книги / Теоретические основы автоматизированного управления

Рис. 3.3. Взаимосвязь корпоративных приложений

Первичным является жизненный цикл управления интеллекту­ альными активами; он начинается с оценки пользовательских требо­ ваний, выработки концепции продукта, а завершается, когда пред­ приятие полностью отказывается от продукта, в том числе и от его сервисной поддержки.

PLM -решения — один из самых быстрорастущих и перспектив­ ных сегментов рынка информационных технологий (ИТ-услуг), что в значительной степени связано со способностью PLM -приложений существенно сокращать расходы на проектирование и ускорять тем­ пы выпуска продуктов на рынок. В числе факторов, способствующих принятию решений об использовании услуг PLM, — высокий уро­ вень использования информационных технологий в производстве, сложность производственных процессов, а также разобщенность подразделений предприятия, ответственных за конструирование, производство, сбыт и обслуживание продуктов.

Одно из наиболее полных определений PLM [57] состоит из четы­ рех пунктов:

• стратегический подход к бизнесу, предлагающий непрерывный набор бизнес-решений, который поддерживает режим сотрудничест­ ва создания, управления, распределения и использования определе­ ния изделий (интеллектуальных активов предприятия);

•BOM (Bill of material Management) — инженерная специфика­

ция;

•CRM (Customer Relationship Management) — управление отно­ шениями с клиентами.

Одним из важнейших компонентов PLM является система управ­ ления данными об изделии (PDM ), обеспечивающая обмен данными о составе изделия и вносимых в него изменениях и позволяющая соз­ давать и поддерживать множество взаимосвязанных спецификаций изделия, благодаря чему пользователь получает согласованное пред­ ставление о составе изделия по ходу работы над ним.

Система PDM должна реализовывать следующие функции.

1.Функция управления составом изделия, которая может быть представлена совокупностью следующих возможностей: ведение спе­ цификаций; многоуровневые спецификации, отображающие как де­ рево сборки изделия, так и полный набор конструкторских, техноло­ гических и прочих атрибутов; динамический просмотр иерархически организованной информации; отслеживание принадлежности каж­ дой детали, сборки, узла изделия модельному ряду; определение ус­ ловий применимости и отображение ограничений применимости; ведение протоколов изменения версий вплоть до версий каждой дета­ ли; отслеживание действия внесенных изменений и модификаций.

2.Функция отслеживания ссылок на документы электронного ар­ хива, соответствующих каждой детали, сборке, узлу, изделию. Полу­ чение данных непосредственно из электронного архива или непо­ средственно из САПР сборок.

3.Функция сравнения структур изделий, сопровождение и обслу­ живание информации об изделии с учетом специфики различных подразделений, включая предприятия-соисполнители (поставщики комплектующих, субподрядчики) и внешние торговые площадки.

4.Дополнительные сервисные функции представления трехмер­ ных данных (геометрические электронные модели изделия, детали, сборки). Возможности визуализации в системе PDM не должны зави­ сеть от типов и форматов исходных данных, что особенно актуально для предприятий, использующих разнотипные САПР. Сама визуали­ зация должна поддерживать анимацию, построение сечений и разре­ зов, ведение комментариев на изображении и т. д.

Рассмотрим содержание каждого из этапов жизненного цикла. Концепция проекта. На основе анализа требований рынка форми­

руется общая идея нового изделия или, что случается значительно чаще, концепция усовершенствований в проекте уже существующего продукта. Система PLM представляет собой информацию, которая

может использоваться для анализа жизнеспособности полученной концепции.

Анализ требований рынка. Производитель должен понять, на­ сколько востребован рынком новый продукт, и оценить выполни­ мость этих требований. На этом этапе система PLM используется для извлечения данных из различных информационных систем, которые могут способствовать получению более точной картины.

Проектирование. Конструкторы создают проект нового изде­ лия — соответствующие САПР- и PDM -решения являются инте­ гральной частью PLM -решения. При проектировании используется вся необходимая дополнительная информация, поставщиками кото­ рой являются PLM-модули, включая факторы, связанные с после­ продажным обслуживанием изделия, информация о предпочтениях заказчика, данные о производственных возможностях и т. д.

Определение источников поставок (PLM-sourcing). Отдел закупок должен провести предварительную работу по поиску источников приобретения необходимых для производства изделия деталей, мате­ риалов, компонентов, оборудования и т. д. Задача систем PLM — предоставить достоверные данные о доступности тех или иных деталей/компонентов/материалов, их стоимости, потенциальных по­ ставщиках и возможных альтернативных источниках.

Производство. В соответствии с определенными на этапе проек­ тирования спецификациями и с использованием полученных на эта­ пе поставок деталей и материалов производится продукт. Реализо­ ванные в PLM специальные методы контроля качества позволяют га­ рантировать соответствие производимого изделия заданным специ­ фикациям.

Дистрибуция. Готовое изделие поставляется либо дистрибьютору, который размещает его на своем складе до поступления соответст­ вующего заказа, либо непосредственно заказчику. Полученные из системы PLM исторические данные о потребностях рынка помогают производителю свести к минимуму число уровней инвентаризации готовой продукции.

Техническая поддержка и обслуживание. На этом этапе выполня­ ются техническое сопровождение, обслуживание и ремонт — в тече­ ние гарантийного срока или как дополнительно оплачиваемый сер­ вис. PLM позволяет учесть различную информацию об изделии, посту­ пающую на этом этапе жизненного цикла, при разработке последующих проектов и тем самым способствует повышению привлекательности продукции для клиентов.

В PLM доступ к данным организован на ролевой основе. Система позволяет предоставлять пользователю информацию в форме, соот­

ветствующей выполняемым им функциям в жизненном цикле изде­ лия: трехмерные модели, схематические диаграммы, инженерные спецификации (bill of materials — BOM), календарные планы или прогнозы на основе анализа требований рынка. Этим обеспечива­ ется работа каждого пользователя в привычной ему среде. Так, на­ пример, конструкторы и технологи могут использовать САПР (CAD/CAM/CAE), а сотрудники маркетингового подразделения по­ лучать из системы представление трехмерной сборки, пригодное для размещения в рекламной брошюре. С помощью информации, кото­ рую интегрирует система PLM, даже не обладая специальными тех­ ническими знаниями, сотрудники отдела закупок смогут заниматься поиском нужных деталей и выбором оптимальных каналов поставки непосредственно поданным, поступающим из конструкторских под­ разделений.

Важным преимуществом системы PLM, объединяющей все структурные подразделения предприятия, является возможность ре­ шения многих проблем на этапе проектирования. В результате появ­ ляется возможность увязать проект со сложностями производствен­ ного цикла и задачами закупок, что позволит сохранить оптимальную цену и высокое качества продукции.

Другая характерная черта PLM — эффективная работа с постав­ щиками, внешними контрагентами и смежниками за счет безбумаж­ ных форм обмена информацией.

Знания проблем технического сопровождения готовой продук­ ции, ее гарантийного или платного обслуживания оказывают влия­ ние на последующие проекты. PLM предоставляет производителю возможность получения таких данных, их анализ и устранение выяв­ ленных проблем в следующих проектах. Это позволяет удовлетворять запросы клиентов, повысить имидж и конкурентоспособность про­ изводителя.

В целом, преимущества, которые дает PLM -решение, можно сформулировать следующим образом:

•ускорение вывода новой продукции на рынок благодаря при­ влечению к процессам проектирования в реальном времени всех за­ интересованных участников, включая внешних поставщиков и заказ­ чиков;

•совершенствование характеристик разрабатываемой продукции

иповышение качества, обнаружение недостатков и ограничений проекта на самых ранних стадиях;

•увязка проектирования и производственных процессов — инже­ неры-технологи становятся интегральной частью команды проекти­ ровщиков, благодаря чему проект сразу создается с учетом специфи­

ки производственного процесса, включая тестирование, контроль ка­ чества и т. д.;

•возможность учета и использования опыта других проектов;

•реализация новой бизнес-модели «виртуального предприятия» —

кпроцессу проектирования и производства привлекаются поставщи­ ки, либо работы определенного этапа жизненного цикла продукции передаются на аутсорсинг внешним компаниям.

3.3. МОДЕЛИ ГИБКОГО АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЗАВОДА

Одним из перспективных направлений развития АСУП является создание гибких автоматизированных заводов (ГАЗ), развитие кото­ рых началось в 80-е годы XX в. Это особенно важно при быстром и су­ щественном изменении спроса.

За рубежом такие системы называют компьютерными интегриро­ ванными производствами (КИП), а в оригинале — Computer Integrated Manufacturing (CIM). Встречается и название «завод будущего» — Factory Of Future (FOF).

Под гибким автоматизированным заводом понимают автоматизи­ рованную систему, обеспечивающую выпуск продукции при опера­ тивно изменяющемся рыночном спросе и работающую — в силу вы­ сокой степени автоматизации процессов производства и управле­ ния — при ограниченном количестве обслуживающего персонала.

По экспертным оценкам, ГАЗ позволяет:

1) повысить производительность труда в 8—10 раз, выпуск про­ дукции на единице площади — 1,5—2 раза;

2) снизить длительность производственного цикла в 2—10 раз, а договорного срока заказов в 8—10 раз;

3) увеличить коэффициент использования оборудования на

30 -40 %;

4) повысить коэффициент использования материалов за счет ис­ пользования малоотходных технологий до 0,85—0,9.

Существенной новизной таких систем является высокий уровень интеграции различных процессов. Вместе с тем надо отметить высо­ кую трудоемкость создания подобных систем. Отсюда следует обра­ тить особое внимание как на экономическую целесообразность по­ строения, так и на методологию создания подобных систем.

Общая схема ГАЗ представлена на рис. 3.5.

ГАЗ является одним из классов гибкого автоматизированного производства. В нем выделяется родовое понятие «гибкая производ­ ственная система», позволяющее произвести классификацию.

По уровням организационной структуры выделяют гибкий про­ изводственный модуль (ГПМ), гибкий автоматизированный участок (ГАУ), гибкую автоматизированную линию (ГАЛ), гибкий автомати­ зированный цех (ГАЦ), гибкий автоматизированный завод.

По ступеням автоматизации различают гибкий производствен­ ный комплекс (ГПК) и гибкое автоматизированное производство (ГАП).

Таким образом, ГАП, а следовательно, и ГАЗ — гибкая производ­ ственная система, состоящая из одного или нескольких ГПК, объеди­ ненных автоматизированной системой управления производством и транспортно-складской системой и осуществляющая автоматизиро­ ванный переход на изготовление новых изделий, основанный на ав­ томатизированной системе научных исследований (АСНИ), системе автоматизированного проектирования (САПР) и автоматизирован­ ной системе технологической подготовки производства (АСТПП).

Приведем краткую характеристику ГАЗ.

1. Основной целью ГАЗ является интенсификация процессов производства путем оперативного перехода на выпуск новых изделий посредством автоматизированной перестройки программного обес­ печения системы. Для этого требуется иметь компьютерное управле­ ние соответствующим приводом (например, станки с программным управлением).

2. Ускорение процесса перехода требует автоматизации техноло­ гической подготовки производства (АСТПП), что, в свою очередь, вызывает необходимость автоматизации конструкторского проекти­ рования (САПР).

3. Для перехода на принципиально новые конструкции и техно­ логии требуется ускорить процедуру фундаментальных исследова­ ний, осуществляемых в автоматизированной системе научных иссле­ дований (АСНИ).

Известны следующие основные концепции ГАЗ.

1. Integrated Computer Aided Manufacturing (ICAM) — США.

2. European Strategic Planning for Research in Information Theory (ESPRIT) — страны—участницы Европейского экономического со­ общества (ЕЭС).

3. Гибкий автоматизированный завод (ГАЗ).

Сравнительные характеристики концепций приведены в табл. 3.1. Все концепции построены по одной схеме: выявление состояния «как есть» («as is») и недостатков существующего состояния, форми­