Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Современные проблемы автоматизации и управления в машиностроении. В 4 частях. Ч.2. Учебное пособие
.pdf
ляющие их разработку, поставку и внедрение – лицензии на данный вид
деятельности.
3.2.2. Основные принципы внедрения CALS
Внедрение CALS на предприятии обычно предполагает:
- полное или частичное реформирование процессов на предприятии,
включая проектирование, конструирование, подготовку производства, за-
купки, производство, управление производством, материальнотехническое снабжение, сервисное обслуживание;
- использование современных информационных технологий;
- совместное использование данных, полученных на различных ста-
диях жизненного цикла продукта;
- использование международных и российских стандартов в области
информационных технологий в целях успешной интеграции, совместного
использования и управления информацией.
При внедрении CALS необходимо помнить:
- CALS – это идеология, пропагандирующая коллективный стиль ра-
боты, современные методы управления информацией и создание информа-
ционной инфраструктуры поддержки жизненного цикла продукта;
- независимо от того, рассматривается ли внедрение CALS как стра-
тегический шаг к повышению конкурентоспособности предприятия или
как требование важного для предприятия заказчика, необходимо разработать такую стратегию внедрения CALS, которая позволила бы получить
максимальный экономический эффект.
Разработка стратегии внедрения CALS начинается с анализа целей и
задач предприятия, применимости CALS-технологий, выбора и адаптации
средств и методов для решения задач, стоящих перед предприятием. Успех
внедрения CALS в большей мере зависит от того, насколько детально про-
работан подход и тщательно контролируется реформирование.
Процесс внедрения CALS должен носить последовательный харак-
тер. CALS-технологии можно рассматривать как набор методик и инстру-
ментов, масштаб внедрения которых определяется с учетом обстоятельств
и по мере накопления опыта.
Применение CALS-технологий в различных областях. Примене-
ние CALS-технологий позволяет существенно сократить объёмы проект-
ных работ, так как описания многих составных частей оборудования, машин и систем, проектировавшихся ранее, хранятся в унифицированных
81
форматах данных сетевых серверов, доступных любому пользователю
технологий CALS. Существенно облегчается решение проблем ремонтопригодности, интеграции продукции в различного рода системы и среды,
адаптации к меняющимся условиям эксплуатации, специализации проект-
ных организаций и т.п. CALS-технологии подразумевают использование
различных CAD/CAM/CAE/PDM-систем. Отдельные модули этих систем
в рамках одного предприятия позволяют осуществлять управление проек-
том (PDM-системы), инженерные расчёты, анализ, моделирование и оптимизацию проектных решений (CAE-системы), двух- и трёхмерное проектирование деталей и сборочных единиц (CAD-системы), разработку технологических процессов, синтез управляющих программ для тех-
нологического оборудования с ЧПУ, моделирование процессов обработки,
в том числе построение траекторий относительного движения инструмента
и заготовки в процессе обработки, расчёт норм времени обработки (CAMсистемы).
Концепция внедрения CALS-технологий.Анализ информационных
материалов, опубликованных в традиционной печати и в сети Интернет,
позволил выявить ряд основных аспектов, определяющих эффективность
применения САLS-технологий. К их числу относятся: компьютерная автоматизация, позволяющая повысить производительность основных процессов и операций создания информации; информационная интеграция процессов, обеспечивающая совместное и многократное использование одних
и тех же данных. Интеграция достигается минимизацией числа и сложности вспомогательных процессов и операций, связанных с поиском, преобразованием и передачей информации. Одним из инструментов интеграции
является стандартизация способов и технологий представления данных с
тем, чтобы результаты предшествующего процесса могли быть использованы для последующих процессов с минимальными преобразованиями;
переход к безбумажной организации процессов и применение новых моделей их организации. Из этих аспектов можно выделить конкретные факторы, непосредственно влияющие на экономические показатели производства, применяющего САLS-технологии: сокращение затрат и трудоёмкости
процессов технической подготовки и освоения производства новых изделий; сокращение календарных сроков вывода новых конкурентоспособных
изделий на рынок; сокращение доли брака и затрат, связанных с внесением
изменений в конструкцию; увеличение объёмов продаж изделий, снабжённых электронной технической документацией (в частности, эксплуатационной), в соответствии с требованиями международных стандартов; сокращение затрат на эксплуатацию, обслуживание и ремонты изделий, ко-
82
торые для сложной наукоёмкой продукции подчас равны или превышают
затраты на её закупку. Приведём некоторые количественные оценки эффективности внедрения САLS в промышленности США: прямое сокраще-
ние затрат на проектирование – 10 … 30%; сокращение времени вывода
новых изделий на рынок – 25 … 75%; сокращение доли брака и объёма
конструктивных изменений – 23 … 73%; сокращение затрат на подготовку
технической документации до 40%; сокращение затрат на разработку эксплуатационной документации до 30%; сокращение времени разработки из-
делий – 40 … 60%. По данным зарубежных источников инвестиции правительства США в сферу САLS-технологий составляют $1 млрд в год. Пра-
вительство Финляндии затратило на национальную программу в этой области свыше $20 млн и примерно такую же сумму (около $25 млн) вложили в неё частные компании. Средние затраты на один проект, посвящён-
ный решению локальной задачи в области САLS-технологий (например,
разработка стандарта или программы), составляют $1,2 … 1,5 млн. при
среднем сроке выполнения от 2 до 4 лет. Эти цифры свидетельствуют о
том, какое значение придают на Западе проблематике, связанной с САLSтехнологиями. Всю деятельность, связанную с CALS-технологиями, можно разделить на четыре сферы: 1) внедрение CALS-технологий на предприятиях; 2) использование CALS-технологий при разработке и производстве продукции; 3) разработка программных средств, реализующих CALSтехнологии; 4) управление качеством продукции на основе CALSтехнологий. Исходя из выделенных сфер деятельности, можно выделить
восемь групп специалистов, подготовка, переподготовка и аттестация ко-
торых необходимы для нормального внедрения CALS-технологий на отечественных предприятиях. Связь между сферами деятельности и требуемыми для каждой конкретной сферы специалистами показана на рис. 3.1.
Разработка программных средств, реализующих CALS-технологии, пред-
полагает создание специализированного программного обеспечения (ПО),
реализующего концепцию представления всей информации об изделии в
электронном виде. Сюда относятся все программные продукты, используемые при разработке, производстве и эксплуатации продукции: САПР раз-
личного уровня, системы управления данными об изделии (PDM-системы),
программы инженерных расчётов, системы подготовки эксплуатационной
документации и т.д.
Связь между сферами деятельности и требуемыми
специалистами. В настоящее время отечественные разработки в области
CALS-технологий применяются для решения следующего комплекса работ: разработка и промышленная апробация программно-методических
83
средств, предназначенных для хранения и управления данными о продукции в соответствии с требованиями стандартов CALS; разработка и внедрение программных средств подготовки электронной эксплуатационной
документации на изделие; разработка методики формализованного описания и анализа процессов, протекающих в ходе жизненного цикла изделия,
и создание системы обеспечения качества продукции в соответствии с требованиями стандартов ИСО серии 9000; разработка нормативной базы
применения CALS-технологий (стандартов, руководящих документов, методических рекомендаций).
3.2.3. Развитие CALS-технологий в России
Основные проблемы развития CALS-технологий в России, как и в
целом по информатизации промышленности были указаны выше – это от-
сутствие комплексного системного подхода, слабое внимание высших руководителей. Для большинства из них не понятна актуальность скорейше-
го внедрения CALS-технологий в производство. Специфически важной для
CALS проблемой является значительное несоответствие отечественных
стандартов международным CALS-стандартам и недооценка сложности
перехода к интегрированной информационной среде, охватывающей все
этапы жизненного цикла изделий. Эти проблемы связаны с существенной
модернизацией работы предприятий. Если на Западе этот переход занима-
ет 5-7 лет при более высокой инновационной активности и лучшем инве-
стиционном климате, то в России может понадобиться гораздо больше
времени. Поэтому задержка с внедрением CALS-технологий в промышленности России может привести к потере внешнего рынка наукоемкой
продукции и замедлению участия в рынке международной промышленной
кооперации.
Развитие CALS-технологий, например, в промышленно развитой
Нижегородской области, типично для России, как и все перечисленные
проблемы. Слабая координация и кооперация работ в этой области усугуб-
ляют положение. Среди предприятий, осознавших актуальность CALSтехнологий и предпринимающих значительные шаги в последние годы,–
ГОСНИИМАШ, НИИИС, ОКБМ, КБ «Вымпел» и др. На этих предприятиях вопросами CALS-технологий озабочено высшее руководство, разработаны концепции и программы внедрения CALS-технологий, инвестируются значительные финансы, к сожалению, в основном собственные, и имеются заметные успехи.
84
В других российских регионах можно отметить Комсомольский-на-
Амуре авиационный завод, Иркутское авиационное объединение
(корпорация «Иркут»), Тульское КБ приборостроения, Уфимское моторо-
строительное объединение, ТАНК им. Бериева, Авиаприбор, Рязанское
СКБ «Спектр», Воронежский механический завод, Балтийский завод и др.
Важнейшими задачами в развитии национальной технологической
базы, определяющей уровень экономической и национальной безопасно-
сти, в настоящее время являются:
- организация широкого фронта НИОКР на предприятиях, в НИИ и
вузах по внедрению CALS-технологий;
- организация рынка информационных и программных продуктов и
услуг в области CALS;
- организация масштабной подготовки и переподготовки дипломиро-
ванных и сертифицированных кадров по информатизации промышленно-
сти в целом и, в частности, по CALS-технологиям.
Примеры внедрения интегрированных систем
Холдинг «Сухой» реализует проект самолета Sukhoi Superjet 100
(Суперджет 100) (рис. 3.3). В проекте участвуют 5 сопроектировщиков и
заводов-изготовителей и более 18 поставщиков систем и комплектующих.
Основной PDM-системой членов холдинга является Teamcenter.
Рис. 3.3 Самолет Sukhoi Superjet 100
Интеграционные функции Teamcenter выполняются как средствами
самой Teamcenter, так и дополнительными встроенными модулями.
При представлении структуры изделия (детали/сборки) указываются:
- обозначение;
- версия;
85
- 3D модель;
- статус документа (разработано, не согласовано, выпущено);
- технические требования;
- спецификации.
Управление бизнес-процессами (Workflow) состоит из ряда шагов, на
каждом из них заданы правила утверждения, времена исполнения, выполняемые действия (например, рассылка уведомлений, архивация, преобра-
зование данных и т.п.)
Электронный макет изделия создается поэтапно с применением
CATIA, AutoCAD для конструирования; программ, разработанных в ЦАГИ,
для моделирования обтекания крыла и оптимизации его формы; программ
Matlab, Simulink для расчетов динамики полета; NASTRAN для расчета
прочности; Темп-АСП для технологического проектирования и др.
Аналогичное проектирование среднемагистрального самолета с при-
менением CALS-технологий в настоящий момент выполняет Корпорация
«Иркут» (рис. 3.4).
а
86
б
Рис. 3.4 Проектирование самолета МС-21:
а) опытное производство; б) летные испытания самолета
ОАО ПКО «Теплообменник» – ведущая российская компания
авиакосмической отрасли. Специализируется на разработке и производстве
систем жизнеобеспечения летательных аппаратов. ОАО ПКО «Теплооб-
менник» проектирует и производит более 1 000 наименований изделий по
60 тематическим направлениям – теплообменники, системы кондициони-
рования, регуляторы расхода и давления и др.). С 2000 года на предприятии работает Объединенный инженерный центр по внедрению
CAD/CAM/CAE/PLM-решений и систем мониторинга оборудования. Основная концепция – создание единого информационного пространства
предприятия, или так называемые CALS-технологии. В основе систем ав-
томатизации предприятия лежит использование программного обеспече-
ния компании Siemens.
Была поставлена задача – отойти от локальных информационных ре-
сурсов, когда на всех этапах жизненного цикла изделий используются свои
методики обработки информации, своё программное обеспечение, к интегрированной информационной системе.
Задача сделать систему мониторинга работы оборудования и персонала была впервые поставлена еще в 2005 году, но тогда производство было совсем не готово к ее внедрению. За последние годы сменилось порядка
60% всего парка станков, и необходимость внедрения такой системы стала
очевидной. Первоначальная цель – повышение эффективности нового дорогостоящего оборудования и оперативное реагирование на события в це-
хе (аварии, необоснованный простой, контроль использования УП, слиш-
ком долгое нахождение в состоянии наладки и т.д.).
Процесс внедрения комплекса автоматизации начат еще в 2001 году.
За это время многое было сделано: автоматизация конструкторского и технологического проектирования, разработки программ ЧПУ, автоматизация
управления технической документацией в Teamcenter Engineering, разработка и наполнение баз данных стандартных изделий, объединение отде-
лов технической документации и САПР.
Цепочка автоматизации замкнулась использованием системы мони-
торинга «Диспетчер» от компании ИЦ «Станкосервис» (рис. 3.5). Внедрение системы «Диспетчер» осуществлено в 2015–2016 гг. после техническо-
го перевооружения предприятия. Сначала был запущен пилотный проект,
за время которого апробированы функции системы на примере одной единицы оборудования при прямом подключении. Были определены контролируемые состояния оборудования согласно требованиям предприятия,
испытаны стандартные отчёты, проведена тестовая эксплуатация.
87
Внедрение системы мониторинга промышленного оборудования
«Диспетчер» на АО «Авиастар-СП». АО «Авиастар-СП» – одно из самых
современных самолётостроительных предприятий, оснащённое высокока-
чественным оборудованием.
Производственный комплекс обладает широким спектром техноло-
гических операций: от штамповки и механообработки до окончательной
сборки и испытаний авиационной техники.
Рис. 3.5. Реализация системы мониторинга состояния оборудования «Диспетчер»
На АО «Авиастар-СП» выпускает транспортный самолет
Ил-76МД-90А и топливозаправщик Ил-78М-90А. Совместно с Корпорацией «Иркут» на предприятии ведутся активные работы по изготовлению
компонентов для перспективного среднемагистрального пассажирского
самолета МС-21.
Система мониторинга на предприятии внедрялась для обеспечения
оперативного, достоверного и автоматизированного сбора данных о работе оборудования и анализа эффективности его использования.
Основываясь на предшествующем опыте использования подобных
систем руководством предприятия был подготовлен перечень требований,
решить которые ранее не смогли поставщики систем мониторинга.
Одно из основных требований – это универсальность системы мони-
торинга. На предприятии установлены станки различного производства,
оборудованные стойками ЧПУ FANUC, Mazak, Siemens и БалтСистем. В
связи с разнообразием производственного оборудования очень важно осуществить беспрепятственное внедрение на любом виде стоек ЧПУ. Систе-
88
ма мониторинга должна объединить все оборудование в общую сеть, и
обеспечить беспрепятственный процесс обмена информацией.
В настоящее время система мониторинга обеспечивает точную автоматизированную фиксацию состояния станков, расчет показателей их плановой работы и отображение результатов в реальном време-
ни. Накапливаемая история работы оборудования в системе мониторинга
основных средств используется для всестороннего анализа производственной деятельности и формирования верных управленческих решений. Си-
стема «Диспетчер» подключается к любому промышленному оборудованию на предприятии и контролирует работу производства и оценивает его
эффективность.
Данные, которые собираются системой, являются оперативными и
достоверными, т. к. снимаются непосредственно с промышленного оборудования (рис. 3.6). Обладая информацией о работе оборудования, админи-
страция предприятия имеет возможность целенаправленно работать над
повышением производительности и эффективности управления финансо-
выми средствами.
Рис. 3.6. Результаты внедрения продуктов CALS-технологий
с использованием системы мониторинга при эксплуатации оборудования с ЧПУ
89
Внедрение системы мониторинга позволило оптимизировать процесс
передачи управляющих программ. В ходе тестирования выявилось значительное сокращение времени на их передачу. По оценкам, экономия полезного времени составила 1 час рабочего времени за смену на каждый
станок. Подключение к системе «Диспетчер» позволило упростить переда-
чу управляющих программ с сервера ЛВС предприятия на станок. Оператор на своём рабочем месте получает эталонный файл управляющей про-
граммы и, загрузив её через терминал ТВВ-10, сразу приступает к работе.
Оператор не имеет возможности корректировать управляющие программы,
тем самым обеспечивается неизменность технологической операции.
Таким образом, внедрение CALS-технологий приводит к существен-
ной экономии и получению дополнительной прибыли. Поэтому эти технологии и их отдельные компоненты широко применяются в промышленно-
сти развитых стран.
К настоящему времени CALS-технологии образуют самостоятельное
направление в области ИТ. За рубежом создана нормативно-правовая база
этого направления, которую составляют серии международных стандартов
ISO, государственные стандарты и нормативные документы военного министерства США, НАТО, Великобритании и ряда других стран. Общее
число этих стандартов – от нескольких десятков до сотни, причем объемы
документов подчас исчисляются тысячами страниц. На их разработку правительства и ведущие корпорации Запада израсходовали суммы, превы-
шающие 1 млрд долл., и эта работа продолжается.
90
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]