2113

-анализ рынка с выводом о необходимости изготовления той или иной продукции или, при необходимости, проектирования новой продукции;

-календарное планирование производства;

-систему оптимизации ресурсов.

Контрольные вопросы

1.Назовите шесть базовых составляющих ИСПиУ.

2.Назовите основные возможности одной из базовых составляющих ИСПиУ.

1.4. Структура типовой ИСПиУ

Структуру типовой ИСПиУ можно представить (рис.1) в виде шести основных подсистем, взаимодействующих между собой с помощью взаимосвязей: 1 – трехмерная модель (твердотельная, каркасная или поверхностная – в зависимости от назначения модели); 2 – требование на перепроектирование (при невозможности изготовления – от АСТПП к САПР или при непрохождении одного из видов анализа – от АСИО к САПР); 3 – данные о новейших средствах и методиках проектирования, моделирования и технологиях производства; 4 – проектные сообщения о необходимых коррекциях в проектной документации; 5 – проектная документация; 6 – сведения о технологическом процессе; 7 – материальные ведомости; 8 – информация о состоянии рынка; 9 – календарное планирование производства и работы оборудования; 10 – данные о используемом в ГПС оборудовании; 11 – технологический процесс; 12 – данные для автоматов проверки качества производимой продукции; 13 – требование на разработку новой продукции или новой марки уже существующей продукции, обладающей новыми функциями и возможностями; 14 – выпускаемая продукция.

11

Рис. 1. Структура типовой ИСПиУ

Контрольные вопросы

1.Приведите структуру типовой ИСПиУ.

2.В каких базовых составляющих используется трехмерная модель объекта?

3.Что является входом, а что выходом для типовой ИСПиУ?

1.5.Маршрут движения проектируемого изделия по ИСПиУ

Ключевые позиции при движении проектируемого изделия по ИСПиУ:

1. Требование на разработку новой продукции или модернизацию уже существующей продукции (в АСУп).

На этом этапе происходит «рождение» идеи новой продукции и описываются основные ее характеристики, возможности и присущие ей функции. Вывод о необходимости разработки новой продукции делается на основании анализа рынка аналогичной продукции, часто – с осуществлением технико-экономического расчета, обосновывающего экономическую эффективность производства этого вида или типа продукции.

Например: при анализе рынка mp-3 плееров делается вывод о том, что в данный момент на рынке не достает модели с широкоформатным

12

экраном, позволяющим поддерживать технологии плэй-листа (play-list). При этом анализ прессы показал, что такая же идея начинает воплощаться в жизнь еще двумя фирмами, причем выпуск таких моделей mp- 3 плееров начнется, по их анонсам, через 6 месяцев. Специалисты АСУп связываются со специалистами отделов САПР и АСИО, которые приходят к выводу о возможности начать изготовление требуемой продукции уже через 4 месяца, используя информацию о том, что осуществление похожей задачи применительно к сотовым телефонам заняло 5 месяцев, но LCD-экран, применяемый для сотовых телефонов и применение которого возможно и для mp-3 плеера, уже освоен всеми отделами проектирования и производства ИСПиУ фирмы.

Ускорение процедуры проектирования в этом случае было возможно при применении ИСПиУ. Идея оформляется в виде технического задания на проектирование в результате обсуждения со специалистами САПР, которые в свою очередь задействуют специалистов других отделов.

2.Моделирование нового изделия, его узлов, устройств, механизмов и деталей (в САПР).

Здесь первоначальная идея реализуется специалистами САПР в виде трехмерных моделей (как правило, твердотельных, в редких случаях – каркасных, как наименее ресурсоемких по отношению к ЭВМ). Лицевые и декоративные элементы изделия доводятся дизайнерами, при этом также появляются поверхностные модели этих элементов изделия. Также здесь проектируются принципиальные схемы и производится разводка печатных плат.

В процессе моделирования идет активный обмен информацией с отделом АСИО по новейшим способам и средствам моделирования и проектирования. Главным достоинством применения интегрированных систем здесь можно назвать использование базы данных групповых технологий, т.е. использование ранее разработанных моделей, которые подходят по определенным характеристикам, параметрам и геометрическим размерам.

3.Анализ и имитация средствами АСИО.

Здесь производится анализ разработанных САПР узлов, устройств, механизмов и деталей проектируемого изделия следующих видов:

- кинематический анализ на работоспособность механических и др. узлов, механизмов и устройств;

13

-динамический анализ для определения динамических нагрузок на узлы, детали и их соединения;

-проверка на прочность нагруженных деталей (методом конечных элементов);

-влияния электронных и электрических устройств друг на друга

ина проводники между ними;

-анализ принципиальных схем;

-других специфических видов анализа.

При отрицательных выводах из анализа выдается требование на перепроектирование конкретной детали, узла и т.д. отделу САПР. После перепроектирования деталь снова передается отделу АСИО на анализ. После положительной оценки по всем анализам модель передается в АСТПП.

4.Разработка технологического процесса (в АСТПП).

На этом этапе проектируется технологический процесс изготовления деталей с учетом возможностей оборудования ГПС и сведений о новейших производственных возможностях и программах проектирования технологического процесса (из АСИО). В исключительных случаях может подаваться заявка на приобретение нового оборудования в ГПС.

Здесь разрабатываются маршруты движения деталей по конвейерным лентам между станками с ЧПУ и движения роботовманипуляторов, перемещающих детали с конвейеров на станки с ЧПУ и обратно. Также разрабатываются программы движения органов для станков с ЧПУ и движений манипуляторов для роботов-манипуляторов (постпроцессирование) и программы контроля качества для проектируемой продукции.

Вслучае невозможности изготовления данной детали (анализ производится средствами АСИО или иногда средствами самой АСТПП выдается требование отделу САПР на ее перепроектирование, после чего деталь опять проходит через анализы в АСИО и передается обратно в АСТПП. После успешной разработки технологического процесса производства новой продукции средствами ГПС по согласованию с АСУп (для определения момента времени, когда ГПС свободна) производится опытный образец, который испытывается средствами АСИО, которые могут в свою очередь давать требования на разработку специальных испытательных стендов и устройств отделами САПР, АСТПП и ГПЧ.

Вслучае успешного прохождения испытаний опытного образца (как правило, так и происходит) модель и технологический процесс пе-

14

редаются в САПЧ. В обратном случае выдается требование на перепроектирование и этапы 2, 3 и 4 повторяются.

5.Оформление проектной документации отделом САПЧ (с соблюдением требований действующих государственных стандартов).

На этом этапе производится оформление всей требуемой проектной документации, одной из важной для изготовления продукции является материальная ведомость, показывающая перечень материалов и их количество для изготовления единицы продукции. После ее изготовления результат архивируется и заносится в базу данных групповых технологий. Теперь процесс проектирования новой продукции может считаться полностью завершенным, а она – готовой к изготовлению средствами ГПС.

6.Сбор заявок на поставку продукции силами АСУп и календарное планирование производства.

В системе АСУп производится календарное планирование на поставку продукции потребителю по имеющимся заявкам с учетом длительности изготовления продукции в ГПС, присутствующее в проектной документации (она уже хранится в базе данных и легкодоступна АСУп). При этом календарный план включает в себя график работы оборудования ГПС с возможностью перекрестного изготовления различной продукции в одном цеху ГПС, а также график поставок материалов на склад.

Такая схема рассчитана на уменьшение размеров складов, и следовательно, уменьшение потерь на хранение материалов и готовой продукции, за счет практически моментального обеспечения заказов от поставщика. Также обязательно должны соблюдаться требования оптимизации материальных ресурсов – отрезки от размерных материалов используются для производства другой продукции (по возможности – информация из базы данных предприятия).

7.Производство продукции и опытных ее образцов в ГПС.

По календарным планам осуществляется производство продукции и опытных образцов для проектных отделов.

Для производства используются технологические карты и данные для оборудования из базы данных предприятия. При производстве производится автоматический контроль качества каждой единицы продукции (снижаются потери на брак за счет анализа каждой единицы продукции), станками с ЧПУ, оснащенными измерительным инструментом. Данные для этой операции берутся также из базы данных предприятия.

15

В случае отсутствия необходимости разработки новой продукции процесс производства проходит по пунктам 6 и 7.

Контрольные вопросы

1.Какие базовые составляющие и функции задействуются на этапе формирования требования на разработку новой продукции или модернизацию уже существующей продукции? Приведите пример.

2.Какие базовые составляющие и функции задействуются на этапе моделирования нового изделия, его узлов, устройств, механизмов и деталей?

3.Какие базовые составляющие и функции задействуются на этапе анализа и имитации средствами АСИО?

4.Какие базовые составляющие и функции задействуются на этапе разработки технологического процесса?

5.Какие базовые составляющие и функции задействуются на этапе оформления проектной документации (с соблюдением требований действующих государственных стандартов)?

6.Какие базовые составляющие и функции задействуются на этапе сбора зая-

вок на поставку продукции и календарное планирование производства?

7.Какие базовые составляющие и функции задействуются на этапе производства продукции и опытных ее образцов?

8.В каких случаях выдается требование на перепроектирование? Приведите один пример.

9.Как работает ИСПиУ в случае отсутствия необходимости разработки новой продукции?

Раздел 2. CALS-ТЕХНОЛОГИЯ КАК СРЕДСТВО ИНТЕГРАЦИИ СИСТЕМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ

2.1. Основные понятия CALS-технологий

Растущая конкуренция на современном мировом рынке товаров и услуг заставляет производителей заботиться о конкурентоспособности своей продукции. Помимо традиционных способов ее повышения снижения стоимости, улучшения качества, повышения надежности и эффективности, расширения функциональных возможностей все большую актуальность стали приобретать следующие способы:

-снижение затрат на эксплуатацию, ремонт и утилизацию;

-обеспечение простоты и удобства эксплуатации и обслужива-

ния;

16

-быстрота реакции на потребности рынка;

-доступность необходимой документации и простота ее обработ-

ки;

- снижение временных и материальных затрат на обучение персонала по эксплуатации.

Современный уровень развития компьютерной техники, информационных технологий, математического и программного обеспеченияСАПР разных предметных областей, средства математического моделирования и анализа, АСУ, информационная АСУ (ИАСУ) и т.д.] позволяет компьютеризировать практически любой вид деятельности человека, связанный с обработкой информации. Поэтому в каждом отделе предприятия в процессе работы создавались свои средства автоматизации, а также свои базы данных. В дальнейшем оказывалось, что сведения одного отдела становились необходимы другому отделу и так далее. Таким образом, образовалась задача интеграции баз данных различных отделов одного производства. Классически эта задача решалась за счет простого физического объединения баз данных (БД), однако при этом полностью отсутствовали согласование и привязка их логических структур, что приводило к таким негативным явлениям, как фрагментация информации, многократное дублирование данных, несовместимость различных форм представления об одном и том же изделии, невозможность интеграции разных ИАСУ.

Для решения указанных проблем необходимо провести работы по интеграции в следующих направлениях:

- согласование информационных представлений об изделиях и процессах;

- организация активного обмена согласованной информацией об изделиях и процессах между деловыми партнерами, в том числе поставщиками первичных материалов;

- исчерпывающий анализ всех факторов, влияющих на конкурентоспособность изделий в современном представлении.

Все эти подходы были объединены в рамках концепции CALS (Continuous Acquisition and Life-cycle Support непрерывное обес-

печение и поддержка жизненного цикла изделий). Жизненный цикл изделия состоит из отдельных этапов (рис.2), из которых одни могут частично перекрывать другие. Неоднозначность выделения отдельных этапов жизненного цикла обусловлена многообразием самих выпускаемых

17

изделий, множественностью их целевого назначения, многовариантностью способов производства и т.д.

Рис. 2. Этапы жизненного цикла изделия

Под CALS-технологией понимают компьютеризацию сфер промышленного производства. Основная ее задача – унификация и стандартизация спецификаций промышленной продукции на всех этапах ее жизненного цикла. Применение CALS-технологии позволяет резко сократить объемы проектных работ, такие как описания деталей, узлов, сборок, за счет использования ранее спроектированных изделий машиностроения, которые хранятся в единой базе данных (сетевые сервера), всегда доступной пользователю технологии CALS. В системах CALS предусмотрены: хранение, обработка и передача информации в компьютерных средах, оперативный доступ к данным в нужное время и в нужном месте.

CALS-технология позволяет обеспечить единое информационное пространство, в котором смогут решать свои задачи все специалисты, имеющие отношение к данным об изделии на всех этапах его жизненного цикла. При обеспечении и поддержке жизненного цикла изделия решаются две основные задачи: поддержка материально-технического обеспечения производства изделия; развитие и эксплуатация этого изделия путем использования информационной модели, отражающей все этапы его жизненного цикла. Наличие такой модели позволяет определить отсутствие необходимых связей или нерациональность их структуры, т.е. недостаточность упорядоченности организации жизненного цикла изделия.

К ключевым областям использования CALS-технологии можно отнести: реорганизацию предпринимательской деятельности, параллельное проектирование, электронный обмен данными, интегрированную логистическую поддержку, многопользовательскую базу данных и международные стандарты. Существенно, что ни одну из

18

областей концепции CALS нельзя рассматривать в отрыве от других областей.

С момента разработки концепции CALS, в отличие от известных традиционных подходов, предполагалось использование для целей анализа организационной деятельности единой и широко используемой методологии системного (структурного) анализа и проектирования (SADT) использование единой системы описания и интерпретации данных, применяемых при проектировании организационной деятельности на всех этапах жизненного цикла изделия. Это сместило акцент с решения локальных задач для отдельных этапов жизненного цикла изделий на процесс проектирования организационной деятельности в рамках всего жизненного цикла конкретного изделия.

В системах СALS-технологии создаются CALS-стандарты, которые необходимо рассматривать в соответствии со следующими документами:

-существующими стандартами Российской Федерации, ISO

International Organization for Standardization (Международная организа-

ция по стандартизации)] и IES (Международные экологические стандарты), которые могут быть использованы без изменений;

-существующими документами, которые могут быть использованы для частичного выполнения требований CALS-стандартов;

-стандартами, находящимися в настоящее время в стадии разработки в Госстандарте России, ISO, IES;

-техническими заданиями по разработке стандартов для организаций, способных их реализовать в областях, где в настоящее время не ведутся работы по стандартизации.

Расширение областей внедрения CALS-стандартов тесно связано со стремительно изменяющимися возможностями информационных технологий. Они требуют от организаций динамичного и гибкого процесса, включающего:

-широкое согласование промышленных коммерческих требо-

ваний;

-утверждение результатов этого согласования;

-активное привлечение поставщиков инструментальных средств CALS-технологии.

Развитие систем CALS-технологии должно привести к появлению так называемых виртуальных производств, при которых создание технологического обеспечения оборудования с ЧПУ для изготовления из-

19

делий может быть распределено во времени и пространстве между многими проектными организациями и промышленными предприятиями, в том числе из разных стран.

Построение открытых распределенных автоматизированных систем для проектирования и управления в машиностроении составляет основу современной CALS-технологии. При этом структура проектной, технологической и эксплуатационной документации, языки ее представления должны быть стандартными. В этом случае реальной становится успешная работа над общим проектом разных коллективов, использующих неодинаковые системы CAD/CAM. Таким образом, информационная интеграция является неотъемлемым свойством CALSсистем. Конкретные задачи в области стандартизации должны базироваться на архитектуре стандартов, охватывающих диапазон бизнеспроцессов на протяжении всей цепочки «поставщик - заказчик» и всего жизненного цикла изделия, а также различных взглядов на совместно используемую информацию, необходимую для поддержки каждого из этих процессов.

Данные задачи должны быть сформулированы с учетом:

-единого понимания данных и взаимосвязей, совместно используемых на протяжении жизненного цикла, включая процессы управления конфигурацией изделия;

-управления данными об изделии на протяжении всего жизненного цикла, включая описание требований;

-извлечения и передачи информационных продуктов;

-требований по поддержке проведения и управления бизнеспроцессами, включая коммерческие транзакции и управление проектами.

Контрольные вопросы

1.Назовите пять способов повышения конкурентоспособности продукции, производимой с применением CALS-технологий.

2.Назовите три направления работ по интеграции систем предприятием.

3.Назовите определение CALS-технологии, с точки зрения интеграции систем предприятия.

4.Что дает применение CALS-технологий системе проектирования?

5.Назовите две основные задачи поддержки жизненного цикла изделия в CALS-пространстве.

6.Назовите пять ключевых областей использования CALS-технологий.

7.В соответствии с какими документами создаются CALS-стандарты?

20