Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Автоматизация управления жизненным циклом продукции. Учебное пособие
.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Маркетинг
Проектирование
Снабжение
Технологическая
подготовка
производства
Производство
Контроль
Упаковка и
хранение
Реализация
Эксплуатация
Ремонт и
обслуживание
Утилизация
ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ
ИЗДЕЛИЯ
РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
А.Н. ВАРНАВСКИЙ
АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ
ЖИЗНЕННЫМ ЦИКЛОМ ПРОДУКЦИИ
Учебное пособие
Рязань 2014
УДК 004.4
Автоматизация управления жизненным циклом продукции:
учеб. пособие /А.Н. Варнавский; Рязан. гос. радиотехн. ун-т. Рязань,
2014. 48 с.
Приведены основные сведения, касающиеся понятия
«жизненный цикл изделия» и принципов его автоматизации.
Рассмотрены понятия единого информационного пространства и
CALS. Приведены описания понятий, составляющих концептуальную
модель CALS. Описаны основные функции PDM-системы.
Предназначено для студентов дневного и вечернего отделений
направления 220300 - «Автоматизированные технологии и
производства».
Табл. 2. Ил. 14. Библиогр.: 7 назв.
Жизненный цикл изделия, технологии автоматизации этапов
жизненного цикла, единое информационное пространство, CALS,
концептуальная модель CALS, PDM-система
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Рязанского государственного радиотехнического университета.
Рецензент: кафедра АИТП Рязанского государственного
радиотехнического университета (зав. кафедрой проф. А.К. Мусолин)
© Рязанский государственный
радиотехнический университет, 2014
ВВЕДЕНИЕ
Промышленное производство в современных, динамично разви-
вающихся социально-экономических условиях характеризуется высокой сложностью выпускаемой продукции благодаря согласованной
работе многих предприятий. Процессы проектирования и управления
производством на отдельных предприятиях выполняются с помощью
автоматизированных систем, поэтому для успешной совместной производственной деятельности должно осуществляться информационное
взаимодействие таких систем. Кроме того, информационное взаимодействие необходимо также между изготовителями и потребителями
продукции, так как целью промышленного производства является создание изделий требуемого качества, удобных в освоении и обслуживании.
Бурное развитие информационных и телекоммуникационных
технологий способствовало созданию новых методов и структур, позволяющих коренным образом перестроить процесс производства. В
настоящее время на мировом рынке наукоемких промышленных изделий отчетливо наблюдаются три основные тенденции: повышение
сложности и ресурсоемкости изделий, повышение конкуренции на
рынке и развитие кооперации между участниками жизненного цикла
изделия (ЖЦИ) (в том числе создание «виртуальных» предприятий).
При этом кардинально меняются роль и образ потребителя. Безликого
массового потребителя прошлых времен сменяет индивидуальный заказчик, который берет в свои руки контроль над рынком, хорошо осведомлен о состоянии дел на рынке и возможностях выбора продукции. Поэтому требования к качеству товаров постоянно растут, их
ЖЦИ становится короче, номенклатура — шире, а объем выпуска по
отдельным позициям номенклатуры — меньше. Субъективное понятие
качества продукции формируется в процессе взаимодействия производителя и потребителя и определяется степенью соответствия характеристик товара набору требований потребителя.
Основной проблемой, стоящей сейчас перед производителями,
является повышение конкурентоспособности выпускаемых изделий,
добиться которой можно за счет следующих факторов: повышения
степени удовлетворения требований заказчика, сокращения сроков
создания изделия и снижения материальных затрат на его изготовление и эксплуатацию. При этом главным направлением в конкурентной
борьбе становится не только снижение себестоимости продукции, но в
большей степени повышение качества продукции и максимальное ее
соответствие конкретным требованиям конкретного потребителя.
2
Для существования в современных условиях предприятие должно
обеспечивать автоматизацию всего ЖЦИ (маркетинг, формирование
портфеля заказов, проектирование, конструкторская, технологическая,
техническая и экономическая подготовка производства, планирование
и оперативное управление производством, хранение, сбыт и др.) без
значительного изменения в переходный период сроков подготовки
продукции к производству и себестоимости продукции. В предельном
случае может возникнуть такая ситуация, когда товар будет производиться только в том случае, если на него есть конкретный заказчик.
При классическом подходе к созданию изделия большая доля себестоимости изделия приходится на этапы конструкторской и технологической подготовки его производства. Следовательно, переход предприятия на работу по системе заказов возможен только при условии,
что это соотношение кардинально изменится и себестоимость единичного изделия будет мало отличаться от себестоимости изделия, созданного в условиях массового производства.
При снижении количества производимых изделий в себестоимости каждого изделия возрастет та часть, которая приходится на этапы
его разработки. Избежать этого можно путем уменьшения затрат на
разработку изделия за счет усовершенствования программного обеспечения, используемого при разработке изделий. Естественно, что для
разработки более эффективного программного обеспечения потребуются дополнительные временные и материальные затраты. Задача состоит в том, чтобы найти оптимальное соотношение между затратами
на разработку программного обеспечения и на разработку самого изделия, которое обеспечит минимум суммарных затрат.
В настоящее время происходят глобальные, необратимые изменения в организации производства. Именно способность предприятия
быстрее и легче адаптироваться к изменению конъюнктуры рынка становится главным козырем в конкурентной борьбе. Отныне предприятия ради выживания в непрерывно изменяющихся социальноэкономических условиях вынуждены постоянно пересматривать свою
структуру и организацию работ. Обычные представления об успешном
предприятии (фирме) как о монолитной, устойчивой и централизованно управляемой организации уступают место идеям о реорганизации
как форме адаптации к быстро меняющимся требованиям рынка на
основе реинжиниринга бизнес-процессов и тотального управления
качеством. Фирмы, производящие сложную наукоемкую продукцию,
постоянно и интенсивно ищут новые методы и подходы к упрочению
положения на рынке и повышению конкурентоспособности, основанные на широком использовании информационных технологий. Такие
3
технологии обеспечивают ускорение процессов проектирования и
производства продукции за счет автоматизации и информационной
интеграции, т.е. сокращение длительности сроков разработки и выхода
продукции на рынок.
ЭТАПЫ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ПРОДУКЦИИ
Жизненный цикл изделия - совокупность процессов, выполняемых от момента выявления потребностей общества в определенном
продукте до момента удовлетворения этих потребностей и утилизации
продукции.
ЖЦИ в соответствии со стандартом ИСО 9004-1 состоит из следующих стадий (рис. 1):
1) маркетинговые исследования;
2) НИОКР (проектирование);
3) материально-техническое снабжение;
4) подготовка производства;
5) производство;
6) контроль и испытания;
7) упаковка и хранение;
8) реализация и распределение;
9) монтаж и эксплуатация;
10) ремонт и обслуживание;
11) утилизация.
Главными показателями ЖЦИ являются его длительность, характеризующая продолжительность отдельных этапов и их соотношение
по времени протекания, и экономическая эффективность модели техники, определяемая сопоставлением затрат и результатов на протяжении всего цикла.
Этапы могут накладываться друг на друга. Интервалы времени
между окончанием предыдущего и началом следующего этапа ЖЦИ
свидетельствуют о временных потерях и недостатках в организации
процессов.
4
Маркетинг
Проектирование
Снабжение
Технологическая
подготовка
производства
Производство
Контроль
Упаковка и
хранение
Реализация
Эксплуатация
Ремонт и
обслуживание
Утилизация
ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ
ИЗДЕЛИЯ
Рис. 1. Этапы ЖЦ наукоемкой продукции
Одним из важнейших потребительских свойств сложной наукоемкой продукции является стоимость ЖЦИ, определяемая затратами
на поддержку его ЖЦ. Они складываются из затрат на разработку модели и ее серийное производство, а также затрат на монтаж и ввод
технических систем в действие, на эксплуатацию и поддержание в работоспособном состоянии, т.е. по всем ключевым этапам и процессам
ЖЦ. Необходимо отметить, что при подсчете затрат на создание и использование новой модели техники необходимо учитывать затраты на
освоение новой техники у потребителей продукции, в том числе затраты на повышение квалификации и переобучение рабочих, занятых на
технологических операциях с новым оборудованием; потери, связанные с недостижением запланированных объемов прибыли в период
освоения новой техники и пр. (рис. 2).
Для сложной наукоемкой продукции, нуждающейся в ремонтном
обслуживании и имеющей длительный срок использования (10-20 лет),
затраты, возникающие при эксплуатации, как правило, в несколько раз
превышают затраты на приобретение. С одной стороны, дополнительные затраты на стадии проектирования, конструирования и производства изделия обеспечат хорошие эксплуатационные характеристики,
повысят надежность объекта, но увеличат продажную цену, т.е. затраты приобретения потребителя. А с другой стороны, заранее обеспечив
в конструкции изделия хорошие эксплуатационные характеристики,
можно существенно сэкономить на эксплуатации, т.е. снизить затраты
владения. Тогда общая стоимость объекта на всех стадиях ЖЦ снижается, так как экономия на этапе эксплуатации превышает рост затрат
на приобретение, что необходимо для гражданской техники и целесообразно для систем военного назначения.
5
Рис. 2. Стоимость жизненного цикла сложных наукоемких изделий
Сохранение изначально заложенных высоких эксплуатационных
характеристик и долговечность объекта имеют решающее значение
для военной техники и повышают конкурентоспособность наукоемкой
продукции длительного использования двойного и гражданского назначения (спасательная техника и т.п.), применяемой также и в коммерческих целях. Но если для военных систем затраты владения не
могут быть полностью минимизированы, что оправдано их назначением, то для гражданской техники совершенно необходимо, чтобы доход
от ее использования превышал затраты владения.
Поэтому именно этапу эксплуатации в последнее время уделяется
самое пристальное внимание. Он обособляется от послепродажного
этапа ЖЦ и представляет собой совокупность процессов, осуществляемых производителями моделей техники и запасных частей к ней,
поставщиками, субпоставщиками и потребителями продукции, состоит
из системы технического обслуживания и ремонта и материальнотехнического обеспечения.
Естественно, что на изготовление наукоемкой продукции высокого качества с высокими показателями надежности требуются большие
затраты, которые не готов возместить потребитель. Поэтому необходимо обеспечить оптимальное соотношение между качеством и надежностью техники, с одной стороны, и стоимостью ее приобретения
6
и владения – с другой. Производители добиваются этого за счет сокращения сроков создания изделия, материальных затрат на создание
изделия, расходов эксплуатационного этапа и эффективной организации системы технического обслуживания и ремонта.
ТЕХНОЛОГИИ ПОДДЕРЖКИ ЭТАПОВ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА
ПРОДУКЦИИ
Существует большое количество информационных технологий и
систем автоматизации, которые осуществляют поддержку этапов жизненного цикла продукции (рис. 3):
PLM (Product Lifecycle Management) - управление жизненным циклом
изделия.
CRM (Customer Relationships Management) - управление взаимоотношениями с заказчиками.
CAD (Computer Aided Design) - система автоматизированного проектирования.
CAM (Computer Aided Manufacturing) - система автоматизированного
производства.
CAE (Computer Aided Engineering) - автоматизированное конструирование.
PDM (Product Data Management) - система управления проектными
данными.
SCM (Supply Chain Management) - система управления цепочками поставок.
ERP (Enterprise Resource Planning) - система планирования и управления ресурсами предприятия.
MRP (Material Requirements Planning) - управление потребностью в
материалах.
MRP-II (Manufacturing Resource Planning) - система планирования
производства и требований к материалам.
MES (Manufacturing Execution Systems) - производственная исполнительная система.
SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) - диспетчерское
управление производственными процессами и сбор данных.
CNC (Computer Numerical Control) - компьютерное числовое программное управление.
IETM (Interactive Electronic Technical Manuals) - интерактивные электронные технические руководства.
S&SM (SALES AND SERVICE MANAGEMENT) — управление продажами и обслуживанием.
7
Утилизация
Эксплуатация
Производство и
реализация
Технологическая
подготовка
производства
Конструкторская
подготовка
производства
Маркетинговые
исследования
CPC
MES
CRM
S&SM
PDM
SCADA
CNC
ERP, MRP
MRP-II
CAM
CAE
CAD
SCM
PLM
IETM
CPC (Collaborative Product Commerce) - совместный электронный бизнес, система управления данными в интегрированном информационном пространстве.
Рис. 3. Этапы жизненного цикла промышленных изделий и системы их
На этапе маркетинговых исследований находит применение система CRM. CRM - это система, на вход которой поступают данные,
автоматизации
связанные с клиентами компании, а на выходе появляется информация, влияющая на поведение компании в целом или на поведение ее
отдельных элементов (вплоть до конкретного работника компании).
8
Другими словами, CRM-система - это, прежде всего, база данных с
информацией о клиентах и набор приложений, которые позволяют, вопервых, собирать информацию о клиенте, во-вторых, ее обрабатывать,
в-третьих, делать определенные выводы на базе этой информации,
экспортировать ее в другие приложения или просто при необходимости предоставлять эту информацию в удобном виде.
Автоматизация конструкторской подготовки производства
(НИОКР, проектирование) (проектирование и освоение новой продукции и совершенствование выпускаемой) осуществляется САПР (системами автоматизированного проектирования). В САПР машиностроительных отраслей промышленности принято выделять системы
функционального (системы CAE) и конструкторского (системы CAD)
проектирования. На этом этапе формируется объемная геометрическая
модель машиностроительного изделия, которая будет играть определяющую роль на многих последующих этапах, и выполняются различные виды инженерного анализа. Для создания объемной модели изделия конструктор может воспользоваться методами трехмерного твердотельного, поверхностного моделирования или сочетанием этих методов. Программные средства CAE решают широкий спектр задач
анализа линейной и нелинейной статики и динамики, устойчивости,
теплопередачи, акустики, аэроупругости, оптимизации конструкции и
многие другие.
Назначение этапа технологической подготовки производства (совокупность мероприятий, обеспечивающих технологическую готовность производства, т. е. наличие на предприятии полных комплектов
конструкторской и технологической документации и средств технологического оснащения, необходимых для выпуска заданного объема
продукции с установленными технико-экономическими показателями)
сводится к решению следующих основных задач:
• разработка технологий изготовления изделий на основе их
геометрических моделей, полученных на этапе проектирования;
• подготовка программ для станков с ЧПУ по спроектирован-
ным технологиям;
• контроль качества работы управляющих программ для станков
с ЧПУ;
• проектирование, изготовление и отладка технологической ос-
настки и нестандартного оборудования.
В совокупности и при условии организации обмена информацией
между системами CAD/CAM/CAE получаем систему сквозного проектирования изделия.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]