МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ТОЧНОЙ МЕХАНИКИ И ОПТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Д.Д.Куликов, Б.С.Падун
Автоматизированные системы технологической подготовки производства
Учебное пособие
специальность 1910: "Технология приборостроения"
Санкт-Петербург
2001г.
АННОТАЦИЯ
Учебное пособие предназначено для студентов специальности “Технология приборостроения”.
Учебное пособие рекомендуется студентам специальности “Системы автоматизированного проектирования”, аспирантам и инженерам, изучающих проблему автоматизации технологической подготовки производства.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ..............................…………………………………………………..…………….. 3
Раздел 1. Основные понятия и свойства автоматизации технологической
подготовки производства ….………..…...................….……………………….. 4
Автоматизированная система технологической подготовки производства
как составная часть автоматизированной системы управления
предприятием ………………………………………………………….………... 4
Состав и структура автоматизированной системы технологической
подготовки производства .…………………………..………..................…....… 9
Развитие, современное состояние и перспективы работ по автоматизации
технологической подготовки производства ...........………………………..…10
Раздел 2. Организация проектирования технологических процессов на основе
современной информационных технологий ……………….……..….......................22
2.1. Современные информационные технологии …….……………………………….....22
2.2. Использование PDM-системы при проектировании технологических процессов .25
2.3. Контроль процесса проектирования технологии …………………………….…..... 4
Раздел 3. Технология проектирования автоматизированной системы
технологической подготовки производства ……………….………..…........…….....22
3.1. Жизненный цикл АСТПП ………………………………………………….…...……..23
3.2. Модели жизненного цикла АСТПП …………………………………….............…….28
3.3. Технология проектирование АСТПП ………………………….……………..28
3.4. Структурный подход к проектированию АСТПП ………………………………
3.5. Программные средства поддержки жизненного цикла программного
обеспечения АСТПП …………………………………………
Раздел 1. Основные понятия и свойства автоматизации
технологической подготовки производства
Автоматизированная система технологической подготовки
производства как составная часть автоматизированной системы
управления предприятием
Определение 1: Автоматизированная система управления предприятиями (АСУП) – это система управления производственно-хозяйственной деятельностью предприятия, органически включающая в себя интегрированную обработку данных, причём главной целью АСУП является автоматизация информационных процессов на предприятии и совершенствование формы организации их выполнения.
АСУП является сложной системой. Сложность управления предприятием обусловлена многими причинами. Главные из них: большое количество операционных элементов системы (оборудование, технологические операции, рабочие) и высокая степень их взаимосвязанности в процессе производственно-хозяйственной деятельности; неопределённость результатов выполнения многих процессов (брак, сбои, несвоевременные поставки, нерегулярность спроса и т.д.); постоянное изменение и развитие предприятия как системы, что вносит в управление процедуры проектирования и управления процессами этого изменения и развития.
Определение 2: Сложными системами называют системы, для которых характерно наличие единой цели функционирования; сложность реализуемых системой функций; большое количество составных элементов (модулей); сложность поведения системы; наличие сложной схемы обратных связей; иерархическая структура связей подсистем и отдельных элементов; иерархия критериев качества функционирования всей системы; наличие взаимодействия с внешней средой и функционирование в условиях воздействия внешних факторов; нерегулярность по времени распределения входной нагрузки; наличие самоорганизации; надёжность системы в целом, несмотря на то, что она построена из ненадёжных элементов.
Для всех сложных систем характерна трудоемкость (в некоторых случаях, практическая невозможность) прослеживания связей между входными и выходными параметрами. Поэтому при проектировании и разработке систем проводятся частые корректировки связей, различного рода уточнения понятий и определений. Понятия и определения могут полностью переосмысливаться, так как отдельные свойства, связи и даже новые подсистемы выявляются уже в процессе разработки и опытной эксплуатации системы.
Для создаваемых сложных систем характерно следующее.
Во-первых, трудоёмкость, а порой невозможность формализации функциональных и технических требований для эксплуатации элементов системы. В принципе задаётся тенденция их развития, которая оперативно конкретизируется в процессе проектирования и эксплуатации системы и её алгоритмов. Это объясняется: неполнотой имеющихся к началу проектирования исходных данных и ограничений, требуемых для получения решений заданной степени детализации; слабой изученностью закономерностей процессов проектирования; динамичностью реальной системы, изменения в которой часто невозможно полностью предвидеть и учесть в алгоритмах на стадии их создания.
Во вторых, не эффективно систему разрабатывать сразу целиком, так как погрешности проектирования, возникающие из-за слабой формализации задач проблемной области (см. первый пункт), дублируются в каждой подсистеме, а это приводит к неоправданным потерям средств и времени. Создаются отдельные компоненты системы, которые по мере разработки внедряются на предприятии. По сути дела, этап проектирования сливается с этапом эксплуатации, когда выявляются новые ситуации и задачи управления и система продолжает развиваться.
В АСУП можно выделить три глобальные подсистемы, различаемые задачами, которые стоят перед ними, каждая из которых является сложной системой:
АСУ экономическими и бухгалтерскими задачами (АСУЭ). В состав этой подсистемы входят подсистемы нормативного хозяйства, технико-экономического планирования, материально-технического снабжения, учёта;
автоматизированная система технического подготовки производства (АСТхПП);
АСУ технологическими процессами (АСУ ТП), которая состоит из систем управления основными и вспомогательными ТП, контроля качества продукции (автоматизация работы ОТК) с применением статистических методов для обработки и анализа данных, полученных при испытании и диагностики изделий. АСУ ТП предназначена для управления поточными линиями и станками с программным управлением, проведения контроля ТП и обработки управляющих воздействий, сбора информации о количестве выпускаемой продукции и т.д.
АСТхПП состоит из подсистем конструкторской подготовки производства (АСКПП), технологической подготовки производства (АСТПП), организации производственных подразделений (АСОПП), которые решают задачи проектирования изделий, деталей, оснастки, инструмента, маршрутных и операционных ТП, заготовок, анализа и группирования деталей, организации цехов и участков и оперативно- производственного планирования. Задачи в этих подсистемах решаются в автоматизированном и ручном режимах, поэтому будем выделять в них компоненты САПР (САПР КПП, САПР ТПП, САПР ОПП).
Основной принцип разбиения АСУП на отдельные подсистемы и распределение задач между ними – это минимизация управляющих связей между подсистемами. Основным видом связей должны быть информационные. Управляющие и информационные связи осуществляются через технический архив (ТА). Организационная форма ТА в АСУП - банк данных (БнД). Такой
Внешние предприятия
Производство
АСУП
СП
АСУЭ
АСУ ТП
ПД
ТД
Заказы
Технический архив (Банк данных технического назначения
КД
ТД
ИПП
ИТК
САПР КПП
АСКПП
САПР ТПП
АСТПП
САПР ОПП
АСОПП
САПР
Машины, станки, приборы и др.
Рис. 1. Схема информационных связей АСТПП:
КД- конструкторская документация;
ПД- плановая документация;
ИТК- информация технологического контроля КД;
ТД- технологическая документация;
СП- информация о состоянии производства;
ИПП- информация о производственных подразделениях
подход повышает автономность системы и упрощает разработку и функционирование системы.
Основная цель ТПП состоит в обеспечении технологической готовности предприятия к производству изделий заданного качества в соответствии с заданными технико-экономическими показателями, устанавливающими высокий технический уровень производства, минимальные временные, трудовые и материальные затраты. Это значит, что ТПП должна обеспечить мобильность изменения производства при изменении программы выпуска и освоении новых видов изделий, высокую производительность труда. Достигается это совершенствованием действующего или организацией нового производства.
Следовательно, в АСТПП формируются исходные данные для АСУЭ и для АСУ ТП. Так, например, исходным материалом для задач АСУЭ являются технологические карты, нормировочные ведомости, сводные материальные ведомости, ведомости трудовых затрат и т.п., которые являются результатом работы АСТПП. Технологический маршрут и операции, представленные в виде карт и управляющих программ, являются исходными документами для управления технологическими процессами. В случае возникновения аварийных ситуаций в цехах, или при изменении производственной программы в АСТПП производится корректировка ТП обработки деталей. Поэтому от того, как точно и быстро будут решены вопросы ТПП, зависит эффективность функционирования всего предприятия. От качества решения задач ТПП зависит организация цехов и участков. Эффективность функционирования предприятия, безусловно, зависит от качества решений, выдаваемых всей АСТхПП, но именно АСТПП является одним из “контролёров” этих решений и участвует в цепи поиска оптимальных (с точки зрения производства) конструкций.
При такой организации АСУП выполняются два из трёх условий эффективного её функционирования, а именно:
оперативность информации, получаемой и передаваемой управляющим органам (отделам, цехам и т.д.);
достоверность информации;
если все задачи, решаемые в АСУП, будут выполнены при условии совершенности внутренней организации и форм управления, а также при использовании новых методов и моделей решения, то будет выполнено и третье условие эффективного функционирования АСУП.
На основании вышеизложенного можно дать определение АСТПП.
Определение 3: Автоматизированной системой технологической подготовки производства называется автоматизированная система, предназначенная для решения задач проектирования новой и совершенствования действующей технологии производства, проектирования полного технологического оснащения для изготовления изделий, разработки наиболее передовых и совершенных форм методов организации производства, труда и управления ТПП, главной целью которой является совершенствование технологической подготовки производства.