Жизненный цикл изделий.

Полная лекция о жизненном цикле изделий. Не так давно в технической литературе появилось выражение «жизненный цикл изделия» (ЖЦИ), т.е. объекта производства, которое применяется уже и в нормативной документации. Жизненный цикл промышленных изделий включает ряд этапов (в соответствии со стандартами ISO 9000:2000), начиная от зарождения идеи нового продукта и изучения рынка перед проектированием, до утилизации изготовленного продукта по окончании срока его использования. Часть ЖЦИ, включающая его изготовление (производство) до отправки заказчику, происходит в производственной структуре предприятия (под производственной структурой понимается состав цехов и служб предприятия и характер связей между ними). Каждое предприятия имеет свою управляющую систему и подсистемы. «Дологистической» управляющей системой на предприятиях России была система «Разработки и постановки продукции на производство» (РППП). Это была система тотального управления. Система была «узаконена» множеством Государственных стандартов (ГОСТов) и стандартов предприятий (СП). Основным объектом внимания системы РППП является выпуск продукции, изделий (или тот же самый ЖЦИ) «Основным законом» предприятия при поддержке ЖЦИ всегда было выполнение плана выпуска регламентированной, как правило, основной продукции. Для предприятий была типичной жёсткая технологическая дисциплина, а кроме плановых сроков не менее важным было качество выпускаемой продукции («с первого предъявления», военная приёмка и т.п.). В начале 60 годов прошлого столетия на предприятиях передовых промышленных стран появилась новая система управления–логистическая система (ЛС). Начало развития логистики Начало развития логистики относят к 60-м годам ХХ столетия. Логистика начала развиваться как военная наука в США и, начиная со второй половины XX в., нашла применение в экономике. Первый этап (60-70 г.г) характеризовался достижением западными предприятиями максимальной эффективности производства и началом периода экономического спада. Предприятия были вынуждены искать способы сокращения затрат, в том числе и связанных с распределением товаров (складирование и транспортировка). Также, данный этап характеризовался увеличением количества предлагаемых транспортных услуг, и поиск оптимального транспортного решения становился очевидной задачей. В эти годы начинается использование компьютеров в логистических расчетах, интеграция складского и транспортного управлений, формирование концепции ЛС. Логистика пытается переориентировать производителей на производственную стратегию «маркетинга», т.е. (условно) «создание и предложение тех товаров, в которых нуждается покупатель». Естественно, реализация концепции маркетинга сделала вопрос товарного распределения также актуальным. Второй этап (конец 70-х г.г) обозначен появлением концепции затрат на распределение продукции. Целью стала минимизация общих логистических затрат путем поиска комбинации решений на всех стадиях от выбора поставщиков до распределения готовой продукции. К концу 70-х годов на Западе завершилась тароупаковочная революция, которая коренным образом изменила складской процесс, его операционный состав, организацию, техническое и технологическое обеспечение. Третий этап (начало 80-х г.г) развития логистики отмечен поиском методов снижения себестоимости продукции и рациональным использованием сырья. (Акцент логистики сместился в сторону производства). Формирование современных автоматизированных складских комплексов, контейнерных и пакетных перевозок. Появляются современные ЛС. В 80-е гг. произошла революция в информационных технологиях, и компьютеры стали основой администативно-управляющих и контролирующих систем. Существенным стало понимание того, что наряду с материальными потоками необходимо управлять сопутствующими информационными потоками. Четвертый этап развития логистики характеризуется созданием логистической цепочки (закупка – производство – распределение и продажа), появлением современных электронных логистических систем, теории управления качеством, развитием партнерства и стратегических союзов. Характерными особенностями данного (текущего) периода являются: постоянный контроль над материальными потоками в реальном времени, удаленное управление, превращение логистики в один из основных инструментов конкурирования на рынке. Объектом логистического управления являются потоки, потоковые процессы, любые процессы, связанные с перемещением изделия по техпроцессу для реализации его ЖЦИ до и после изготовления и во время изготовления. По первым результатам внедрения ЛС на некоторых предприятиях стало понятно, что на современно этапе развития производства это самая перспективная и прогрессивная система управления, учитывающая и прошлый производственный опыт и огромный современный опыт, накопленный при работе синформационными технологиями. Даже в России, где ЛС находится в зачаточном состоянии, уже написаны десятки книг и сотни статей по ЛС в её защиту и поддержку. Практически каждая статья высказывается за необходимость и целесообразность скорейшего внедрения ЛС в России. Особенно велико значение для нашей промышленности освоение производственной логистики Мы будем рассматривать на наших лекциях несколько подробнее некоторые этапы ЖЦИ, следующие за выполнением проектирования изделия, с учётом логистической поддержки изделия на этих этапах. Основные этапы технологической подготовки производства, существовавшие до и после внедрения логистических систем. На этапе подготовки производства изготовитель должен выполнить работы, обеспечивающие технологическую готовность предприятия к изготовлению продукции в оговоренные контрактом (договором) сроки в заданных объемах, в соответствии с требованиями КД и законодательства Российской Федерации, а также следующие основные работы: предварительную проработку технической документации, в которой участвует большинство служб завода, выполняются технологический контроль чертежей и проработка их на технологичность; разработку межцеховых технологических маршрутов (расцеховка), которые устанавливают последовательность прохождения заготовок, деталей, сборочных единиц по производственным подразделениям. В условиях единичного и мелкосерийного производства, при универсальном оборудовании и оснастке, высокой квалификации рабочих разработка маршрутной технологии часто оказывается достаточной для изготовления деталей и сборки изделия; в серийном и массовом типах производства необходима разработка подробных операционных процессов. Организационная схема проектирования зависит от оригинальности технологических решений. Имеется порядок разработки рабочих технологических процессов на базе типовых решений и процессов, с индивидуальными технологическими решениями; разработку ТД (или корректировку полученной ТД) –технологических процессов механообработки, сборки, штамповки, литья, термообработки и др.- для изготовления деталей и узлов изделия, на изготовление продукции для поставки, контроля и испытаний; отработку конструкции на технологичность с учетом стандартов ЕСТД; заключение договоров (контрактов) с поставщиками комплектующих изделий и материалов и лицензионных соглашений с правообладателями на использование объектов промышленной и интеллектуальной собственности; подготовку и представление в территориальные органы Госстандарта России каталожного листа продукции в установленном порядке. Говоря о производстве изделий, целесообразно кратко познакомиться с тем, что такое тех процесс и как он разрабатывается. Основные представления о разработка техпроцесса Технологический процесс изготовления детали является основным документом, регламентирующим порядок производства изделия. В нем прописывается последовательность обработки (в виде операций и переходов), применяемые материалы, инструменты, оборудование и режимы, которые позволяют достичь желаемого результата. Здесь же содержится и информация об основном и вспомогательном времени, затрачиваемом на производство одной единицы продукции. Технологический процесс изготовления детали имеет подготовительный этап, во время которого выполняется подробный анализ условий эксплуатации готового изделия. Это позволяет изучить обоснованность заявляемых технических требований к качеству поверхности и точности размеров. Во время выполнения анализа на технологичность контролируется возможность изготовления детали с заданными допусками на размеры и отклонениями от формы. На следующем этапе выбираются технологические базы. Они в будущем определят последовательность обработки поверхностей. Если удастся соблюсти принцип постоянства баз, то качество готового изделия будет намного выше. После этого можно приступать к разработке маршрута. Технологический процесс производства может быть: единичным. Подразумевает изготовление одного наименования изделия, независимо от необходимого объема производства; типовым. Позволяет выпустить группу изделий, имеющих общие конструктивные и технологические признаки; групповым. Применяется, если необходим выпуск изделий, имеющих разные конструктивные и общие технологические признаки. Технологический процесс изготовления необходимо разрабатывать с учетом следующих требований: В его основе должны лежать последние достижения науки и техники. Он должен оказывать прогрессивное воздействие на весь производственный цикл, повышая производительность труда и качество выпускаемых изделий, сокращая трудовые и материальные затраты на его реализацию. Технологический процесс изготовления детали должен основываться на существующих типовых и групповых технологических процессах. Если же таковые отсутствуют, то во внимание стоит принимать уже известные прогрессивные решения, которые нашли применение в единичных технологических процессах, разработанных для производства аналогичных изделий. При его разработке должны быть учтены все самые жесткие требования, касающиеся техники безопасности, охраны труда и промышленной санитарии. Технологический процесс изготовления детали, как правило, включает: - заготовительную операцию, во время которой выбирается и подготавливается заготовка для будущего изделия; - черновую обработку, для которой предусмотрены большие припуски на размеры; - получистовую обработку; - чистовую обработку, во время которой достигается требуемый размер, заданная точность и чистота поверхности; - контрольную операцию, выполняемую для определения соответствия готового изделия чертежу. В зависимости от геометрических размеров изделия и предъявляемых к нему требований отдельные этапы из вышеназванной последовательности могут быть исключены. Во всех случаях сначала производится обработка поверхностей, которые приняты за технологические базы. После этого становится возможной отделка оставшихся поверхностей. В ряде случаев получистовая обработка может отсутствовать вообще, а черновая и чистовая совмещены. Если для достижения необходимых эксплуатационных свойств деталь подвергается термообработке, то техпроцесс делится на две части: до и после термической части отделки. Контрольная операция может быть предусмотрена после каждого вида обработки. Автор: Эффективность и качество изготовления деталей машин зависят от рационального проведения процессов обработки металлов резанием, которое достигается в том случае, если: а) режущая часть инструмента имеет оптимальные геометрические параметры и качественную заточку лезвий; б) обработка заготовок ведется с технически и экономически обоснованными параметрами подачи и скорости резания в) кинематические и динамические возможности механизмов коробки подач и коробка скоростей станка позволяют реализовать обоснованные значения подачи и скорости резания. Под термином режимы резания понимается совокупность числовых значений глубины резания, подачи, скорости резания, геометрических параметров и стойкости режущей части инструментов, а также силы резания, мощности и других параметров рабочего процесса резания, от которых зависят его технико-экономические показатели. Режимные параметры взаимосвязаны и поэтому нельзя произвольно изменять значения хотя бы одного из них. не изменяя соответствующим образом всех прочих. При выборе и назначении режимов резания необходимо производить соответствующее согласование значений всех параметров с учетом возможности их реализации на используемом оборудовании. Практически решать задачи по разработке техпроцесса нужно в такой последовательности: начертить эскиз детали в положении, как она устанавливается на станке; указать утолщенной линией поверхность, обрабатываемую в соответствии с заданием, ее размеры и шероховатость; выбрать тип и модель металлорежущего станка; подобрать крепежное приспособление. На основании документации типовых, групповых или единичных технологических процессов и классификатора технологических операций составить последовательность переходов в каждой операции, выбрать средства технологического оснащения (СТО), в том числе средства контроля и испытаний (использовать стандарты, каталоги, альбомы). Выбирать технологические базы, оценить точность и надежность базирования (используют классификаторы способов базирования и существующую методику выбора технологических баз). Выбрать режущий инструмент, его материал и геометрические параметры режущей части; рассчитать режим резания: 1) выбрать глубину резания для каждого перехода, если их несколько; 2) определить расчетом или выбрать значение подачи; 3) выбрать значение периода стойкости режущего инструмента; 4) рассчитать скорость резания, допускаемую режущим инструментом при выбранном периоде стойкости (при этом учесть поправочные коэффициенты); определить расчетную частоту вращения шпинделя станка в минуту по полученной расчетом скорости резания; выбрать ближайшую, меньшую к расчетной, частоту вращения шпинделя из имеющихся у станка, и по ней определить фактическую скорость резания; 5) рассчитать силу резания (осевую силу) и крутящий момент при сверлении с учетом поправочных коэффициентов; 6) сравнить расчетную силу подачи (осевую силу) с допускаемой прочностью механизма подачи данного станка; 7) определить мощность, потребляемую на осуществление процесса резания, и сравнить ее с мощностью электродвигателя станка; 8) определить основное технологическое (машинное) время резания при обработке заданной части детали. Тех.процессы могут разрабатываться для изготовления деталей на станках с ручным управлением и станках с ЧПУ управлением. Естественно, что разрабатываемая для этого оборудования технологическая документация будет отличаться. Чтобы вспомнить, чем техпроцесс для станков с ЧПУ отличается от обычного тех. процесса, ниже приводятся фрагменты разработанного техпроцесса для обработки детали «Ступенчатый валик» на станке с ЧПУ. Эскиз детали Эскиз детали «ступенчатый валик» для токарной обработки на станке с ЧПУ Опорные точки детали «ступенчатый валик». После построения траектории режущего инструмента заполняется таблица расчета перемещений Таблица 5.1. Результаты расчета перемещений № точки Переход X ∆X Z ∆Z Примечание Резец проходной с твердосплавной пластинкой 40 60 1 Быстрый подход 17,5 -22,5 -5 2 Точение торца -1 -18,5 3 Быстрый отвод 1 4 Быстрый отвод 13 14 5 Точение -90 -91 6 Точение 17,5 4,5 7 Быстрый отвод 1 91 12 Быстрый подход 10,5 -7,0 13 Точение -37,5 -38,5 15 Точение(фаски) 13 -41 -3,5 Траектории движения проходного токарного резца при многопроходной токарной обточке контура детали. От грамотно разработанного технологического процесса напрямую зависит качество изготавливаемого продукта. На стадии технологической подготовки производства выполняется проектирование и изготовление необходимого нестандартного оборудования и средств технологического оснащения (приспособлений, пресс-форм, штампов, специального режущего и мерительного инструмента). Работа регламентируется стандартами Единой системы технологической подготовки производства (ЕСТПП). Она определяет порядок организации и управления ТПП, предусматривает разработку и широкое применение прогрессивных технологических процессов, использование унифицированной технологической оснастки и оборудования, средств механизации и автоматизации производственных процессов, инженерно-технических и организационно-управленческих работ. Технологическое решение - проектное решение, в котором определены значения параметров технологических процессов изготовления данного объекта в заданных условиях и с заданными характеристиками. Организационное решение - проектное решение, в котором определена форма (порядок) соединения элементов производства для обеспечения изготовления заданного объекта в заданных условиях и с заданными характеристиками. Содержание и объем ТПП зависят от типа производства, конструкции и назначения изделия. Программы к станкам с ЧПУ разрабатываются в отделе главного технолога. Как правило, это те программы, которые разрабатывались ещё до появления логистики и требовали большой затраты времени технолога и выполнения большого объёма документации. Разработка управляющих программ к современным станкам ЧПУ с применением CAМ технологий уже больше вписывается в логистические системы управления, чем в регламентированные ранее схемы разработки технологических процессов. САМ технологии позволяют максимально сократить время технологической подготовки производства. Используя данные разработанного техпроцесса можно рассчитать длительности технологического и производственного циклов и разработать плановую и экономическую документацию предприятия по выпуску изделий на заданный период времени. Виды движения материальных ресурсов в производстве в зависимости от типа производства. Длительность цикла механической обработки (Тцмех) Виды движения материальных ресурсов в производстве в зависимости от типа производства. Изготовление деталей в процессе производства, как правило, осуществляется не штучно, а различными партиями, тем самым достигается сокращение вспомогательного и подготовительного времени. Если деталь запускается в производство поштучно, одна за другой, то в данном случае все технологические операции по каждой детали могут быть выполнены исключительно последовательно. При запуске в производство деталей партиями одинаковых предметов труда появляется возможность варьирования. Поэтому, обработку деталей можно осуществлять тремя способами или видами движения: последовательным, параллельным и параллельно-последовательным. При последовательном виде движения (рис. 12) каждая последующая операция начинается только после окончания изготовления всей партии предметов труда на предыдущей операции. Рис. 12. Последовательный способ обработки партии деталей В таком случае, технологический цикл (Tт(п) ) изготовления партии деталей n на m операциях составит: , где ti – норма времени на i-ю операцию; m – количество операций; n – количество деталей в партии. С учетом всех перерывов, транспортных, складских и контрольных операций, а также естественных процессов, рассчитывают производственный цикл Tц(п) . , где с – количество мест рабочих; s – количество смен; q – продолжительность одной смены; tmo – время межоперационного пролеживания; te – время естественных процессов (в часах); tпзi – подготовительно-заключительное время. При таком виде движения получается наибольшая длительность производственного цикла и, соответственно, хуже все производные технико-экономические показатели: использование производственной мощности, объем незавершенного производства, величина связывания оборотных средств, себестоимость продукции и др. Чтобы сократить длительность цикла и достичь непрерывности производственного процесса применяют параллельно-последовательный способ. Его сущность заключается в разделении всей обрабатываемой партии на транспортные (передаточные) партии p. Подбор транспортных партий позволяет добиться непрерывности выполнения операций над партиями деталей, что обеспечивает возможность максимальной загрузки оборудования и рабочих. При организации параллельно-последовательного движения возможны два варианта сочетания операций: (а) последующая операция продолжительнее предыдущей; (б) последующая операция менее продолжительна, чем предыдущая (рис. 13). Может быть и равенство операций. Рис. 13. Варианты парного сочетания операций. В первом варианте максимальное сочетание операций можно получить, передавая первую транспортную (передаточную) партию (p) на последующую операцию сразу же после окончания работы над ней. Все последующие транспортные партии будут пролеживать между этими операциями, ожидая освобождения следующего рабочего места (i+1), при этом обеспечивается непрерывная работа на всех рабочих местах. Во втором варианте для обеспечения непрерывной работы на последующей операции (i+1) необходимо ориентироваться на последнюю транспортную партию, определяя возможное время работы над ней на этой (i+1) операции. Чтобы обеспечить непрерывную загрузку рабочих мест операции (i+1), к этому времени необходимо закончить работу над всеми предшествующими транспортными партиями, осуществляя ее без перерывов. То есть необходимо следовать правилу, при котором, если ti > ti+1, то согласования проводят по конечной детали комплекта, а если t i> ti+1, то по начальной. При этом сокращение технологического цикла на величину τ достигается за счет частичного запараллеливания работ на смежных операциях. Эта экономия может быть рассчитана по наиболее короткой из двух смежных операций: . На рис. 14. представлено графическое изображение параллельно-последовательного вида движения. Рис.1 4. Параллельно-последовательный способ обработки партии деталей. В таком случае, технологический цикл составит: , где tiкор – время короткой операции в парном сочетании, а производственный цикл параллельно-последовательного вида движения будет равен: , где tiкор – время короткой операции в парном сочетании. Еще больше сократить технологический цикл можно, используя параллельный вид движения предметов труда по операциям (рис. 15), суть которого заключается в том, что транспортные партии или отдельные детали передаются на следующие операции сразу после их обработки на данной операции, чем достигается исключение пролёживания деталей. Однако по причине разности в продолжительности отдельных операций на соответствующих рабочих местах возникают простои оборудования и рабочих. Возникает проблема заполнения перерывов другими работами, что не всегда возможно, поскольку другая работа, как правило, требует переналадки оборудования. Рис. 15. Параллельный способ обработки партии деталей. В таком случае, технологический цикл при параллельном способе движения составит: , а производственный цикл будет равен: , где tгл – наибольшая длительность технологической операции детали, tгл = max ti . Для любого вида движения деталей производственный цикл может быть также рассчитан и по формуле (5): При аналитическом способе длительность производственного цикла простого процесса определяется по формуле (5) Тц – длительность технологических операций, зависящая от вида движения объектов производства во времени (ч); Тmo – средняя длительность межоперационного перерыва (ч); m – количество операций в технологическом процессе; Дк – количество календарных дней (дн.); Др – количество рабочих дней (дн.); Ксм – количество рабочих смен (см/дн); Псм – средняя продолжительность смены (ч/см); Те – длительность естественных процессов (ч). Теория и пример расчёта длительности технологических и производственных циклов. Данные, которые будут рассматриваться при выполнении раздела: n – количество деталей в партии; m – число операций обработки; ti – норма времени i-ой операции; Ci – количество рабочих мест на i-ой операции; p - величина транспортной партии (или поштучно), шт; t, C– время выполнения и число рабочих мест на наиболее продолжительной операции, т.е. на операции max(ti/Ci); квадратные скобки показывают округление дробных чисел до целого в большую сторону. При аналитическом способе длительность производственного цикла простого процесса определяется по формуле (5) Тц – длительность технологических операций, зависящая от вида движения объектов производства во времени (ч); Тmo – средняя длительность межоперационного перерыва (ч); m – количество операций в технологическом процессе; Дк – количество календарных дней (дн.); Др – количество рабочих дней (дн.); Ксм – количество рабочих смен (см/дн); Псм – средняя продолжительность смены (ч/см); Те – длительность естественных процессов (ч). Задание Размер партии деталей n = 10 шт. Размер передаточной партии р = 2 шт. Кол-во операций m = 4. Длительность операции ti, кол-во рабочих мест Ci. t 1 = 20 мин. C1=1 ; t2 = 15 мин. C2=1 ; t3 = 10 мин. C3=1 ; t4 = 40 мин. C4=2 Среднее межопера­ционное время tmо~ 15 мин; представляет собой обязательный контроль после каждой операции, Длительность естественных процессов tе= 12 часов. Кол-во календарных дней – 365 Кол-во рабочих дней –242 Продолжительность смены – 7,9 ч/см Коэффициент сменности – 1 см/дн Построить и рассчитать циклы. Определение длительности производственного и технологического цикла при последовательной форме движения. Определение длительности циклов начнем с расчета технологического цикла. Расчет ТЦ при последовательной обработке деталей: 1. [n/C1 ]t1= [10/1]х20 = 200 мин. 2. [n/C2 ]t2= [10/1]х15 = 150 мин. 3. [n/C3 ]t3= [10/1]х10 = 100 мин. 4 . [n/C4 ]t4= [10/2]х40 = 200 мин. Расчёт длительности технологического цикла производится по формуле ,где ti – норма времени на i-ю операцию; m – количество операций; n – количество деталей в партии. Подставляя цифры, получим: Тц= 200+150+100+200=650мин.≈10,83 ч. Построение циклограммы технологического цикла Первоначально изобразим на циклограмме длительность первой операции 200 мин. (рис 3.1.)Рис. 3.1. Далее изобразим на циклограмме длительность второй операции 150мин., начало второй операции совпадает с окончанием первой (рис 3.2.) Рис. 3.2. Далее изобразим на циклограмме длительность третьей операции 100мин., начало третьей операции совпадает с окончанием второй (рис 3.3.) Рис. 3.3. Далее изобразим на циклограмме длительность четвертой операции 200мин., начало четвертой операции совпадает с окончанием третьей. Т.к на четвертой операции используется 2 станка, то изобразим загрузку каждого из них. (рис 3.4.) Рис. 3.4. Таким образом, циклограмма технологического цикла при последовательной обработке деталей будет иметь вид (рис.3.5) Рис. 3.5. Циклограмма ТЦ при последовательной обработке деталей Расчет ПЦ при последовательной обработке деталей: Рассчитаем длительность производственного цикла, подставив данные в формулу (5): При аналитическом способе длительность производственного цикла простого процесса определяется по формуле (5) Тц – длительность технологических операций, зависящая от вида движения объектов производства во времени (ч); Тmo – средняя длительность межоперационного перерыва (ч); m – количество операций в технологическом процессе; Дк – количество календарных дней (дн.); Др – количество рабочих дней (дн.); Ксм – количество рабочих смен (см/дн); Псм – средняя продолжительность смены (ч/см); Те – длительность естественных процессов (ч). дн. 3.2 Определение длительности производственного и технологического цикла при параллельной форме движения. Определение длительности циклов начнем с расчета технологического цикла. Расчет ТЦ при параллельной обработке деталей: Расчёт длительности технологического цикла производится по формуле , где tгл – время самой длительной операции. Подставляя цифры, получим: Подставляя цифры, получим: Таким образом Построение циклограммы технологического цикла Первоначально изобразим на циклограмме длительность первой операции 200 мин, т.к. первая операция является самой длительной. Также метками изобразим время изготовления каждой транспортной партии. (рис 3.6.) Всего транспортных партий в нашем примере n/p=10/2=5 партий Рис. 3.6 Далее изобразим на циклограмме обработку первой транспортной партии на 2, 3 и 4 операции. Начало обработки первой транспортной партии на второй операции совпадает с окончанием ее обработки на первой (рис 3.7.) Рис. 3.7 Далее изобразим на циклограмме обработку второй транспортной партии на 2, 3 и 4 операции. (рис 3.8.) Рис. 3.8 Далее изобразим на циклограмме обработку третьей транспортной партии на 2, 3 и 4 операции. (рис 3.9.) Рис. 3.9 Далее изобразим на циклограмме обработку четвертой транспортной партии на 2, 3 и 4 операции. (рис 3.10.) Рис. 3.10 Далее изобразим на циклограмме обработку пятой транспортной партии на 2, 3 и 4 операции. (рис 3.11.) Рис. 3.11 Таким образом, циклограмма технологического цикла при параллельной обработке деталей будет иметь вид (рис.3.12) Рис. 3.12. Циклограмма ТЦ при параллельной обработке деталей Расчет ПЦ при параллельной обработке деталей: Рассчитаем длительность производственного цикла, подставив данные в формулу (5): При аналитическом способе длительность производственного цикла простого процесса определяется по формуле (5) Тц – длительность технологических операций, зависящая от вида движения объектов производства во времени (ч); Тmo – средняя длительность межоперационного перерыва (ч); m – количество операций в технологическом процессе; Дк – количество календарных дней (дн.); Др – количество рабочих дней (дн.); Ксм – количество рабочих смен (см/дн); Псм – средняя продолжительность смены (ч/см); Те – длительность естественных процессов (ч). дн. Определение длительности производственного и технологического цикла при параллельно-последовательной форме движения. Определение длительности циклов начнем с расчета технологического цикла. Расчет ТЦ при параллельно-последовательной обработке деталей: Рассчитаем - частичное перекрытие времени выполнения каждой пары смежных операций. ; ; ; Длительность Тц(посл)=650мин. Расчет длительности ТЦ при последовательно - параллельной обработке деталей: Расчёт длительности технологического цикла производится по формуле , где tкор. – время короткой операции в парном сочетании Подставляя цифры, получим: Τц(nар-nосл) = 650 – (120 + 80 + 80) = 370мин.=6,17ч. Построение циклограммы технологического цикла Первоначально изобразим на циклограмме длительность первой операции 200 мин. (рис 3.13.) Рис. 3.13. Далее отметим на циклограмме время перекрытия между 1и 2 операции . (рис 3.14.) Рис. 3.14. Далее изобразим на циклограмме длительность второй операции 150мин., начало второй операции совпадает с началом (рис 3.14.) Рис. 3.15. Далее отметим на циклограмме время перекрытия между 2и 3 операцией . (рис 3.16.) Рис. 3.16. Далее изобразим на циклограмме длительность третьей операции 100мин., начало которой совпадает с началом(рис 3.17.) Рис. 3.17. Далее отметим на циклограмме время перекрытия между 3и 4операцией . (рис 3.18.) Рис. 3.18. Далее изобразим на циклограмме длительность четвертой операции 200мин., начало которой совпадает с началом(рис 3.19.) Рис. 3.19. Таким образом, циклограмма технологического цикла при параллельно-последовательной обработке деталей будет иметь вид (рис.3.19) Расчет ПЦ при параллельно- последовательной обработке деталей: При аналитическом способе длительность производственного цикла простого процесса определяется по формуле (5)(5) Тц – длительность технологических операций, зависящая от вида движения объектов производства во времени (ч); Тmo – средняя длительность межоперационного перерыва (ч); m – количество операций в технологическом процессе; Дк – количество календарных дней (дн.); Др – количество рабочих дней (дн.); Ксм – количество рабочих смен (см/дн); Псм – средняя продолжительность смены (ч/см); Те – длительность естественных процессов (ч). Рассчитаем длительность производственного цикла, подставив данные в формулу (5): дн. Итак, вы познакомились с методами расчета длительности производственного цикла обработки изделия в целом и партии детале-сборочных единиц (ДСЕ) на участке предприятия. Этот параметр тесно связан с другими параметрами организации производства во времени: нормативным размером партии обрабатываемых ДСЕ (рассмотрено ранее), периодичностью запуска-выпуска партий ДСЕ в обработку на участке, уровнем заделов ДСЕ на участке и между смежными участками, а также системой опережений запуска-выпуска ДСЕ по отношению к выпуску готовых изделий. На предприятии на основании перечисленной совокупности параметров создают системы планового выпуска и контроля за плановым выпуском изделий, а также начисления заработной платы. Конкретные числовые данные приведены в таблице. Таблица № t1, мин t2, мин t3, мин t4, мин C1, шт. C2, шт. C3, шт. C4, шт. Tmo, мин Te, час 1. 20 15 10 40 1 1 1 2 15 12 2. 7 5 3 8 1 1 1 1 15 11 3 8 6 4 10 1 1 1 1 15 5 4. 15 9 10 28 1 1 1 1 15 16 5. 20 18 12 40 1 1 1 2 15 22 6. 30 20 15 60 1 1 1 2 15 19 7. 10 8 5 20 1 1 1 2 15 8 8. 4 3 6 10 1 1 1 2 15 9 9. 8 6 12 20 1 1 1 2 15 15 10. 12 9 14 33 1 1 1 3 15 20 11. 21 20 17 30 1 1 1 1 15 19 12. 42 40 34 90 1 1 1 2 15 13 13. 42 40 34 45 1 1 1 1 15 25 14. 14 10 5 26 1 1 1 2 15 16 15. 20 18 13 40 1 1 1 2 15 15 Длительность цикла сборки (Тцсб). Длительность цикла сборки складывается из длительности цикла генеральной сборки и из максимальной длительности цикла сборки сборочной единицы  :  . Длительности циклов генеральной сборки и сборки сборочных единиц определяются как суммы длительностей отдельных операций соответственно генеральной сборки и сборки сборочных единиц. Длительность отдельных операций сборки определяется по формуле:  , где  - нормативная трудоемкость сборочной операции, ч;  - количество рабочих, занятых на данной сборочной операции;  - длительность рабочей смены, ч;  - плановый коэффициент выполнения норм. Цикл сборки определяется путем построения циклового графика сборки, который строится от "конца к началу", т.е. с момента завершения общей (генеральной) сборки, по операциям общей сборки и затем по операциям сборки сборочных единиц. Единственным вариантом, когда процесс идет непрерывно на всех рабочих местах, является тот, при котором продолжительности всех технологических операций либо равны, либо кратны друг другу. Кратность продолжительностей операций позволяет уравнять их путем увеличения на соответствующих операциях числа рабочих мест. Поэтому, параллельный способ обычно применяется в крупносерийном и массовом производствах поточного типа. Последовательный вид движения используют в единичном и мелкосерийном производстве при технологическом принципе создания цехов и участков, а параллельно-последовательный – в серийном и массовом производстве, а также в единичном и мелкосерийном в условиях гибких автоматизированных производств. Прохождение партии деталей может быть попереходным или пооперационным. Целесообразность выбора того или иного вида прохождения партии определяется тем, при каком из них суммарное время на выполнение операции над партией (операционный цикл То) будет минимальным. При попереходном прохождении (на каждой детали обрабатывается только один переход) увеличивается время на установку и снятие каждой детали по каждому переходу, при пооперационном (на каждой детали выполняются все операции) — время на переналадку рабочего места после каждого перехода. где n — размер партии продукции; Р — число переходов в данной операции; ty - время на установку и снятие детали; ТП — время переналадки рабочего места при чередовании переходов. Производство изделий. Производственный процесс состоит из следующих процессов: - основные — это технологические процессы, в ходе которых происходят изменения геометрических форм, размеров и физико-химических свойств продукции;  - вспомогательные — это процессы, которые обеспечивают бесперебойное протекание основных процессов (изготовление и ремонт инструментов и оснастки; ремонт оборудования; обеспечение всеми видами энергий (электроэнергией, теплом, паром, водой, сжатым воздухом и т.д.));  - обслуживающие — это процессы, связанные с обслуживанием как основных, так и вспомогательных процессов и не создающие продукцию (хранение, транспортировка, тех. контроль и т.д.).  В условиях автоматизированного, автоматического и гибкого интегрированного производства вспомогательные и обслуживающие процессы в той или иной степени объединяются с основными и становятся неотъемлемой частью процессов производства продукции.  Технологические процессы, в свою очередь делятся на фазы.  Фаза — комплекс работ, выполнение которых характеризует завершение определенной части технологического процесса и связано с переходом предмета труда из одного качественного состояния в другое.  В машиностроении и приборостроении технологические процессы в основном делятся на три фазы: - заготовительная;- обрабатывающая; - сборочная.  Технологический процесс состоит из последовательно выполняемых над данным предметом труда технологических действий - операций.  Операция — часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте (станке, стенде, агрегате и т.д.), состоящая из ряда действий над каждым предметом труда или группой совместно обрабатываемых предметов.  Операции, которые не ведут к изменению геометрических форм, размеров, физико-химических свойств предметов труда, относятся не к технологическим операциям (транспортные, погрузочно-разгрузочные, контрольные, испытательные, комплектовочные и др.).  Производственный цикл — календарный период времени с момен­та запуска сырья и материалов в производство до момента выхода го­товой продукции, приемки ее службой технического контроля и сда­чи на склад готовой продукции, который измеряется в днях, часах. Производственный цикл имеет две стадии: · время протекания процесса производства · время перерывов в процессе производства Время протекания процесса производства, которое называется технологическим циклом, или рабочим периодом, включает: · время на подготовительно-заключительные операции · время на технологические операции · время на протекание естественных технологических процессов · время на транспортировку в процессе производства · время на технический контроль Время перерывов в процессе производства — время, в течение ко­торого не осуществляется никакого воздействия на предмет труда и не происходит изменения его качественной характеристики, но про­дукция еще не является готовой и процесс производства не закон­чен. Время перерывов в процессе производства включает: · время межоперационного пролеживания · время межсменного пролеживания Логистика и производство. Логистика на Российских предприятиях в настоящее время имеет, как правило, дело с тем типом производства, который существовал до неё. Но в будущем, когда ЛС будут внедрены на отечественных предприятиях, ЛС сможет влиять и на изменение типа производства предприятия. Каждое предприятие имеет независимо от его значимости свой тип производства. Тип производства представляет собой комплексную характеристику технических, организационных и экономических особенностей производства, сложностью и устойчивостью изготовляемой номенклатуры изделий, размером и повторяемостью выпуска продукции. В отечественной теории и практике выделяют три основных типа производства: единичное, серийное и массовое. Единичное производство характеризуется: малым объемом выпуска одинаковых изделий, повторное изготовление которых, как правило, не предусматривается; большой номенклатурой выпускаемых изделий, специализация участков – технологическая; оборудование – универсальное. Серийное производство характеризуется производством изделий периодически повторяющимися партиями, нескольких однородных типов изделий; специализация участков – предметная, предметно-групповая; оборудование – специализированное; рабочие конкретных профессий средней квалификации. Массовое производство характеризуется большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготовляемых продолжительное время, в течение которого на большинстве рабочих мест выполняется одна рабочая операция; подетальной специализацией участков; специализированным оборудованием. Рабочие – операторы, низкой квалификации. С точки зрения ЛС в современных рыночных условиях, применение массового типа производства крайне нецелесообразно, несмотря на его высокую эффективность, поскольку предполагается выпуск однородной продукции в течение длительного времени с преобладанием рынка продавца и неограниченного спроса. А настоящее время – время потребителя. Машиностроительные предприятия с полным технологическим циклом выпускают изделия, основные этапы жизненного цикла которых представлены на рис. 6 и 7. На рис. 6. представлены схемы жизненного цикла изделия, соответствующие предприятиям, где только одна управляющая система-РППП, а на Рис.7. схема ЖЦИ, где две управляющих системы, одна из которых «логистическая производственная система» (ЛПС). На рис.7. по сравнению с рис.6. появились дополнительные этапы CAD,CAE и CAM, которые, хотя и применяются в системе управления РППП, но не являются для этой системы обязательными. Но в настоящее время в мировой практике CAD,CAE и CAM являются атрибутами ЛПС. рис. 6. Схема жизненного цикла изделия, соответствующие предприятиям, где только одна управляющая система-РППП Рис.7. Жизненный цикл изделия на предприятии с двумя управляющими системами. Информационные технологии в жизненном цикле изделия. Поддержка жизненного цикла изделия включает в себя различные процессы. Эти процессы непрерывно совершенствуются в направлении их автоматизации с использованием современной вычислительной техники, чтобы успешно конкурировать на рынке. Исторически автоматизация технологических процессов начиналась с разработки САР систем (Система Автоматического Регулирования ). САР обеспечивали управление отдельными параметрами, агрегатами. Дальнейшее развитие науки и техники приводит к созданию САУ (Система Автоматического Управления). Объектами управления становятся системы САУ, способные воспроизводить сложные законы управления или регулирования, появляется возможность идентификации объектов и состояния системы. Системы управления включают в себя измерительные системы, исполнительные механизмы, средства отображения информации. Дальнейшее развитие науки и техники приводит к распространению и повсеместному внедрению вычислительной техники. Вычислительная техника позволяет автоматизировать проектирование чертежей и разработку технологических процессов. Появляется АСУ ТП (Автоматизированная Система Управления Технологическим Процессом) Сначала использовались микроконтроллеры, автоматизирующие технологические процессы. Появление персональных компьютеров позволило обеспечить не только автоматизацию технологических процессов, но и хранение, обработку поступающей информации, увеличить пропускную способность АСУ ТП, решить проблему малого объема памяти, улучшить визуализацию. АСУ ТП, на базе современных вычислительных машин оказалось возможным так же создавать различные документы, отчеты о состоянии процесса, дистанционно управлять процессом. Исторически по ряду объективных и субъективных причин многие подсистемы САПР и АСУ создавались как автономные системы, не ориентированные на взаимодействие с другими АС. При этом каждая из АС успешно решает определенный круг задач отдельного этапа проектирования изделий или помогает принимать решения по отдельным бизнес-процедурам этапов ЖЦИ. Но задача взаимодействия АС разных производителей и их подсистем зачастую не ставилась и не рассматривалась. Негативные последствия несогласованности лингвистического и информационного обеспечений разных АС наиболее выпукло проявляются при росте сложности систем, в проектировании которых задействовано несколько предприятий. Показательным примером является попытка в 80-е годы создания в США системы стратегической оборонной инициативы. Стало очевидным, что без информационного взаимодействия разных АС и их подсистем эффективность автоматизации оказывается низкой, а создание многих современных сложных технических изделий – неразрешимой проблемой. Стало ясно, что эффективность автоматизации будет заметно выше, если данные, генерируемые в одной из систем, будут доступны в других системах, поскольку принимаемые в них решения станут более обоснованными. Чтобы достичь должного уровня взаимодействия промышленных автоматизированных систем требовалось создание единого информационного пространства в рамках как отдельных предприятий, так и, что более важно, в рамках объединения предприятий. Таким образом, дальнейший прогресс в области техники и промышленных технологий оказался в зависимости от решения проблем интеграции АС путем создания единого информационного пространства управления, проектирования, производства, эксплуатации изделий, разработки более эффективного программного обеспечения Была разработана особая совокупности методов и средств решения логистических задач путём компьютерного сопровождения и информационной поддержки промышленных изделий на всех этапах их жизненного цикла. Эта методология получила название CALS. Обычно данные хранятся, как правило, там, где они создаются. При использовании CALS-технологий информация, поступающая на разных стадиях ЖЦИ от различных участников работ, расположенных по всему миру, становится доступной любому участнику в необходимом для него объеме в удобное время и в удобном виде. Это и является (упрощённо) единым информационным пространством. Таким образом, единство информационного пространства не подразумевает физического расположения всей электронной информации в одном месте. Наоборот, предполагается так называемое «распределенное» информационное пространство. Выражение Life Сycle Support (поддержка ЖЦИ) означает системность подхода к информационной поддержке всех процессов ЖЦИ, в том числе процессов, на которые ранее производитель продукции не обращал внимания: эксплуатация, обслуживание, ремонт, снабжение запасными частями, модернизация, утилизация изделия у заказчика (т.е работа с изделием уже находящимся у заказчика). Процессы эти очень затратные, но их оптимизация позволяет поддерживать сложное наукоемкое изделие в работоспособном состоянии длительное время. Аббревиатура CALS расшифровывалась как Computer Aided Logistics Systems. В дальнейшем сфера применения CALS расширилась и охватила все стороны информационной поддержки промышленных изделий, включая проектирование, управление предприятиями и технологическими процессами. Соответственно CALS получила новую интерпретацию и стала рассматриваться как Continuous Acquisition and Lifecycle Support. Поскольку термин CALS появился в недрах министерства обороны США, в гражданской сфере производства получил распространение другой термин — PLM (Product Life Management — управление ЖЦ изделия) или CPC (Collaborative Product Commerce), которые, по существу, имеют тот же смысл, что и CALS. В качестве русскоязычного эквивалента CALS принято сокращение ИПИ – информационная поддержка изделий Итак, что же такое CALS в современном производстве и современном понимании? В широком смысле слова CALS - это методология создания единого информационного пространства промышленной продукции, обеспечивающего взаимодействие всех промышленных автоматизированных систем. В этом смысле предметом CALS являются методы и средства как взаимодействия разных АС и их подсистем, так и сами АС с учетом всех видов их обеспечения. Практически синонимом CALS в этом смысле становится термин PLM (Product Lifecycle Management), широко используемый в последнее время ведущими производителями АС. В узком смысле слова CALS – это технология интеграции различных АС со своими лингвистическим, информационным, программным, математическим, методическим, техническим и организационным видами обеспечения. Повышение эффективности создания и использования сложной техники на основе CALS-технологий достигается решением следующих задач. Во-первых, улучшается качество изделий за счет более полного учета имеющейся информации при проектировании и принятии управленческих решений. Так, обоснованность решений, принимаемых в АСУП, будет выше, если лица, принимающие такие решения, имеют оперативный доступ не только к базе данных АСУП, но и к базам данных других автоматизированных систем (САПР, АСТПП, АСУТП), и, следовательно, могут оптимизировать планы работ, содержание заявок, распределение исполнителей, выделение финансов и т.п. Во-вторых, сокращаются материальные и временные затраты на проектирование и изготовление изделий, так как описания ранее выполненных удачных разработок компонентов и устройств, многих составных частей оборудования, проектировавшихся ранее машин и систем хранятся в базах данных сетевых серверов. Они являются доступными любому пользователю CALS-технологиями. Такая доступность обеспечивается согласованностью форматов, способов, инструкций и руководств в разных частях общей интегрированной системы. В-третьих, значительно снижаются затраты на эксплуатацию благодаря реализации функций интегрированной логистической поддержки. Существенно облегчается решение проблем ремонтопригодности, интеграции продукции в различного рода системы и среды, адаптации к меняющимся условиям эксплуатации и т. п. На рис. 1. указаны основные типы АС с их привязкой к тем или иным этапам жизненного цикла изделий. Рис. 1. Этапы жизненного цикла промышленной продукции и используемые автоматизированные системы Рассмотрим содержание основных этапов ЖЦИ для изделий машиностроения, приведённых на рис PDM (Product Data Management) – система управления проектными данными (можно также сказать, что PDM – систем подготовки производства) ЛС. Первыми разработчиками PDM-систем стали фирмы, разрабатывавшие CAD/CAM-продукты. Первоначально PDM-системы просто встраивались в соответствующие CAD-системы в виде модулей, обеспечивавших для конструкторов изделия некую общую среду разработки, позволявшую обмениваться данными и совместно использовать уже готовые решения. CAD (Computer Aided Design) - системы конструкторского проектирования CAE (Computer Aided Engineering - системы расчетов и инженерного анализа CAM (Computer Aided Manufacturing) - автоматизированные системы технологической подготовки производства, в т.ч. проектирования технологических процессов. • ERP - Enterprise Resource Planning (планирование и управление предприятием); • MES - Manufacturing Execution System (производственная исполнительная система); • SCM - Supply Chain Management (управление цепочками поставок); • SCADA - Supervisory Control And Data Acquisition (диспетчерское управление производственными процессами); CNC - Computer Numerical Control (компьютерное числовое управ­ление); Для более понятного представления об основных функциях системы CALS ,в основном, в процессе производства изделия,разработаны схемы рис.2 и рис. 3. Рис. 2. Схема распределения основных функций между модулями CALS-системы . Рис.3. Взаимодействие программ CALS-технологий Рассмотрим содержание основных этапов ЖЦИ для изделий машиностроения. На этапе проектирования выполняются проектные процедуры — формирование принципиального решения, разработка геометрических моделей и чертежей, расчеты, моделирование процессов, оптимизация и т.п. Этап проектирования включает все необходимые стадии, начиная с внешнего проектирования, выработки концепции (облика) изделия и кончая испытаниями пробного образца или партии изделий. Внешнее проектирование обычно включает разработку технического и коммерческого предложений и формирование технического задания (ТЗ) на основе результатов маркетинговых исследований и/или требований, предъявленных заказчиком. Современные системы автоматизации проектирования (САПР или системы CAE/CAD), обеспечивающие сквозное проектирование изде­лий или, по крайней мере, выполняющие большинство проектных проце­дур, имеют многомодульную структуру. На приведённых рисунках нигде не написана аббревиатура «САПР», но CAE , CAD , CAM , PDM и т.д. и являются САПРОМ. Системы CAE(Computer Aided Engineering)- это системы расчетов и инженерного анализа. Обеспечивают поддержку систем CAD. Проектирование технологических процессов выполняется в автоматизированных системах технологической подготовки производства (АСТПП), входящих как составная часть в системы CAM (Computer Aided Manufacturing). Автоматизированные системы технологической подготовки произ­водства, составляющие основу системы САМ, выполняют синтез технологических процессов и программ для оборудования с ЧПУ, выбор технологического оборудования, инструмента, оснастки, расчет норм времени и т.п. Модули системы САМ обычно входят в состав развитых САПР, и потому интегрированные САПР часто называют системами CAE/CAD/CAM/PDM На большинстве этапов жизненного цикла, начиная с определения предприятий-поставщиков исходных материалов и компонентов и кончая реализацией продукции, требуются услуги системы управления цепочками поставок — Supply Chain Management (SCM). Цепь поставок обычно определяют как совокупность стадий увеличения добавленной стоимости продукции при ее движении от компаний-поставщиков к компаниям-потребителям. Управление цепью поставок подразумевает продвижение материального потока с минимальными издержками. На этапе производства осуществляются: календарное и оперативное планирование; приобретение материалов и комплектующих с их входным контролем; механообработки и другие требуемые виды обработки; контроль результатов обработки; сборка; испытания и итоговый контроль. На постпроизводственных этапах выполняются консервация, упаковка, транспортировка; монтаж у потребителя; эксплуатация, обслуживание, ремонт; утилизация. Информационная поддержка этапа производства продукции осуществляется автоматизированными системами управления предприятием (АСУП) и автоматизированными системами управления технологическими процессами (АСУТП). К АСУП относятся системы планирования и управления предприятием ERP (Enterprise Resource Planning), планирования производства и требований к материалам MRP-2 (Manufacturing Requirement Planning) и упомянутые выше системы SCM. Наиболее развитые системы ERP выполняют различные бизнес-функции, связанные с планированием производства, закупками, сбытом продукции, анализом перспектив маркетинга, управлением финансами, персоналом, складским хозяйством, учетом основных фондов и т.п. Системы MRP-2 ориентированы, главным образом, на бизнес-функции, непосредственно связанные с производством. В некоторых случаях системы SCM и MRP-2 входят как подсистемы в ERP, в последнее время их чаще рассматривают как самостоятельные системы. В состав АСУТП входит система SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), выполняющая диспетчерские функции (сбор и обработка данных о состоянии оборудования и технологических процессов) и помогающая разрабатывать ПО для встроенного оборудования. Для непосредственного программного управления технологическим оборудованием используют системы CNC (Computer Numerical Control) на базе контроллеров (специализированных компьютеров, называемых промышленными), которые встроены в технологическое оборудование с числовым программным управлением (ЧПУ). Системы CNC называют также встроенными компьютерными системами. Система CRM используется на этапах маркетинговых исследований и реализации продукции, с ее помощью выполняются функции управления отношениями с заказчиками и покупателями, проводится анализ рыночной ситуации, определяются перспективы спроса на планируемые изделия. Функции управления на машиностроительных предприятиях выполняются автоматизированными системами на нескольких иерархических уровнях. Автоматизацию управления на верхних уровнях от корпорации (про­изводственных объединений предприятий) до цеха осуществляют автома­тизированные системы управления предприятием (АСУП), классифицируемые как системы ERP или MRP II, от цеха и ниже - автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП). Для выполнения диспетчерских функций (сбора и обработки данных о состоянии оборудования и технологических процессов) и разработки программного обеспечения для встроенного оборудования в состав АСУТП вводят систему SCAD А. Для непосредственного программного управления технологическим оборудованием используют системы CNC на базе контроллеров (специализированных компьютеров, называемых промышленными), встроенных в технологическое оборудование. На этапе реализации продукции выполняются функции управления отношениями с заказчиками и покупателями, проводится анализ рыночной ситуации, определяются перспективы спроса на планируемые к выпуску изделия. Эти задачи решаются с помощью системы CRM. Маркетинговые функции иногда возлагаются на систему S&SM, которая, кроме того, служит для решения проблем обслуживания. На этапе эксплуатации применяются специализированные компьютерные системы, занятые вопросами ремонта, контроля, диагностики эксплуатируемых систем. Обслуживающий персонал использует интерактивные учебные пособия и технические руководства, а также средства для дистанционного консультирования при поиске неисправностей, програм­мы для автоматизированного заказа деталей взамен отказавших. Следует отметить, что функции некоторых автоматизированных сис­тем часто перекрываются. На решение оперативных задач управления проектированием, произ­водством и маркетингом ориентированы системы MES. Как видно на рис. 1. и рис.2. Значительное место в CALS-технологиях занимает PDM (Product Data Management) – система. PDM (Product Data Management) – система управления проектными данными (можно также сказать, что PDM – систем подготовки производства) ЛС. Первые PDM-системы появились на рубеже 80-90-х годов - - XX века. Необходимость в разработке таких систем была обусловлена потребностью разрешить противоречие между лавинообразным увеличением объемов информации при разработке сложных изделий с использованием компьютерных технологий (CAD/CAM/CAE и т. п. системы) и традиционными методами конечного использования этой информации (масса несвязанных между собой файлов на различных носителях и бумажных документах). Поэтому вполне естественно, что первыми разработчиками PDM-систем стали фирмы, разрабатывавшие CAD/CAM-продукты. Первоначально PDM-системы просто встраивались в соответствующие CAD-системы в виде модулей, обеспечивавших для конструкторов изделия некую общую среду разработки, позволявшую обмениваться данными и совместно использовать уже готовые решения. Когда заказчику необходимо изготовить изделие со сроком “как можно скорее”, а это бывает в подавляющем большинстве случаев, он в целях скорейшей оценки возможности исполнения заказа направляет запрос на ТКП (технико-коммерческое предложение) на несколько предприятий. И у предприятий, использующих PDM-систему, возможностей оперативно предоставить информацию о составе изделия, маршрутах прохождения, частях или деталях, используемых материалах и, самое главное, стоимости проекта значительно больше, чем у остальных конкурентов. Другое важное назначение систем PDM – это хранение данных об изделиях, выпускаемых на предприятии. Такие системы нашли широкое применение на предприятиях машиностроительной, приборостроительной, судостроительной, авиационной промышленности и др. Особенно удобно использовать PDM-системы при массовом производстве, в таком случае состав изделия, технология разработки и вся документация хранятся в единой базе, и разрабатывать их заново не нужно. А при заказном производстве удобство обеспечивается возможностью быстрой проработки изделия и выставления цены на изготовление заказа. Система PDM является многопользовательской системой, которая работает в компьютерной сети. Она организует единое информационное пространство предприятия, обеспечивая создание, хранение и обработку информации в единой базе данных с помощью системы управления базами данных (СУБД). Также к основным назначениям PDM относится поддержка электронного описания продукта (изделия) на всех стадиях его жизненного цикла. В связи с тенденцией постепенного отказа от бумажной документации и переходу к полному электронному описанию изделий роль PDM-систем еще больше возрастает. PDM-система становится центральным звеном любого CALS- проекта, предусматривающего передачу заказчику вместе с изделием всей информации о нем в электронном виде. Дальнейшее развитие информационных технологий, в частности, Internet, привело к существенному расширению функциональных возможностей PDM-систем за счет перехода от управления данными об изделии на предприятии к управлению данными по всей цепочке «поставщик-производитель-потребитель». При этом все чаще в литературе такая обобщенная система стала называться PLM-системой (Product Lifecycle Management).. Таким образом, PLM-система дает возможность осуществить переход к принципу CPC (Collaborative Product Commerce), что означает совместную разработку, производство и реализацию продукции (каждая такая система, – CPC и PLM это система CALS-технологий). Под PLM понимают процесс управления информацией об изделии на протяжении всего его жизненного цикла. Отметим, что понятие PLM-система трактуется двояко: либо как интегрированная совокупность автоматизированных систем CAE/CAD/CAM/PDM и ERP/CRM/SCM, либо как совокупность только средств информационной поддержки изделия и интегрирования автоматизированных систем предприятия, что практически совпадает с определением понятия CALS. Характерная особенность PLM — возможность поддержки взаимодействия различных автоматизированных систем многих предприятий, т.е. технологии PLM являются основой, интегрирующей информационное пространство, в котором функционируют САПР, ERP, PDM, SCM, CRM и другие автоматизированные системы многих предприятий. В условиях российских предприятий, где плохо продуманная (фактически – стихийная) компьютеризация производства в минувшее десятилетие привела к чрезвычайной пестроте программного обеспечения автоматизированных рабочих мест конструкторов и технологов, является серьёзным тормозом для внедрения PDM. Но тем не менее, для российских предприятий внедрение PDM-систем является одним из необходимых условий обеспечения качества и конкурентоспособности выпускаемой продукции, важным средством поддержания современного технического уровня производства и равноправной интеграции в мировую экономику. Итак: управление всеми выше перечисленными данными и программами в едином информационном пространстве на протяжении всех этапов жизненного цикла изделий возлагается на систему PLM (Product Lifecycle Management). Примеры PDM В настоящее время наиболее известными PDM-системами являются ENOVIA и SmarTeam (Dessault Systemes), Teamcenter (Unigraphics Solutions), Windchill (PTC), mySAP PLM (SAP), BaanPDM (BAAN) и российские системы ЛОЦМАН-PLM 2013 - Управление инженерными данными и жизненным циклом изделия; ЛОЦМАН-КБ. Управление электронным архивом КД; ЛОЦМАН-PLM 2013, управление инженерными данными и жизненным циклом изделия, PDM StepSuite (НПО "Прикладная логистика"), Party Plus (Лоция Софт). Основные разработчики САПР в машиностроении считают целесообразным предлагать комплексные системы PLM, в состав которых входят как модули CAD/CAM/CAE, так и PDM. В известной программе SolidWorks используется PDM/Works, в SolidEdge — заимствованная система управления документами SharePoint Portal Server. Компания Consistent Software разрабатывает оригинальную PDM-систему OutdoCS PDM и предлагает комплексную систему PartY Plus, разработанную фирмой Лоция Софт. Система PartY Plus предназначена для управления информацией об изделиях, проектах, сооружениях на протяжении всех этапов их жизненного цикла. Указанные PDM-системы являются полностью самостоятельными продуктами, не привязанными только к «своей» CAD- системе, но всё равно фирмы-производители стараются продать вместе с PDM и соответствующий CAD/CAM софт. Поэтому внедрение на российских предприятиях современных западных PDM-систем (отечественные PDM-системы, несмотря на относительную дешевизну, пока еще не могут в полной мере конкурировать со своими западными прототипами из-за ограниченных функциональных возможностей) превращается в дорогое удовольствие, сегодня доступно только небольшому числу промышленных гигантов. Как правило, почти все эти фирмы выпускают свои PDM-системы параллельно с другим программным обеспечением, главным образом - CAD/CAM-системами. Так, например, можно назвать выпускаемые ими такие CAD/CAM-PDM-продуктов, как CATIA - ENOVIA (IBM/Dassault), Unigraphics - iMAN (UGS), Pro/Engineer - Windchill (PTC). Универсальная PDM-система SmarTeam В последние годы на рынке PDM-систем появляется компания Smart Solutions со своей новейшей (и практически самой дешёвой) разработкой - PLM/SCM/PDM/CRM-системой SmarTeam. Smart Solutions была основана в 1995 году, и в отличие от других компаний с первых дней своего существования сосредоточила усилия на разработке PDM-решений для малого, среднего и крупного бизнеса в сфере промышленного производства С другой стороны, над разработчиками SmarTeam не довлела привязанность к собственной CAD/CAM-системе (ее просто нет). Это позволило создать широко универсальную PDM-систему, которая одинаково хорошо интегрируется практически со всеми известными CAD/CAM-системами, с офисными приложениями Microsoft, с различными ERP-системами, позволяет просматривать файлы более 200 различных формато, такая «всеядность» PDM-системы особенно необходима для России. В базовый комплект системы SmarTeam входят модуль создания и редактирования моделей, СУБД (Interbase или Oracle), визуализатор, модуль сопряжения с различными САПР (в список входят SolidWorks, MDT, Inventor, Microstation, Solid Edge, AutoCAD 14). Базовый комплект может расширяться путем добавления модулей документооборота, интеграции с ERP, SCM и CRM-системами, взаимодействия с партнерами через Internet и др. Состав системы SmarTeam и ее связи с CAD и ERP-системами иллюстрирует рис. 4. SmarTeam состоит из ряда продуктов, образующих четыре «орбитальных» уровня (рис. 4.). Центр системы -Core Solutions, является базовым продуктом SmarTeam, который связан с другими элементами системы. Именно здесь, совершается создание, преобразование, структурирование и накопление всей совокупности информации об изделии в процессе его движения по жизненному циклу от идеи разработчиков до утилизации. Рис.4. Структурная схема концепции построения системы SmarTeam Вместе с тем, имея чрезвычайную гибкость настройки, SmarTeam представляется разработчиками как PDM-решение, готовое к немедленному использованию ("коробочное решение"). Cals-технологии и конструкторская подготовка производства Разработку ТЗ можно считать одной из первых ступенек конструкторской подготовки производства, содержащей кроме ТЗ следующие стадии: эскизный проект, технический проект, рабочую документацию. Эскизный проект представляет собой совокупность конструкторских документов, которые дают представление об устройстве и принципе работы изделия, а также содержат данные, определяющие назначение, параметры и габаритные размеры нового изделия. Сущность его заключается в разработке первоначального наброска будущей продукции. Он должен быть защищен. Если изделие простое, то эта стадия может отсутствовать. Технический проект  совокупность КД, которые содержат окончательные технические решения, дающие полное представление об устройстве проектируемого изделия, и исходные данные для разработки рабочей документации. На этой стадии выполняются следующие работы: расчеты на прочность, жесткость, долговечность и т.д.; разработка компоновочных чертежей, чертежей агрегатов, сборочных единиц и ответственных деталей; макетирование; составление технических условий на эксплуатацию; экономическое обоснование проекта. 3. Рабочая документация  в ее состав входят: чертежи, схемы и спецификации всех сборочных единиц и комплектов; технические условия и документы, регламентирующие условия эксплуатации и ремонта машин. Содержание конструкторской документации определено Единой системой конструкторской документации (ГОСТ 2.10168, ГОСТ 2.10968 и др.) При этом современная разработка КД уже не мыслится без применения систем автоматического проектирования (САПР), особенно CAD-систем. Существует несколько вариантов геометрического представления детали в CAD системе. Выбор того или иного варианта зависит от возможностей системы. Среди CAD-систем различают системы нижнего, среднего и верхнего уровней. Первые из них иногда называют «лёгкими» системами, они ориентированы преимущественно на 2D-графику, сравнительно дёшевы, основной аппаратной платформой для их использования являются персональные ЭВМ. Системы верхнего уровня, называемые также «тяжёлыми», дороги, более универсальны, ориентированы на геометрическое твёрдотельное и поверхностное 3D-моделирование. Оформление чертёжной документации в них обычно осуществляется с помощью предварительной разработки трёхмерных геометрических моделей. Системы среднего уровня по своим возможностям занимают промежуточное положение между «лёгкими» и «тяжёлыми» системами. К важным характеристикам CAD-систем относятся параметризация и ассоциативность. Параметризация подразумевает использование геометрических моделей в параметрической форме, т.е. при представлении части или всех параметров объекта не константами, а переменными. Параметрическая модель, находящаяся в базе данных, легко адаптируется к разным конкретным реализациям и потому может использоваться во многих конкретных проектах. При этом появляется возможность включения параметрической модели детали в модель сборочного узла с автоматическим определением размеров детали, диктуемых пространственными ограничениями. Эти ограничения в виде математических зависимостей между частью параметров сборки отражают ассоциативность моделей. Разработчики, применяя информацию и описания ранее выполненных удачных разработок компонентов и устройств, многих составных частей оборудования, проектировавшихся машин и систем, хранящихся в базах данных сетевых серверов, могут значительно сократить время проектирования и повысить его качественный уровень. Такая информация является доступной любому пользователю CALS-технологиями. Такая доступность обеспечивается согласованностью форматов, способов и руководств в разных частях общей интегрированной системы. К числу мировых лидеров в области CAD/CAM/CAE-систем верхнего уровня относятся системы Unigraphics (компания EDS), CATIA (Dessault Systemes), Pro/Engineer (РТС). Система Unigraphics – универсальная система геометрического моделирования и конструкторско-технологического проектирования, в том числе разработки больших сборок, прочностных расчётов и подготовки конструкторской документации. Система многомодульная. Значительно дешевле обходится приобретение САПР среднего уровня. В России получили распространение системы компаний Autodesk, Solid Works Corporation, Beantly, Топ Системы, Аскон, Интермех, Вее-Pitron и некоторых других. Все эти системы имеют под-системы: конструкторско-чертёжную 2D, твёрдотельного 3D-моделирования, технологического проектирования, управления проектными данными, ряд подсистем инженерного анализа и расчёта отдельных видов машиностроительных изделий, а также библиотеки типовых конструктивных решений. В основном, все современные системы CAD позволяют построить пространственную геометрическую модель проектируемого изделия, что является центральной задачей компьютерного проектирования, учитывая последующую разработку ТП в CAM). Именно эта модель используется в CAD/CAM-системе для дальнейшего решения задач формирования чертежно-конструкторской документации, проектирования средств технологического оснащения, разработки управляющих программ для станков с ЧПУ.3). Кроме того, эта модель передается в САЕ-системы и используется там для проведения инженерных исследований. По компьютерной модели, с помощью методов и средств быстрого прототипирования, может быть получен физический образец изделий. Широкое распространение в России и за рубежом из CAD –систем получило ПО машиностроительных САПР компании Autodesk. Линия современных программных систем конструкторского проектирования фирмы Autodesk включает ряд систем, среди которых наиболее развитыми следует считать системы AutoCAD Mechanical Desktop и Inventor. Среди САПР среднего уровня, наряду с продуктами зарубежных фирм, неплохо зарекомендовали себя системы отечественных разработчиков – это, прежде всего, системы Компас (компания Аскон) и T-Flex CAD (Топ Системы). Реализована двунаправленная ассоциативность, т.е. изменение параметров чертежа автоматически вызывает изменение параметров модели и наоборот и т.д. Наличие общей базы данных об изделии позволяет организовать процесс параллельного проектирования, когда каждый специалист использует данные об изделии для решения своих задач. Даже в тех случаях, когда последующий проектант использует результаты работы предыдущего, применение параллельного проектирования может заметно снизить общее время разработки.(рис. 5.). Рис. 5. Схема параллельного проектирования Для решения различных инженерных задач на стадии конструкторской подготовки производства применяют САЕ системы (computer-aided engineering) - компьютерная поддержка инженерных расчетов). Функции САЕ-систем (см. п.п.) довольно разнообразны, так как связаны с проектными процедурами анализа, моделирования, оптимизации проектных решении. В состав машиностроительных САЕ-систем прежде всего включают программы для выполнения следующих процедур: моделирование полей физических величин, в том числе анализ прочности,; расчёт состояний моделируемых объектов и переходных процессов в них средствами макроуровня; имитационное моделирование сложных производственных систем на основе моделей массового обслуживания и сетей Петри. Проблема обмена информацией между разнотипными CAD-системами решается путём использования языков и форматов, принятых в CALS-технологиях, хотя для неискажённой передачи геометрических данных с помощью промежуточных унифицированных языков приходится преодолевать определённые трудности. Cals-технологии в основных этапах технологической подготовки производства На этапе подготовки производства изготовитель должен выполнить работы, обеспечивающие технологическую готовность предприятия к изготовлению продукции в оговоренные контрактом (договором) сроки в заданных объемах, в соответствии с требованиями КД и законодательства Российской Федерации, а также следующие основные работы: предварительную проработку технической документации, в которой участвует большинство служб завода, выполняются технологический контроль чертежей и проработка их на технологичность; разработку межцеховых технологических маршрутов (расцеховка), которые устанавливают последовательность прохождения заготовок, деталей, сборочных единиц по производственным подразделениям. В условиях единичного и мелкосерийного производства, при универсальном оборудовании и оснастке, высокой квалификации рабочих разработка маршрутной технологии часто оказывается достаточной для изготовления деталей и сборки изделия; в серийном и массовом типах производства необходима разработка подробных операционных процессов. Организационная схема проектирования зависит от оригинальности технологических решений. Имеется порядок разработки рабочих технологических процессов на базе типовых решений и процессов, с индивидуальными технологическими решениями; разработку ТД (или корректировку полученной ТД) –технологических процессов механообработки, сборки, штамповки, литья, термообработки и др.- для изготовления деталей и узлов изделия, на изготовление продукции для поставки, контроля и испытаний; отработку конструкции на технологичность с учетом стандартов ЕСТД; заключение договоров (контрактов) с поставщиками комплектующих изделий и материалов и лицензионных соглашений с правообладателями на использование объектов промышленной и интеллектуальной собственности; подготовку и представление в территориальные органы Госстандарта России каталожного листа продукции в установленном порядке. Работа регламентируется стандартами Единой системы технологической подготовки производства (ЕСТПП). Она определяет порядок организации и управления ТПП, предусматривает разработку и широкое применение прогрессивных технологических процессов, использование унифицированной технологической оснастки и оборудования, средств механизации и автоматизации производственных процессов, инженерно-технических и организационно-управленческих работ. Технологическое решение - проектное решение, в котором определены значения параметров технологических процессов изготовления данного объекта в заданных условиях и с заданными характеристиками. Организационное решение - проектное решение, в котором определена форма (порядок) соединения элементов производства для обеспечения изготовления заданного объекта в заданных условиях и с заданными характеристиками. Содержание и объем ТПП зависят от типа производства, конструкции и назначения изделия. Программы к станкам с ЧПУ разрабатываются в отделе главного технолога. Как правило, это те программы, которые разрабатывались ещё до появления логистики и требовали большой затраты времени технолога и выполнения большого объёма документации. Разработка управляющих программ к современным станкам ЧПУ с применением CAМ технологий уже больше вписывается в логистические системы управления, чем в регламентированные ранее схемы разработки технологических процессов. САМ технологии позволяют максимально сократить время технологической подготовки производства. SCADA В состав АСУТП входит система SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), выполняющая диспетчерские функции (сбор и обработка данных о состоянии оборудования и технологических процессов) и помогающая разрабатывать ПО для встроенного оборудования. Для непосредственного программного управления технологическим оборудованием используют системы CNC (Computer Numerical Control) на базе контроллеров (специализированных компьютеров, называемых промышленными), которые встроены в технологическое оборудование с числовым программным управлением (ЧПУ). Системы CNC называют также встроенными компьютерными системами. Обобщенная схема АСУ ТП изображена на рис. 8. Можно выделить три уровня: контроллеры нижнего уровня, контроллеры верхнего уровня. 1. сбор данных о состоянии технологического процесса; 2. управление работой исполнительных механизмов; 3. автоматическое логическое управление. Рис. 8 Обобщенная схема АСУ ТПКонтроллеры нижнего уровня осуществляет следующие функции: 1. сбор данных о состоянии технологического процесса; 2. управление работой исполнительных механизмов; 3. автоматическое логическое управление. Данные с контроллеров нижнего уровня могут поступать в офисную сеть диспетчерского уровня непосредственно или через контроллеры верхнего уровня. Контроллер верхнего уровня выполняет следующие функции: 1. сбор данных с контроллеров нижнего уровня; 2. обработка данных (масштабирование, к примеру); 3. синхронизация работы подсистем АСУ ТП; 4. создание архивов; 5. сохранение работоспособности при нарушении связи между контроллерами верхнего уровня и диспетчерским пунктом; 6. резервирование каналов, по которым происходит передача данных. В качестве контроллеров верхнего уровня могут использоваться концентраторы, коммуникационные контроллерымикро–SCADA— программное обеспечение АСУ ТП, реализующее автоматическое управление и контроль технологического процесса, специализирующееся на автоматизации в определенной области. Диспетчерский уровень представлен в первую очередь операторскими станциями, а также рабочими местами специалистов, сервером баз данных Следует отметить тенденции включения ни так давно появишихя систем SCADA в системы комплексной автоматизации предприятия CALS. Это обеспечивает точную, своевременную информацию на каждом уровне производства. В машиностроительном производстве SCADA-системы закрывают цеховой уровень автоматизации, связанный, прежде всего, с получением и визуализацией информации от программируемых контроллеров, распределенных систем управления, станков с ЧПУ. SCADA -система — это инструментальная программа, обеспечивающая создание программного обеспечения для автоматизации контроля и управления технологическим процессом в режиме реального времени. Основная цель создаваемой с помощью SCADA программы — дать оператору, управляющему технологическим процессом, полную информацию об этом процессе и необходимые средства для воздействия на него Основная задача SCADA – это сбор информации о множестве удаленных объектов, поступающей с пунктов контроля, и отображение этой информации в едином диспетчерском центре. Кроме этого, SCADA должна обеспечивать долгосрочное архивирование полученных данных. При этом диспетчер зачастую имеет возможность не только пассивно наблюдать за объектом, но и ограниченно им управлять, реагируя на различные ситуации. Под SCADA–системой следует понимать специализированное программное обеспечение, реализующее интерфейс между человеком и системой управления, коммуникацию с внешним миром. Широкое распространение получили следующие SCADA–системы: Genesis, Trace Mode, InTouch, Citect, IGSS. 1. сбор информации о контролируемых технологически параметрах; 2. сохранение принятой информации в архивах; 3. вторичная обработка принятой информации; 4. графическое представление хода технологического процесса; 5. прием команд от оператора; 6. регистрация событий, связанных с контролируемым процессом; 7. оповещение персонала об аварийных ситуациях на производстве; 8. создание разного рода документов о ходе процесса; 9. автоматическое управление ходом технологического процесса. На многих производствах необходимо контролировать тот или иной параметр для исключения аварии, выхода из строя оборудования. SCADA–системы позволяют контролировать значения параметров производственного процесса. Одного только контроля параметров не достаточно, необходимо во многих случаях сообщать оператору об аварийной ситуации, близости значения параметра к аварийному значению, вести учет всех имевших место аварийных ситуаций. Все современные SCADA–системы позволяют работать с тревогами (алармы) и событиями. Тревога (аларм)— сообщение, предупреждающее оператора о возникновении ситуации близкой к критической, которая может привести к аварии, выходу из строя оборудования и требует внимания и, зачастую, срочного вмешательства оператора. Событие— сообщение системы, которое не требует срочно вмешательства оператора. SCADA–системы позволяют создавать различные отчеты. Под отчетом следует понимать документ, содержащий сведения о состоянии технологических процессов, разного рода событиях и тревогах. Можно выделить два вида отчетов: отчет тревог, который рассматривался при рассмотрении тревог, и отчет о состоянии производства. Среди всего многообразия SCADA–систем можно выделить Trace Mode,созданную на территории Российской Федерации. Перед другими SCADA–системами у нее следующие преимущества на территории РоссийскойФедерации:1. осуществляется поддержка в Российской Федерации;2. вся документация на русском языке; 3. полностью русифицированный программный продукт;4. поддерживает не только IBM совместимые зарубежные контроллеры MicroPC, ADAM, PCL, MIC2000, но и отечественные. Единая система управления ТОиР Для сложного изделия (например, летательного аппарата, корабля, многокоординатного станка с ЧПУ, гибкого модуля, робототехнического комплекса и т.п.), имеющего длительный срок использования (10-20 лет), затраты на постпроизводственных стадиях ЖЦ, связанные с поддержанием изделия в работоспособном состоянии (состоянии готовности к использованию), могут быть равны или даже превышать затраты на приобретение Согласно принятой схеме изготовление сложного наукоемкого изделия состоит в реализации четырех основных процессов: логистический анализ (ЛА) изделия (Logistic Support Analysis), проводимый на всех стадиях ЖЦ: планирование процессов технического обслуживания и ремонта (ТОиР) изделия(Maintenance and Repair Planning), проводимое на стадии проектирования и уточняемое в процессе производства и эксплуатации изделия; интегрированное планирование процедур поддержки материально-технического обеспечения (МТО) процессов эксплуатации, обслуживания и ремонта изделия (Integrated Supply Support Procedures Planning), проводимое на стадии проектирования и уточняемое в процессе производства и эксплуатации изделия; обеспечение персонала электронной эксплуатационной документацией (ЭЭД) и электронной ремонтной документацией (ЭРД) на изделие (Electronic Maintenance Documentation, Electronic Repair Documentation), проводимое на стадии проектирования и реализуемое в процессе производства конкретных экземпляров (партий) изделия. До недавнего времени в России проблеме ИЛП не уделялось должного внимания, что привело к существенному отставанию отечественной промышленности в этом направлении. Сегодня эта проблема приобрела особую актуальность в связи с возрастающим стремлением отечественных предприятий выйти на международные рынки. Иностранные заказчики предъявляют к российским изделиям те же требования, что и к аналогичным изделиям зарубежных фирм. В этой связи проблема организации ИЛП для изделий российских предприятий переходит в разряд первоочередных, поскольку от ее решения в значительной мере зависит конкурентоспособность отечественной наукоемкой продукции на мировых рынках Планирование (MRP, MRP II и ERP) Система — MRP (Materials Requirement Planning) — предназначена для планирования потребностей в материалах. Усовершенствованный вариант этой системы — MRP II (Manufacturing Resource Planning) — стал общепринятым средством решения комплекса задач управления финансово-хозяйственной деятельностью предприятия: планирования производства, материально-технического снабжения, управления финансовыми ресурсами и др. Появились первые стандарты и спецификации, определяющие функциональные требования к указанным системам. Методы планирования на заданные интервалы времени потребностей в материалах, необходимых для изготовления изделий (MRP), учитывают информацию о составе изделия, состоянии складов и незавершенного производства, а также заказов и планов-графиков производства. MRP часто называют методом расчетов для номенклатуры "зависимого спроса" (то есть формирования заказов на узлы и комплектующие изделия в зависимости от заказа на готовую продукцию). Системы ERP предназначены для управления финансовой и хозяйственной деятельностью предприятий. Это "верхний уровень" в иерархии систем управления предприятием. Все предприятия уникальны в своей финансовой и хозяйственной деятельности. В то же время прогресс в разработке программных решений для задач ERP связан с тем, что наряду со спецификой удается выделить задачи, общие для предприятий самых разных видов деятельности. К таким общим задачам можно отнести управление материальными и финансовыми ресурсами, закупками, сбытом, заказами потребителей и поставками, управление кадрами, основными фондами, складами, бизнес-планирование и учет, бухгалтерия, расчеты с покупателями и поставщиками, ведение банковских счетов и др. Основные отличия систем управления предприятиями, построенных на основе концепции ERP [Keller96], следующие: В ERP, в отличие от MRP II, больше внимания уделяется финансовым подсистемам. Системы ERP, в отличие от MRP II, ориентированы на управление "виртуальным предприятием". Виртуальное предприятие, отражающее взаимодействие производства, поставщиков, партнеров и потребителей, может состоять из автономно работающих предприятий, или корпорации, или географически распределенного предприятия, или временного объединения предприятий, работающих над проектом, государственной программой и др. [CALS99]. В ERP добавляются механизмы управления транснациональными корпорациями, включая поддержку нескольких часовых поясов, языков, валют, систем бухгалтерского учета и отчетности. Стандарт ISO/IEC 15288 Реализация жизненного цикла изделия на предприятии выполняется в соответствие с нормативными документами, как российскими, так и зарубежными,например, с Государственным стандартом Российской Федерации: «Система разработки и постановки продукции на производство», в которых может и не отводиться места ЛС. Жизненный цикл систем описывается в стандарте ISO/IEC 15288, жизненный цикл ПО — в ISO/IEC 12207, обследование процессов — в ISO/IEC 15504. Название стандарта ISO/IEC 15288 — "Системная инженерия — Процессы жизненного цикла систем" (Standard for Systems Engineering — System Life Cycle Processes). Стандарт описывает общую структуру процессов, составляющих жизненной цикл любого рода систем, созданных человеком. Основное внимание уделено вопросам непрерывной оценки качества систем, контроля качества циркулирующей информации, управления рисками, анализа рисков и оптимизации процессов на всех стадиях разработки и эксплуатации систем. В 1990-х гг. разработан и к настоящему времени принят ряд серий международных стандартов, представляющих CALS-технологии, среди которых наиболее значимы стандарты серии ISO 10303 STEP (Standard for Exchange of Product Data). ГОСТ 2.124—85 Единая система конструкторской документации. Порядок применения покупных изделий ГОСТ Р 15.000—94 Система разработки и постановки продукции на производство. Основные положения ГОСТ Р 15.011—96 Система разработки и постановки продукции на производство. Патентные исследования. Содержание и порядок проведения ГОСТ Р ИСО 9001—96 Системы качества. Модель обеспечения качества при проектировании, разработке, производстве, монтаже и обслуживании и др. ГОСТ Р 15.000 устанавливает для ЖЦИ изделия стадию «Разработка», вид работ «Опытно-конструкторская работа (ОКР) по разработке продукции» и часть стадии «Производство», вид работ «Постановка на производство». Стадия «Постановка продукции на производство» осуществляется с целью обеспечения готовности к изготовлению и выпуску (реализации) вновь разработанной, либо ранее освоенной другими изготовителями продукции в заданном объеме, соответствующей требованиям технических нормативных правовых актов (ТНПА), конструкторской документации (КД) и (или) технологической документации (ТД). Приложения 1. Токарная обработка в ADEM (1) 2. САПР Компас-3D. Библиотека Модуль ЧПУ. Токарная обработка. Часть 1 3. САПР Компас-3D. Библиотека Модуль ЧПУ. Токарная обработка. Часть 2 4. ВЕРТИКАЛЬ Технология, демонстрация. САПР для разработки технологических процессов. 5.ЛОЦМАН-PLM 2013 - Управление инженерными данными и жизненным циклом изделия. 6. ЛОЦМАН-КБ. Управление электронным архивом КД 7. ЛОЦМАН-КБ. Управление электронным архивом КД Вопросы к лекции. 1. Что такое жизненный цикл промышленных изделий и какие этапы он включает? 2. Расскажите об истории развития логистики. 3. Что включает технологический процесс изготовления детали? 4. Что понимается под термином режимы резания? 5. В такой последовательности надо практически решать задачи по разработке техпроцесса? 6. Какие виды движения материальных ресурсов существуют в производстве в зависимости от типа производства ? 7. Определить длительность производственного и технологического цикла при последовательном способе обработки партии деталей. 8. Определить длительность производственного и технологического циклов при параллельно-последовательном способе обработки партии деталей. 9. Определить длительность производственного и технологического циклов при параллельном способе обработки партии деталей. 10. Определить длительность производственного и технологического циклов при параллельно-последовательной способе обработки партии деталей. 11. Построить циклограммы технологических циклов для разных виды движения 12. Чем отличается схема жизненного цикла изделия, соответствующая предприятиям, где только одна управляющая система- РППП – разработка и постановка продукции на производство от жизненного цикла изделия на предприятии с двумя управляющими системами (РППП и Логистика)?. 13. Что такое CALS в современном производстве и современном понимании ? 14. Расскажите об этапах жизненного цикла промышленной продукции и используемых автоматизированных системах CAD (Computer Aided Design) - системы конструкторского проектирования, CAE (Computer Aided Engineering - системы расчетов и инженерного анализа, CAM (Computer Aided Manufacturing) - автоматизированные системы технологической подготовки производства, в т.ч. проектирования технологических процессов. 15. Расскажите о распределении основных функций между модулями CALS-системы 16. Расскажите о PDM (Product Data Management) – системе. 17. Расскажите о применении Cals-технологий в конструкторской подготовке производства. 18. Расскажите о применении Cals-технологий в основных этапах технологической подготовки производства. 19. Расскажите о применении SCADA-системы. 20. Что за система Trace Mode? 21. Расскажите о единой системе управления ТОиР. 22. Расскажите о системе планирования (MRP, MRP II и ERP). Установочная лекция. Не так давно в технической литературе появилось выражение «жизненный цикл изделия» (ЖЦИ), т.е. объекта производства, которое применяется уже и в нормативной документации. Жизненный цикл промышленных изделий включает ряд этапов (в соответствии со стандартами ISO 9000:2000), начиная от зарождения идеи нового продукта и изучения рынка перед проектированием, до утилизации изготовленного продукта по окончании срока его использования. Часть ЖЦИ, включающая его изготовление (производство) до отправки заказчику, происходит в производственной структуре предприятия (под производственной структурой понимается состав цехов и служб предприятия и характер связей между ними). Каждое предприятия имеет свою управляющую систему и подсистемы. «Дологистической» управляющей системой на предприятиях России была система «Разработки и постановки продукции на производство» (РППП). Это была система тотального управления. Система была «узаконена» множеством Государственных стандартов (ГОСТов) и стандартов предприятий (СП). Основным объектом внимания системы РППП является выпуск продукции, изделий (или тот же самый ЖЦИ) «Основным законом» предприятия при поддержке ЖЦИ всегда было выполнение плана выпуска регламентированной, как правило, основной продукции. Для предприятий была типичной жёсткая технологическая дисциплина, а кроме плановых сроков не менее важным было качество выпускаемой продукции («с первого предъявления», военная приёмка и т.п.). В начале 60 годов прошлого столетия на предприятиях передовых промышленных стран появилась новая система управления–логистическая система (ЛС). Начало развития логистики Начало развития логистики относят к 60-м годам ХХ столетия. Логистика начала развиваться как военная наука в США и, начиная со второй половины XX в., нашла применение в экономике. Первый этап (60-70 г.г) характеризовался достижением западными предприятиями максимальной эффективности производства и началом периода экономического спада. Предприятия были вынуждены искать способы сокращения затрат, в том числе и связанных с распределением товаров (складирование и транспортировка). Также, данный этап характеризовался увеличением количества предлагаемых транспортных услуг, и поиск оптимального транспортного решения становился очевидной задачей. В эти годы начинается использование компьютеров в логистических расчетах, интеграция складского и транспортного управлений, формирование концепции ЛС. Логистика пытается переориентировать производителей на производственную стратегию «маркетинга», т.е. (условно) «создание и предложение тех товаров, в которых нуждается покупатель». Естественно, реализация концепции маркетинга сделала вопрос товарного распределения также актуальным. Второй этап (конец 70-х г.г) обозначен появлением концепции затрат на распределение продукции. Целью стала минимизация общих логистических затрат путем поиска комбинации решений на всех стадиях от выбора поставщиков до распределения готовой продукции. К концу 70-х годов на Западе завершилась тароупаковочная революция, которая коренным образом изменила складской процесс, его операционный состав, организацию, техническое и технологическое обеспечение. Третий этап (начало 80-х г.г) развития логистики отмечен поиском методов снижения себестоимости продукции и рациональным использованием сырья. (Акцент логистики сместился в сторону производства). Формирование современных автоматизированных складских комплексов, контейнерных и пакетных перевозок. Появляются современные ЛС. В 80-е гг. произошла революция в информационных технологиях, и компьютеры стали основой администативно-управляющих и контролирующих систем. Существенным стало понимание того, что наряду с материальными потоками необходимо управлять сопутствующими информационными потоками. Четвертый этап развития логистики характеризуется созданием логистической цепочки (закупка – производство – распределение и продажа), появлением современных электронных логистических систем, теории управления качеством, развитием партнерства и стратегических союзов. Характерными особенностями данного (текущего) периода являются: постоянный контроль над материальными потоками в реальном времени, удаленное управление, превращение логистики в один из основных инструментов конкурирования на рынке. Объектом логистического управления являются потоки, потоковые процессы, любые процессы, связанные с перемещением изделия по техпроцессу для реализации его ЖЦИ до и после изготовления и во время изготовления. По первым результатам внедрения ЛС на некоторых предприятиях стало понятно, что на современно этапе развития производства это самая перспективная и прогрессивная система управления, учитывающая и прошлый производственный опыт и огромный современный опыт, накопленный при работе синформационными технологиями. Даже в России, где ЛС находится в зачаточном состоянии, уже написаны десятки книг и сотни статей по ЛС в её защиту и поддержку. Практически каждая статья высказывается за необходимость и целесообразность скорейшего внедрения ЛС в России. Особенно велико значение для нашей промышленности освоение производственной логистики Мы будем рассматривать на наших лекциях несколько подробнее некоторые этапы ЖЦИ, следующие за выполнением проектирования изделия, с учётом логистической поддержки изделия на этих этапах. Мы познакомимся с основными этаппами технологической подготовки производства, существовавшие до и после внедрения логистических систем. Говоря о производстве изделий, целесообразно кратко познакомиться с тем, что такое тех процесс и как он разрабатывается , что мы и сделаем при рассмотрении вопроса « Основные представления о разработка техпроцесса» (Краткое содеожание: Технологический процесс изготовления детали, как правило, включает: - заготовительную операцию, во время которой выбирается и подготавливается заготовка для будущего изделия; - черновую обработку, для которой предусмотрены большие припуски на размеры; - получистовую обработку; - чистовую обработку, во время которой достигается требуемый размер, заданная точность и чистота поверхности; - контрольную операцию, выполняемую для определения соответствия готового изделия чертежу. В зависимости от геометрических размеров изделия и предъявляемых к нему требований отдельные этапы из вышеназванной последовательности могут быть исключены. Эффективность и качество изготовления деталей машин зависят от рационального проведения процессов обработки металлов резанием При выборе и назначении режимов резания необходимо производить соответствующее согласование значений всех параметров с учетом возможности их реализации на используемом оборудовании.) Далее даются рекомендации, как практически решать задачи по разработке техпроцесса – последовательности. Чтобы вспомнить, чем техпроцесс для станков с ЧПУ отличается от обычного тех. процесса, приводятся фрагменты разработанного техпроцесса для обработки детали «Ступенчатый валик» на станке с ЧПУ Студентам следует знать, что от грамотно разработанного технологического процесса напрямую зависит качество изготавливаемого продукта. На стадии технологической подготовки производства выполняется проектирование и изготовление необходимого нестандартного оборудования и средств технологического оснащения (приспособлений, пресс-форм, штампов, специального режущего и мерительного инструмента). Используя данные разработанного техпроцесса можно рассчитать длительности технологического и производственного циклов и разработать плановую и экономическую документацию предприятия по выпуску изделий на заданный период времени. На лекциях будут рассмотрены виды движения материальных ресурсов в производстве в зависимости от типа производства и рассчитаны на практических занятиях длительности циклов механической обработки (Тцмех), а именно: при последовательном виде движения -каждая последующая операция начинается только после окончания изготовления всей партии предметов труда на предыдущей операции. Чтобы сократить длительность цикла и достичь непрерывности производственного процесса применяют параллельно-последовательный способ Еще больше сократить технологический цикл можно, используя параллельный вид движения предметов труда по операциям. Всё это будет подробно изложено в Теории и примере расчёта длительности технологических и производственных циклов. Особо большое внимание будет уделено Информационным технологиям в жизненном цикле изделия. Во введении рассмотрим, что: Поддержка жизненного цикла изделия включает в себя различные процессы. Эти процессы непрерывно совершенствуются в направлении их автоматизации с использованием современной вычислительной техники, чтобы успешно конкурировать на рынке. Исторически автоматизация технологических процессов начиналась с разработки САР систем (Система Автоматического Регулирования ). САР обеспечивали управление отдельными параметрами, агрегатами. Дальнейшее развитие науки и техники приводит к созданию САУ (Система Автоматического Управления). Объектами управления становятся системы САУ, способные воспроизводить сложные законы управления или регулирования, появляется возможность идентификации объектов и состояния системы. Системы управления включают в себя измерительные системы, исполнительные механизмы, средства отображения информации. Дальнейшее развитие науки и техники приводит к распространению и повсеместному внедрению вычислительной техники. Вычислительная техника позволяет автоматизировать проектирование чертежей и разработку технологических процессов. Появляется АСУ ТП (Автоматизированная Система Управления Технологическим Процессом) Сначала использовались микроконтроллеры, автоматизирующие технологические процессы. Появление персональных компьютеров позволило обеспечить не только автоматизацию технологических процессов, но и хранение, обработку поступающей информации, увеличить пропускную способность АСУ ТП, решить проблему малого объема памяти, улучшить визуализацию. АСУ ТП, на базе современных вычислительных машин оказалось возможным так же создавать различные документы, отчеты о состоянии процесса, дистанционно управлять процессом. Стало ясно, что эффективность автоматизации будет заметно выше, если данные, генерируемые в одной из систем, будут доступны в других системах, поскольку принимаемые в них решения станут более обоснованными. Чтобы достичь должного уровня взаимодействия промышленных автоматизированных систем требовалось создание единого информационного пространства в рамках как отдельных предприятий, так и, что более важно, в рамках объединения предприятий. Таким образом, дальнейший прогресс в области техники и промышленных технологий оказался в зависимости от решения проблем интеграции АС путем создания единого информационного пространства управления, проектирования, производства, эксплуатации изделий, разработки более эффективного программного обеспечения Была разработана особая совокупности методов и средств решения логистических задач путём компьютерного сопровождения и информационной поддержки промышленных изделий на всех этапах их жизненного цикла. Эта методология получила название CALS. Будет объяснено, как CALS создаёт единое информационное пространство: обычно данные хранятся, как правило, там, где они создаются. При использовании CALS-технологий информация, поступающая на разных стадиях ЖЦИ от различных участников работ, расположенных по всему миру, становится доступной любому участнику в необходимом для него объеме в удобное время и в удобном виде. Это и является (упрощённо) единым информационным пространством. Таким образом, единство информационного пространства не подразумевает физического расположения всей электронной информации в одном месте. Наоборот, предполагается так называемое «распределенное» информационное пространство. В качестве русскоязычного эквивалента CALS принято сокращение ИПИ – информационная поддержка изделий Итак, что же такое CALS в современном производстве и современном понимании? В широком смысле слова CALS - это методология создания единого информационного пространства промышленной продукции, обеспечивающего взаимодействие всех промышленных автоматизированных систем. В этом смысле предметом CALS являются методы и средства как взаимодействия разных АС и их подсистем, так и сами АС с учетом всех видов их обеспечения. Практически синонимом CALS в этом смысле становится термин PLM (Product Lifecycle Management), широко используемый в последнее время ведущими производителями АС. В узком смысле слова CALS – это технология интеграции различных АС со своими лингвистическим, информационным, программным, математическим, методическим, техническим и организационным видами обеспечения. Рис. 1. Этапы жизненного цикла промышленной продукции и используемые автоматизированные системы Рассмотрим содержание основных этапов ЖЦИ для изделий машиностроения, приведённых на рис PDM (Product Data Management) – система управления проектными данными (можно также сказать, что PDM – систем подготовки производства) ЛС. Первыми разработчиками PDM-систем стали фирмы, разрабатывавшие CAD/CAM-продукты. Первоначально PDM-системы просто встраивались в соответствующие CAD-системы в виде модулей, обеспечивавших для конструкторов изделия некую общую среду разработки, позволявшую обмениваться данными и совместно использовать уже готовые решения. CAD (Computer Aided Design) - системы конструкторского проектирования CAE (Computer Aided Engineering - системы расчетов и инженерного анализа CAM (Computer Aided Manufacturing) - автоматизированные системы технологической подготовки производства, в т.ч. проектирования технологических процессов. • ERP - Enterprise Resource Planning (планирование и управление предприятием); • MES - Manufacturing Execution System (производственная исполнительная система); • SCM - Supply Chain Management (управление цепочками поставок); • SCADA - Supervisory Control And Data Acquisition (диспетчерское управление производственными процессами); CNC - Computer Numerical Control (компьютерное числовое управ­ление); Для более понятного представления об основных функциях системы CALS ,в основном, в процессе производства изделия,разработаны схемы рис.2 и рис. 3. Подробно рассмотрим вопросы: 1. Cals-технологии и конструкторская подготовка производства При этом современная разработка КД уже не мыслится без применения систем автоматического проектирования (САПР), особенно CAD-систем; 2. Cals-технологии в основных этапах технологической подготовки производства В заключение кратко рассмотрим, что за программа SCADA: в состав АСУТП входит система SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), выполняющая диспетчерские функции (сбор и обработка данных о состоянии оборудования и технологических процессов) и помогающая разрабатывать ПО для встроенного оборудования. Основная задача SCADA – это сбор информации о множестве удаленных объектов, поступающей с пунктов контроля, и отображение этой информации в едином диспетчерском центре. Кроме этого, SCADA должна обеспечивать долгосрочное архивирование полученных данных. При этом диспетчер зачастую имеет возможность не только пассивно наблюдать за объектом, но и ограниченно им управлять, реагируя на различные ситуации Среди всего многообразия SCADA–систем можно выделить Trace Mode,созданную на территории Российской Федерации. Перед другими SCADA–системами у нее следующие преимущества на территории РоссийскойФедерации:1. осуществляется поддержка в Российской Федерации;2. вся документация на русском языке; 3. полностью русифицированный программный продукт;4. поддерживает не только IBM совместимые зарубежные контроллеры MicroPC, ADAM, PCL, MIC2000, но и отечественные. Для российских предприятий внедрение PDM-систем является одним из необходимых условий обеспечения качества и конкурентоспособности выпускаемой продукции, важным средством поддержания современного технического уровня производства и равноправной интеграции в мировую экономику. Тем не менее для повышения эффективности работы требовалось дополнительное программное обеспечение, в котором консолидировалась бы вся информация об изделии, отслеживалась ее актуальность и обеспечивалась ее целостность, поддерживались технологии совместной работы. Дальнейшее развитие информационных технологий, в частности, систем автоматизированного проектирования (CAD), привело к существенному расширению функциональных возможностей PDM-систем за счет перехода от управления данными об изделии на предприятии к управлению данными по всей цепочке «поставщик-производитель-потребитель». При этом все чаще в литературе такая обобщенная система стала называться PLM-системой (Product Lifecycle Management, выдвинутая разработчиками информационных технологий в начале 2000-х). Системы управления жизненным циклом изделия (PLM) стали функциональным расширением систем управления проектными данными (PDM). Впоследствии требования, которые предъявлялись к PDM-системам, были расширены до всего производственного цикла, рассматриваемого в широком смысле, что и привело к возникновению PLM-технологий. На сегодняшний день PDM нового поколения — это системы совместного управления цифровыми данными об изделии (collaborative Product Definition management — cPDm), они являются веб- ориентированными и составляют центральную часть идеологии и систем класса PLM. .. Таким образом,возникшая PLM-система дает возможность осуществить переход к принципу CPC (Collaborative Product Commerce), что означает совместную разработку, производство и реализацию продукции (каждая такая система, – CPC и PLM это система CALS-технологий). Концепция PLM (Product Lifecycle Management), Под PLM понимают процесс управления информацией об изделии на протяжении всего его жизненного цикла— начиная с маркетинговых исследований, проектирования изделий, планирования и управления производством, заканчивая поддержкой и утилизацией продукта, и позволяет координировать отдельные этапы жизненного цикла продукта). Отметим, что понятие PLM-система трактуется двояко: либо как интегрированная совокупность автоматизированных систем CAE/CAD/CAM/PDM и ERP/CRM/SCM, либо как совокупность только средств информационной поддержки изделия и интегрирования автоматизированных систем предприятия, что практически совпадает с определением понятия CALS. Можно ещё встретить различные определения PLM. Согласно определению IBM, PLM — это технология, позволяющая прдприятию управлять продуктами на всех этапах его жизненного цикла, начиная от стадии разработки концепции и заканчивая выводом из эксплуатации. Аналитики компании CIMdata, специализирующейся на анализе мирового рынка PLM, определяют технологию как стратегический подход, который позволяет с помощью набора бизнес-решений поддерживать совместную разработку, менеджмент, распространение и использование информации о продукте, управление информацией на протяжении всего жизненного цикла — от концепции до утилизации. Основными функциональными подсистемами системы PLM являются следующие: - Управление инженерными данными (PDM); - Управление проектом (Project Management); - Управление процессами производства (MPM); - Управление взаимодействием с внешними организациями (SCM); - Управление (вернее, сопровождение) требованиями и взаимодействием с Заказчиком (CRM + RqM); - Управление - Автоматизация управления потоком работ (Workflow Management). [26] Первыми начали внедрять PLM-системы крупные компании, занимающиеся автомобиле- и авиастроением: Boeing, Ford, Daimler Chrysler, Lockheed Martin, Toyota. В настоящее время система PLM функционирует на многих крупных промышленных предприятиях. Для внедрения PLM требуется интеграция уже работающих на предприятиях систем CAD, САМ, САЕ, ERP, SCM, WMS и др. Создание таких крупных интегративных решений требует целого комплекса внедрений и внутренних преобразований на предприятиях. Все системы управления являются гибкими, что позволяет настраивать их иод требования конкретного предприятия. https://studme.org/121115/informatika/sistemy_nepreryvnogo_upravleniya_zhiznennym_tsiklom_izdeliyaСистемы непрерывного управления жизненным циклом изделияКонцепция и системы управления непрерывным жизненным циклом изделия Примеры PLM-систем · PTC Windchill · Dassault Systemes · IBM PLM Solution · SAP PLM · Siemens A&D UGS PLM Software TeamCenter · РМО: Управление жизненным циклом разработки новых продуктов - решение на базе Web-платформы "Офис Управления Проектами - РМО", связывает управление портфелем продуктов и управление проектами (разработчик Адванта Групп) · Lotsia Software[26] Рис Процессный состав Жизненного Цикла Изделия. Рассмотрим содержание основных этапов жизненного цикла изделия (см. рис. 2.6 и 2.6.6.) и взаимодействие ИС в процессе управления жизненным циклом продукта. Рис.. Основные этапы жизненного цикла изделия Рис..Взаимосвязь CALS-технологий в ходе реализации ЖЦИ. На этане маркетинговых исследований анализируется состояние рынка, прогнозируется спрос на различные виды изделий и развитие их технических характеристик. Этот этап жизненного цикла поддерживается системами управления взаимоотношениями с клиентами (CRM), которые позволяют собирать, обрабатывать и анализировать информацию о клиентах и выполненных для них заказах. Этап разработки товара поддерживается САПР. В САПР промышленных предприятий выделяются автоматизированные системы расчетов и инженерного анализа (CAE), системы конструкторского (CAD) и технологического проектирования (САРР), автоматизированная система технологической подготовки производства (САМ). В результате конструкторского проектирования создается объемная геометрическая модель изделия и выполняются различные виды инженерного анализа. Для создания объемной модели изделия конструктор может воспользоваться методами трехмерного твердотельного, поверхностного моделирования или сочетанием этих методов. В зависимости от функциональной полноты различные программные системы автоматизированного конструирования позволяют строить 2 D-модели изделий в виде чертежей и эскизов, геометрические ЗО-модели с помощью средств симуляции и визуализации.. Анализ в системе САЕ, как правило, проводится на основе упрощенной геометрической модели, созданной в системе CAD. Современные системы САЕ обеспечивают решение широкого спектра задач анализа линейной и нелинейной статики и динамики, устойчивости, акустики, теплопередачи, оптимизации конструкции, аэроупругости и многие другие, анализируя технические и экономические условия сборки будущего изделия. На этапе подготовки производства решаются задачи разработки технологий изготовления изделия САРР, оснастки на основе их геометрических моделей, полученных на этапе проектирования, а также осуществляется подготовка программ для станков с ЧПУ по спроектированным технологиям. Совокупность систем CAD, САЕ, САМ и САРР, между которыми налажен информационный обмен, образуют систему сквозного проектирования изделия и производства. С помощью совместного использования интернет-среды и VPD-технологий виртуальной разработки изделий проектировщики, расположенные в разных странах мира, эффективно взаимодействуют и практически «в реальном времени» работают совместно, выполняя одновременно компьютерное проектирование и моделирование, общую компоновку и проверку всех составляющих узлов нового высокотехнологического продукта-здесь мы имеем фактор параллельного проектирования в едином информационном пространстве. В процессе совместного проектирования в ИС создается электронная модель изделия. Наличие электронной модели производства изделий должно включать в себя не только технические параметры изделий, но и технологические и экономические параметры, связанные с подготовкой их производства и производством. Таким образом формируется полная цифровая модель проектируемого изделия как единый источник знаний об изделии и процессах его изготовления, которая содержит конструкторскую (электронную модель изделия), технологическую (инженерную цифровую модель отработки технологий сборки и производства) и технико-экономическую модель производства и эксплуатации изделия.. Технологические данные об изделии, формируемые в процессе проектирования, необходимы как в системах управления производственными процессами (MES), так и в системах планирования и управления ресурсами предприятия (ERP), с помощью которых осуществляется управление реальным производством на основе поступающих заказов Часть информации, присутствующей в электронной модели изделия, трансформируется в кодогенерируемые программы для исполнения производственных процессов на станках с ЧПУ. Информация о тестируемых характеристиках качества производимых изделий с уровня управления производственными процессами поступает к технологам и в систему комплексного управления качеством на предприятии (TQM), служит основанием для оперативного внесения изменений в конструкции изделия или технологию его изготовления. На основе электронной цифровой модели получаются эксплуатационные данные об изделии, которые используются в процессе производства, они трансформируются в интерактивную электронную инструкцию о сборке, интерактивные электронные технические руководства (IETM), устанавливаемые на рабочих местах в производстве и передаваемые с помощью PDM-технологий на уровень MES-системы. Информация о продукте, содержащаяся в PLM-системе, является цифровым макетом этого изделия и основой для принятия решения по всем этапам жизненного цикла продукта, начиная от выработки технических требований (технического задания) к изделию и обоснования технико-эксплуатационных показателей производства нового высокотехнологичного продукта. Цифровой макет — совокупность электронных документов, описывающих изделие, его создание и обслуживание, содержит электронные чертежи и (или) трехмерные модели изделия и его компонентов, чертежи и (или) модели необходимой оснастки для изготовления компонентов изделия, различную атрибутивную информацию по компонентам (номенклатура, вес, длина, особые параметры), технические требования, директивные документы, техническую, эксплуатационную и иную документацию. . Сердце PLM – интегрированная информационная модель. [26] Таким образом PLM – систему можно рассматривать как промышленную систему информационного взаимодействия предприятия по управлению всеми данными об изделии и связанных с ним процессах на протяжении всего жизненного цикла изделия. И, поскольку PLM в таком определении, – это система для всего предприятия, то именно PLM является средой, в которой и решаются все задачи управления любой рабочей информации об изделии. А поскольку для решения таких задач в такой системе должен существовать свой набор приѐмов и методов такой работы, то PLM - это и особая технология работы с данными. Что общего и в чём разница в системах PDM и PLM ? Системы управления цифровым определением изделия (старое название PDM=Product Data Management, новое, скорректированное название cPDM= common Product Definition Management) в качестве объекта так же, как и системы PLM, рассматривают цифровое описание разрабатываемого изделия. Однако, в отличие от PLM в системах PDM/cPDM рассматривается эволюция этого описания в пределах этапов «Проектирования» (ЭП+ТП+РП) –«Инженерного Анализа» -Технологической Подготовки Производства (ТПП). При этом этап ТПП - конечный по сути для всех систем PDM/cPDM – охватывает не все, а только отдельные процессы этапа ―Изготовление‖ в современной классификации ЖЦИ, приведѐнной выше. Именно работа инженеров-технологов по проработке технологий формообразования (проектирование штампов и пресс-форм, литьѐ, фрезерование, раскрой, сварка и т.д.) для деталей разрабатываемого изделия и является содержанием ТПП. Не более того. Как видно из такого краткого описания, системы PDM/cPDM полностью «поглощаются» и по структуре данных и по составу процессов системами PLM. Или, как обычно говорят, PDM – это подсистема системы PLM. [26] Примечания: CRM (Customer Relationships Management) — управление взаимоотношениями с заказчиками; IETM (Interactive Electronic Technical Manuals) — интерактивные электронные технические руководства; SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) — диспетчерское управление и сбор данных; TQM (Total Quality Management) — тотальное управление качеством; MES (Manufacturing Execution Systems) — производственная исполнительная система. MES (Manufacturing Execution Systems) — производственная исполнительная система; CNC (Computer Numerical Control) — компьютерное ЧПУКоординация различных служб на производственном предприятии определяет необходимость координации информационных потоков с технологическими данными между различными контурами управления: проектно-технологическим, производственным и управленческим. Потоки технологических данных, циркулирующие на производственном предприятии, с применением технологий управления данными в интегрированных системах PLM и ERP, MES и нишевых (ЧПУ) производственных системах на основе единого информационного пространства, представлены на рис. 2.7. Современные PLM-системы предлагают в высокотехнологические решения в области электронного документооборота и систем управления технологическими данными (PDM), которые создают единое информационное пространство на предприятии для конструкторов (CAD-системы), инженеров (САЕ), технологов (САМ), управленцев и проектировщиков будущего производства, работающих с симуляциями и ЗО-моделями, специалистов в области управления качеством (QM). Управление технологическими и другими данными (PDM) и архитектурные решения, выстроенные по моделям современного менеджмента, в таких системах обеспечивают взаимодействие с экономическим контуром на уровне ERP-, SCM-систем, с производственным контуром на уровне MES-систем (электронные инструкции и чертежи) и ЧПУ посредством кодогенерации, осуществляемой на основе электронного макета изделия, а также с системами управления и контроля качества (QM). Интеграция указанных систем на базе PDM-технологий, ставших кровеносной системой ИИСУ, позволяет сегодня стыковать и минимизировать временной разрыв между бизнес-процессами проектирования и производства, сократить риски, сроки разработки и вывода на рынок новых изделий, осуществлять эффективное управление проведением изменений. ОБЗОР CALS-СТАНДАРТОВ[22] Одно из центральных мест в системе CALS-стандартов занимают стандарты, разработанные под эгидой Международной организации стандартизации ISO и получившие название STEP (Standard for Exchange of Product data) и номер 10303. Стандарты ISO 10303 определяют средства описания (моделирования) промышленных изделий на всех стадиях жизненного цикла. Проект STEP развивается с середины 80-х годов прошлого века. Единообразная форма описаний данных о промышленной продукции обеспечивается введением в STEP языка Express, инвариантного к приложениям. Первая версия стандарта ISO 10303-11, посвященного языку Express опубликована в 1990 г. В стандартах STEP использован ряд идей, ранее воплощенных в методиках информационного IDEF1X и функционального IDEF0 проектирования. Но роль стандартов STEP не ограничивается введением только грамматики единого языка обмена данными. В рамках STEP предпринята попытка создания единых информационных моделей целого ряда приложений. Эти модели получили название прикладных протоколов. • В качестве альтернативного языка для обмена геометрическими и техническими данными о промышленных изделиях может использоваться язык разметки XML. В 2004 г. компаниями Dassault Systèmes и Lattice Technology предложено подмножество 3D XML языка XML, которое получает все большую популярность для межсистемных обменов в CALS-технологиях. Стандарт ISO 10303 состоит из ряда документов (томов), в которых описываются основные принципы STEP, правила языка Express, даны методы его реализации, модели, ресурсы, как общие для приложений, так и некоторые специальные (например, геометрические и топологические модели, описание материалов, процедуры черчения, конечно-элементного анализа и т.п.), прикладные протоколы, отражающие специфику моделей в конкретных предметных областях, методы тестирования моделей и объектов. Удовлетворению требований создания открытых систем в STEP уделяется основное внимание — специальный раздел посвящен правилам написания файлов обмена данными между разными системами, созданными в рамках STEP-технологии. Развитие CALS-технологий нашло выражение в разработке серий стандартов ISO 13584 Parts Library (сокращенно P-Lib), ISO 14959 Parametrics, ISO 15531 Manufacturing management data (Mandate), ISO 8879 Standard Generalized Markup Language (SGML). Разработка новых российских CALS-стандартов и изменений к стандартам ЕСКД должна быть увязана со стандартами и проектами стандартов серий ГОСТ Р ИСО 10303 и ГОСТ Р ИСО 13584, являющихся русскоязычными версиями стандартов ISO 10303 и ISO 13584. Для оформления технической документации на создаваемые изделия в CALS-технологиях был рекомендован язык разметки SGML (Standard Generalized Markup Language). Этот язык представлен в семействе стандартов ISO 8879 и предназначен для унификации представления текстовой информации в автоматизированных системах. Стандарт SGML устанавливает такие множества символов и правил для представления информации, которые позволяют различным системам правильно распознавать и идентифицировать эту информацию. Названные множества описывают в отдельной части документа, называемой декларацией DTD (Document Type Decfinition), которую передают вместе с основным SGML-документом. В DTD указывают соответствие символов и их кодов, максимальные длины используемых идентификаторов, способ представления ограничителей для тегов, другие возможные соглашения, синтаксис DTD, а также тип и версию документа. Стандарт MIL-STD-1840C посвящен представлению и обмену данными в CALS-технологиях. Основные положения этого стандарта признаны в России и представлены в документе Р50.1.027-2001. Стандарт определяет международные, национальные, военные стандарты и спецификации для электронного обмена информацией между организациями или системами. В нем к стандартам и спецификациям технологий CALS отнесен ряд стандартов таких, как вышеназванные стандарты STEP, SGML, а также стандарты шифрования данных и электронной подписи, кодирования аудио и видео данных, спецификации MIME электронной почты и т.п. В структуре документа выделяют реквизитную и содержательную части. В реквизитной части записываются метаданные в виде списка идентификаторов атрибутов и их значений, а также сведения об электронных подписях документа. Содержательная часть состоит из одного или более блоков данных, каждый блок имеет собственно передаваемые данные и их описание. Электронная цифровая подпись (ЭЦП) представляет собой хэш-функцию передаваемого документа, закодированную составителем документа закрытым ключом по асимметричной схеме. Прочитать ЭЦП можно с помощью открытого ключа, но подделать подпись, не зная закрытого ключа, практически нельзя. Для унификации структуры документов и правил деловой переписки прежде всего в торговых операциях Организация Объединенных Наций приняла в 1986 г. спецификации EDIFACT (Electronic Data Interchange For Administration, Commerce and Transport). Это международный стандарт (ISO 9735) для представления и обмена электронными данными, которые могут группироваться в сегменты, смысл которых частично описан в стандарте, но может быть обусловлен договоренностью между партнерами. Особенности проектирования радиоэлектронной аппаратуры находят отражение и в форматах обмена данными. Основные методики функционального и логического проектирования электронных устройств основаны на использовании языка VHDL (Very high-speed integrated circuits Hardware Design Language), получившего статус международного стандарта IEEE 1076 в 1987 г. При конструкторском проектировании для описания топологии СБИС и печатных плат широко применяются форматы EDIF (Electronic Design Interchange Format) и CIF (Caltech Intermediate Format). Развитие методологии моделирования на базе языка VHDL привело в 1999 г. к принятию стандарта IEEE 1076.1, посвященного смешанному (mixed mode) моделированию. Отметим, что смешанным принято называть аналого-цифровое моделирование, т.е. исследование моделей, в которых используются как непрерывные, так и дискретные величины. Объединение стандартов IEEE 1076 и 1076.1 в одном документе VHDL-AMS (VHDL Analog and Mixed Signal) позволило унифицировать описание моделей не только систем электрической природы, но также систем механических, гидравлических, тепловых, а также систем с физически разнородными компонентами. В CALS-технологиях представлены не только вопросы описания данных и организации информационных обменов, но и вопросы моделирования приложений. Для выполнения начальных шагов моделирования сложных слабоструктурированных приложений рекомендуется использовать методики объектного моделирования на базе языка UML (Unified Modeling Language), функционального моделирования систем IDEF0, информационного моделированиястандарты и спецификации для электронного обмена информацией между организациями или системами. К CALS-стандартам относят также стандарты интегрированной логистической поддержки изделий и группу стандартов, посвященных созданию интерактивных электронных технических руководств В эту группу входит спецификация MIL-D-87269 - Interactive Electronic Technical Manual (IETM) Database - описывает требования к создаваемым подрядчиками-поставщиками систем вооружений базам данных для интерактивных электронных технических руководств и справочников. В спецификации содержатся требования к построению баз данных, обеспечению обмена данными, наименованию элементов данных, сопровождению и обслуживанию данных. В приложениях к документу перечислены обязательные и необязательные элементы любой документации, а также их взаимосвязь. Подробно описана схема внутреннего построения баз данных на основе конструкций и элементов языка SGML. Описаны методы представления структуры и состава промышленного изделия и его компонент в языке SGML, а также даны шаблоны документов на обязательные составные части технической документации(такие как информация о неисправностях, техническое описание и т. п.). [22] 4.1. Стандарты управления качеством промышленной продукции Управление качеством включает следующие виды деятельности: • сбор и анализ информации о производственных процессах и от потребителей продукции; • выработка и корректировка целей и принятие решение, направленных на реализацию целей; • распределение и перераспределение ресурсов. Международные стандарты серии ISO 9000 разработаны для управления качеством продукции, их дополняют стандарты серии ISO 14000, отражающие экологические требования к производству и промышленной продукции. Хотя эти стандарты непосредственно не связаны со стандартами STEP, их цели — совершенствование промышленного производства, повышение его эффективности — совпадают. Очевидно, что управление качеством тесно связано с его контролем. Контроль качества традиционно основан на измерении показателей качества продукции на специальных технологических операциях контроля и выбраковкой негодных изделий. Однако есть и другой подход к управлению качеством, основанный на контроле качественных показателей не самих изделий, а проектных процедур и технологических процессов, используемых при создании этих изделий. Такой подход более эффективен. Он требует меньше затрат, поскольку позволяет обойтись без 100% контроля продукции и, благодаря предупреждению появления брака, снижает производственные издержки. Именно этот подход положен в основу стандартов Международной организации стандартизации ISO 9000, принятых ISO в 1987 г. и проходящих корректировку приблизительно каждые пять лет. Таким образом, методической основой для управления качеством являются международные стандарты серии ISO 9000. Они определяют и регламентируют инвариантные вопросы создания, развития, применения и сертификации систем качества в промышленности. В них устанавливается форма требований к системе качества в целях демонстрации поставщиком своих возможностей и оценки этих возможностей внешними сторонами. Основными причинами появления стандартов ISO 9000 были потребности в общем для всех участников международного рынка базисе для контроля и управления качеством товаров. Американское общество контроля качества (ASQC) определило цели ISO 9000 как помощь в развитии международного обмена товарами и услугами и в кооперации в сфере интеллектуальной, научной, технологической и деловой активности. В стандартах ISO 9000 используется определение качества продукции из стандарта ISO 8402, в котором подкачеством продукции подразумевается своевременное удовлетворение требований заказчика при приемлемой цене. Вводится понятие системы качества (QS — Quality System), как документальной системы с руководствами и описаниями процедур достижения качества. Другими словами, система качества есть совокупность организационной структуры, ответственности, процедур, процессов и ресурсов, обеспечивающая осуществление общего руководства качеством. Система качества обычно представляет собой совокупность трех слоев документов. Слои содержат: [22] 1. описание политики управления для каждого системного элемента (организация, ответственные, контроль); 2. описание процедур управления качеством (что, где, кем и когда должно быть сделано); 3. тесты, планы, инструкции и т.п. Сертификация предприятий по стандартам ISO 9001-9003 выполняется некоторой уполномоченной внешней организацией. Наличие сертификата качества — одно из важных условий для успеха коммерческой деятельности предприятий. Стандарты серии ISO 9000 управления качеством промышленной продукции делятся на первичные, вторичные и поддерживающие. В свою очередь, первичные стандарты делятся на внешние и внутренние. Внешние стандарты инвариантны к приложениям, они описывают требования, соблюдение которых гарантирует качество при выполнении контрактов с внешними заказчиками. Внутренние стандарты предназначены для внутреннего использования, они описывают мероприятия по управлению качеством внутри компании. ISO предлагает следующие внешние стандарты: • ISO 9001 — модель качества, достигаемого при проектировании, производстве, обслуживании; • ISO 9002 — сокращенная по сравнению с ISO 9001 модель (без процессов проектирования); • ISO 9003 — модель качества при финальном тестировании продукции. Вторичные стандарты включают в себя: • ISO 9000 — основные понятия, руководство по применению ISO 9001; • ISO 9004 — элементы систем управления качеством. В стандарте ISO 9004 содержатся 20 основных требований к качеству, называемых системными элементами. Системные элементы разделены на группы, относящиеся к производству, транспортировке и пост производственным операциям, документации продукции, маркетингу. Например, при производствеконтролируются планирование, процедуры, программы и инструкции для управления и улучшения производственных процессов. При маркетинге контролируются такие системные элементы, как функциональное описание продукции, организация обратной связи с заказчиками (отслеживание и анализ рекламаций). Поддерживающие стандарты предназначены для развития и установки систем качества: • ISO 10011 — аудит, критерии для аудита систем качества; • ISO 10012 — метрологическое подтверждение качества; • ISO 10013 — пособие для развития руководств по управлению качеством. Часть этих стандартов утверждена в качестве государственных стандартов РФ. В частности, это: • ГОСТ Р ИСО 9001-96 "Системы качества. Модель обеспечения качества при проектировании, разработке, производстве, монтаже и обслуживании"; • ГОСТ Р ИСО 9002-96 "Системы качества. Модель обеспечения качества при производстве, монтаже и обслуживании"; • ГОСТ Р ИСО 9003-96 "Системы качества. Модель обеспечения качества при окончательном контроле и испытаниях". В настоящее время разработана новая версия стандартов серии ISO 9000 под названием ISO 9000:2000 Quality management systems (Системы управления качеством), в которую включены документы: • ISO 9000:2000 Fundamentals and vocabulary (Основы и терминология); • ISO 9001:2000 Requirements (Требования к системам качества); • ISO 9004:2000 Guidelines for performance improvement (Руководство по развитию). Главные отличия новой версии от предыдущей обусловлены стремлением упростить практическое использование стандартов, направлены на их лучшую гармонизацию и заключаются в следующем. В стандарте ISO 9001 минимизируется объем требований к системе качества. Стандарты ISO 9002-9003 из новой версии исключаются. Расширяется круг контролируемых ресурсов, в их число включены такие элементы, как информация, коммуникации, инфраструктура. 20 элементов качества из стандарта ISO 9004 сворачиваются в 4 группы: распределение ответственности (management responsibility); управление ресурсами (resource management); реализация продукции и услуг (product and/or service realization); измерения и аресурсами (resource management); реализация продукции и услуг (product and/or service realization); измерения и анализ (measurement, analysis, and improvement). [22]