнера :
