Содержание к диссертации
Введение 6
1. Анализ существующих автоматизированных систем технологической
подготовки производства 18
Этапы развития автоматизированных систем ТПП 18
Рынок информационных технологий для промышленных предприятий 26
Проблемы внедрения автоматизированных систем проектирования
и управления 29
2. Методология автоматизации технологической подготовки
производства 40
2.1. Организационно-технические особенности технологического отдела
предприятия 40
2.1.1.Цель, назначение и организационная структура ОГТ 41
2.1.2.Основные функции технологического отдела .. 51
2.1.3.Особенности методологии инженерного проектирования
технологических процессов 57
2.2. Организация автоматизированной системы ТПП 63
2.2.1.Системность в управлении проектированием 66
2.2.2.Организационное обеспечение внедрения новых технологий 69
2.2.3.Создание сетевой структуры управления 70
2.2.4.Единство информационной базы 75
2.2.5.Переход от централизованной обработки данных на ИВЦ к
децентрализованной 79
2.2.6.Реализация принципа "хозяина" информации 81
2.2.7.Реализации принципа "вынужденности" 83
2.2.8.Внедрение новых технологий 85
2.2.9.Автоматизация процессов кодирования информации 86
2.2.10.Модульность системы 87
2.2.11.Внедрение процессов стандартизации 90
2.2.12.Типовость разработки 92
2.2.13.Единство организационного и информационного аспектов
управления проектированием 92
2.2.14.Реализация обратной связи 93
2.2.15.Контроль инженерных изменений 93
2.2.16.Развитие процессов формирования информации в запросном
режиме 96
2.2.17.Развитие процессов принятия решений по отклонениям 96
2.2.18.Эволюционный переход к "безбумажной" технологии 97
2.2.19.Полнота обеспечения новых технологий эксплуатационной
документацией 99
2.2.20.Выбор эволюционного пути модернизации системы управления
проектированием 100
2.2.21.Персонификация системы управления проектированием 101
2.2.22.Высокий уровень надежности функционирования 101
2.2.23.Учет психологических факторов 102
3. Основные направления автоматизации технологической подготовки
производства 104
3.1. Совершенствование управлением ТПП 104
3.1.1 .Формирование подлинника информационной базы по
технологической подготовке производства на предприятии 107
3.1.2.Автоматизация проведения изменений 109
3.1.3.Подготовка корректировки подлинника информационной базы 114
3.1.4.Корректировка подлинника информационной базы 116
3.1.5.Автоматизированный контроль полноты проведенных изменений в
технологической документации 118
3.2. Основные направления автоматизации технологической подготовки
производства 119
Формирование и ведение информационной базы на магнитных носителях сервера ОГТ, создаваемых в других подразделениях предприятия 125
Создание и ведение ИБ на магнитных носителях с данными о техпроцессах изготовления продукции 137
3.4.1.Назначение и характеристика задачи 137
3.4.2.Первоначальное создание подлинника информационной базы с
нормативно-справочными данными 143
3.4.3.Корректировка подлинника информационной базы с нормативно-
справочными данными 146
3.4.4.Первоначальное формирование подлинника информационной базы с
техпроцессами изготовления продукции 147
3.4.5.Запись на магнитные носители информации о требуемых
материальных ресурсах для выполнения операции 154
3.4.6.Запись на магнитные носители информации с содержанием переходов в технологической операции и требуемых для их выполнения
инструментальных ресурсов 157
3.4.7.Корректировка подлинника информационной базы с техпроцессами
изготовления продукции 159
3.4.8.Контроль актуальности состояния подлинника информационной
базы с техпроцессами изготовления продукции 166
3.4.9.Просмотр и печать информации 169
3.4.10.Организационная, функциональная и информационная структура
задачи 172
Формирование сводных ведомостей о применяемости компонент технологических процессов в изделиях 174
Информационная и функциональная структура модернизированной системы ТПП 176
Состав, содержание и очередность проведения работ по созданию информационной базы автоматизированной системы ТПП 191
3.8. Факторы повышения эффективности проектирования в
технологической подготовкой производства 196
Заключение. 204
Список литературы 207
Приложение. 211
Введение к работе
Вопрос о переходе на новые технологии в области автоматизации наиболее остро встает сейчас перед крупными промышленными предприятиями и объединениями. Причин здесь несколько: моральная и физическая изношенность парка машин, в большинстве случаев представляющих собой крупные вычислительные центры на базе мэйнфреймов типа ЕС ЭВМ, неадекватность программного обеспечения - часто используется программное обеспечение, созданное 10-15 лет назад, отсутствие локальных сетей, а в связи с этим - возможности быстрого доступа к необходимой информации и т.д.
Сегодня стало крайне сложно получать достоверные данные о текущем состоянии предприятия без информационной поддержки. Как правило, для анализа ситуации используются данные, полученные за какой-либо период (обычно месяц или квартал) либо по целевым запросам, подготовка которых также требует большого количества времени. Это приводит к тому, что в момент получения информация уже не отражает текущего состояния.
Для того чтобы реально управлять предприятием в современных условиях, необходимо вести мониторинг производственного и обеспечивающих производство процессов. Иметь быстрый доступ к архивам документов, проектной и технической документации, технологическим картам производственных процессов. Получать информацию о загрузке рабочих мест, перемещении материалов по участкам производства, расходе рабочего времени, проводить непрерывную инвентаризацию, регистрировать изменение размеров запасов материалов, готовой продукции, незавершенного производства и, наконец, детально классифицировать затраты.
Чтобы соответствовать требованиям сегодняшнего дня, процесс автоматизации управления предприятием необходимо рассматривать в комплексе, как систему взаимосвязанных конструкторских, расчетных и технологических программных инструментов на всех стадиях разработки проекта. Такой подход не только существенно сокращает сроки разработок, сводит к минимуму конструк-
7'
торские ошибки, но и позволяет кардинально изменить подходы по подготовке производства.
Технологическая подготовка производства (ТПП) является узловой подсистемой в системе проектирования и управления промышленным предприятием. ТПП включает в себя функции по определению конфигурации исходных заготовок для изготовления деталей и сборочных единиц (ДСЕ), проектированию технологических маршрутов, технологических процессов (ТП) и специального технологического оснащения, формированию требований для их реализации, разработке технически обоснованных материальных и трудовых норм, внедрению запроектированных ТП и технологического оснащения в производство, нормализации и унификации технологического оснащения в соответствии с разработанной конструкторской документацией.
Исходной информацией для ТПП являются сведения о конструкторской документации по изготовляемой продукции, о структуре действующих производственных мощностей предприятия, номенклатуре материальных ресурсов, разрешенных к использованию на данном предприятии и т.п.
В результате функционирования подсистемы ТПП формируется технологическая документация, которая является, с одной стороны, директивной основой производственным рабочим в части последовательности и характера выполнения процедур при изготовлении продукции, а, с другой стороны, является официальной первичной основой для расчета различных технико-экономических показателей деятельности производственных подразделений, формирования им плановых заданий.
Необходимо отметить, что в процессе ТПП производится обработка десятков, а на средних и крупных предприятиях, и многих сотен тысяч данных для достижения требуемых результатов. При этом существуют довольно жесткие требования по актуальности, достоверности, оперативности и форме представления выходных данных. Любое нарушение этих требований может привести к самым серьезным последствиям в производственно-хозяйственной и технико-экономической деятельности предприятия. Отечественная и зарубежная практика доказала, что наиболее эффективным вариантом решения указанных проблем является автоматизация процессов проектирования и управления ТПП.
За последние десятилетия работы в этом направлении получили значительное развитие. На большинстве предприятий получили широкое распространение системы автоматизированного проектирования (САПР), которые решают многие проблемы технологического проектирования. К ним относятся задачи определения припусков на механическую обработку, операционных технологических размеров, режимов резания, формирования алгоритма обработки поверхностей, определения оптимальных размеров инструмента, формирования с помощью ЭВМ технологических карт процессов обработки детали методом холодной и горячей штамповки, задачи оптимального раскроя материала, разработки управляющих программ для ЧПУ и многие другие.
Как правило указанные программные продукты разрабатывались специализированными и научно-исследовательскими организациями как типовые для использования их на многих промышленных предприятиях и предъявляли специфические требования к структуре и форме представления входных данных на машинных носителях, необходимых для их функционирования. В то же время на промышленных предприятиях, как правило, уже существовали ранее созданные информационные базы (ИБ) на машинных носителях, обеспечивающие потребности работы предприятия, которые по многим своим параметрам не удовлетворяли требованиям к входной информации САПР. В связи с этим на предприятиях, где использовались САПР технологического назначения, неизбежно возникали проблемы создания различного рода интерфейсов для формирования единой информационной структуры между разнообразными программными средствами. Сложность решения этих проблем зачастую приводит к локальному функционированию САПР в общей информационной системе предприятия и организации параллельных процессов создания технологических ИБ, содержащих дублирующие данные для решения задач в других информационных системах.
Действующей директивной нормативно-технической документацией (ГОСТ, РТМ и т.д.) детально регламентированы организационные и функциональные процессы создания и ведения подлинников и копий технологической документации на бумажных носителях. В то же время практически отсутствуют методологические разработки по организации технологических процессов
формирования соответствующих ИБ на машинных носителях и их корректировки, реализации процессов контроля полноты и актуальности содержащихся в них информации. Наличие такой ситуации вынуждает работников предприятий самостоятельно разрабатывать указанные методологические материалы, качество и реализация которых не всегда в полной мере отвечает поставленным целям.
Также актуально перед предприятиями стоят вопросы автоматизированного контроля полноты внесенных изменений в ИБ с данными технологического характера по результатам проведенных корректур в конструкторской документации, в классификаторах информации. Эффективная методология и реализация данной проблемы окажет положительное влияние на качество и состояние актуальности информации по ТПП. Необходимо также решение проблемы по организации архива проведенных изменений в ИБ, формирование "сигнальной" информации о необходимости проведения взаимосвязанных корректур ИБ в других подразделениях, использующих в качестве входной информации данные по ТПП.
Не вызывает сомнений утверждение, что решение указанных выше проблем, а также повышение уровня сервиса и комфортабельности работы технологов с программными продуктами, реализация в полном объеме проблем автокодирования данных, расширение возможностей формирования требуемых данных в запросном режиме создаст реальную основу для инициации процессов по дальнейшему проведению работ в направлении автоматизации проектирования и управления ТПП.
Возросшая теоретическая и практическая значимость проблемы, недостаточность ее разработанности на данном этапе развития, а в ряде случаев отсутствие постановки важных вопросов, определили выбор темы.
Предмет и объект исследования.
О масштабах и стоимости технологических работ в машиностроении можно судить по следующим статистическим данным [11]. До 75% предприятий машиностроительной и приборостроительной промышленности выпускают продукцию, которая по своему характеру является серийной, мелкосерийной и индивидуальной. В течение года на каждом из таких предприятий выполняет-
ся до нескольких сотен заказов на новые изделия. При этом номенклатура деталей только для механической обработки достигает по отдельным изделиям 150 тыс. и более наименований.
Ввиду того, что удельный вес типовых технологических процессов в машиностроении не велик и не превышает 10-12%, подготовка к запуску каждого нового изделия начинается почти заново.
Еще хуже обстоит дело с проектированием и изготовлением оснастки, трудоемкость которых составляет до 80% от общей трудоемкости технологической подготовки производства. Это обусловлено тем, что не более 20% необходимой оснастки поставляется централизовано, а остальная (около 80%) проектируется и изготавливается силами предприятий, отвлекая от основного производства большие мощности.
В среднем при запуске в производство нового изделия на каждую тысячу деталей следует разработать свыше 15 тыс. листов различной технической документации и изготовить до 5 тыс. различных видов приспособлений и инструментов, что надолго задерживает освоение изделий в производстве, укорачивает срок жизни машин и приборов, приближая этап их морального старения.
Все возрастающая номенклатура выпускаемых изделий машиностроения с одновременным усложнением их конструкций и технологии изготовления увеличивает из года в год объем проектных, конструкторских и технологических работ по освоению новой продукции и требует создание новых проектных организаций. Это ведет к созданию диспропорции в составе работающих в сферах проектирования и производства.
Совершенно очевидно, что старые методы проектирования уже детально отработаны и не могут явиться полноценным источником для изыскания новых резервов. Теперь уже нельзя представить решение задачи комплексной автоматизации производственных процессов без полной перестройки деятельности технолога, связанной с отмиранием установившихся функций и традиций и с приобретением новых профессиональных знаний и навыков на базе всестороннего использования современных информационных технологий.
Сам характер деятельности ИТР указывает также на необходимость первоочередного развития работ в области автоматизации проектирования. Результаты ряда исследований показали [12], что из времени, затрачиваемого на проектирование, только 10% уходит на творческое мышление, остальные 90% — на поиск нужной информации, на выполнение и оформление результатов, что может быть выполнено автоматически вычислительными машинами, чертежными автоматами и другими устройствами значительно скорее и качественнее, чем человеком. Необходимость автоматизации процессов умственного труда, связанных с инженерной деятельностью, вызывается и постоянно увеличивающимся в огромных масштабах объемом информации.
Кроме того, формирование единого информационного пространства на предприятии, в котором взаимосвязаны все подразделения, дает возможность своевременно обеспечивать управленческий персонал на всех уровнях информацией, необходимой для регулирования хода производственного процесса и выполнения оперативных планов и календарных графиков, полностью освободив этот персонал от участия в составлении оперативной информации.
В качестве примера реализации рассматривается формирование информации о технологических процессах (ТП), которая является одной из важных задач по улучшению оперативного управления ТПП. На основе сформированной информации различные подразделения предприятия могут использовать ее для решения своих задач таких, как загрузка оборудования, определение себестоимости детали, подетальные и пооперационно-трудовые нормативы и т.п.
Цели и задачи исследования.
Целью диссертационной работы является разработка структуры и последовательности проведения работ по созданию и ведению распределенных ИБ автоматизированной системы ТПП. При этом основными задачами являются формализация процессов первоначального формирования ИБ, последующего отражения в них всех необходимых изменений и реализации контрольных процедур, обеспечивающих достоверность, полноту и актуальность, а также ин-
формационную взаимосвязь подсистемы ТПП с другими подсистемами предприятия.
Достижение поставленной цели потребовало решения следующих задач:
анализа особенностей методов и подходов к проблемам автоматизации ТПП с применением различных вычислительных средств;
выбора и обоснования основных принципов и требований, с учетом которых должно осуществляться построение информационной системы автоматизированной ТПП;
определения последовательности работ по созданию ИБ ТПП и внесению в них изменений для обеспечения достоверности, полноты и актуальности данных;
контроля полноты внесенных в ИБ ТПП изменений в результате проведенных корректур внешних входных ИБ;
формирования сигнальной информации для проведения зависимых (порожденных) изменений в других подразделениях предприятия;
определения функциональной и информационной структуры АРМов в технологических подразделениях предприятия;
разработка базового варианта программного обеспечения для решения определенных темой задач и внедрение его на промышленных предприятиях Свердловской области.
Поставленная цель и задачи определили логику и структуру диссертации.
Логика и структура диссертации.
В данном проекте приведено описание основных технологических процессов по модернизации системы проектирования в отделе главного технолога (ОГТ) с использованием средств вычислительной техники и современных технологий.
Содержание материала в данном проекте включает в себя:
описание характеристики ОГТ, его организационной и функциональной
структуры;
обоснование основных направлений модернизации системы проектирования и управления в ОГТ;
первоочередные функции проектирования, которые должны быть автоматизированы в процессе проведения данной работы;
по каждой этой функции содержится следующая информация:
ее назначение и характеристика;
анализ результатов ее автоматизации за прошедшие периоды времени;
входная информация, в т.ч. и формируемая в других подразделениях предприятия, необходимая для ее реализации;
описание процедур, выполняемых в подразделениях ОГТ в процессе ее эксплуатации;
выходная информация, формируемая в процессе выполнения данной функции управления;
функциональная и информационная структура АРМа технолога-разработчика;
взаимообмен информационными потоками между ОГТ и другими подразделениями предприятия;
состав и очередность оргтехмероприятий, требуемых для проведения в процессе модернизации системы проектирования;
факторы экономической эффективности от модернизации системы проектирования в ОГТ.
В первой главе "Анализ существующих автоматизированных систем " на основании литературных данных сделан обзор существующих подходов к проблеме автоматизации ТПП. Рассматриваются существующие методы автоматизации ТПП с применением современных информационных технологий. Проведен анализ результатов использования на практике наиболее популярных пакетов прикладного программного обеспечения по автоматизации процессов ТПП и эффективности их реализации.
Проведенное исследование позволило определить основные проблемы, возникающие в процессе автоматизации ТПП, связанные, прежде всего, с созданием и ведением на машинных носителях ИБ с данными о технологической
документации, с осуществлением процессов внесения изменений в эти ИБ и обеспечением соответствующих контрольных функций по их реализации, а также проблемы интеграции технологической информации на машинных носителях с ИБ, формируемыми в других подразделениях предприятия, и корреспонденции проводимых в них изменений.
Во второй главе "Методология автоматизации технологической подготовки производства" посвящена вопросам формулирования принципов и требований для построения информационной базы данных автоматизированной системы ТПП. Исследуются основные информационные потоки на предприятии, в которых технологический отдел предприятия является одним из важных элементов по формированию единого информационного пространства производства.
В третьей главе "Основные направления автоматизации технологической подготовки производства" рассматриваются вопросы реализации последовательности выполнения работ по формированию и ведению ИБ ТПП на основе предложенных принципов и требований. Определена роль подразделений ОГТ в автоматизированной системе ТПП и в формировании информационной структуры технологического отдела предприятия. В качестве примера реализации описывается состав основных функций по формированию и ведению ИБ о технологических процессах изготовления изделий.
Научная новизна теории.
Несмотря на большую историю развития теории технологического проектирования, в основном проблему разработки технологических процессов решали на локальном уровне. Решая различные специфические задачи технологического проектирования, совсем не учитывалось (или учитывалось частично), что ТПП является объектом управления и должно рассматриваться в едином комплексе управления предприятия.
Сквозная технология автоматизированного проектирования не может считаться глубоко интегрированной, если она оторвана от последующей техноло-
гической подготовки производства. К современным автоматизированным системам ТПП для промышленных предприятий предъявляются повышенные требования к универсальности, комплексности и интегрируемости. Кроме того, они должны быть просты в адаптации и эксплуатации и т.п. Однако существующие системы часто не отвечают в полной мере этим требованиям из-за стремления разработчиков к максимальному уровню автоматизации процесса проектирования технологии, что не может быть достигнуто для всего многообразия объектов технологической подготовки производства. Решение этой проблемы возможно только в сочетании современных способов организации диалоговых режимов проектирования и реализации автоматизированных процедур для конкретных функциональных задач.
Научная новизна диссертационного материала состоит в следующем:
разработаны технологические процессы по созданию, подготовке изменений и корректировке распределенных ИБ с данными ТПП, основанные на формировании подлинника этих данных на машинных носителях, ведении архива изменений и подготовке "Извещений об изменении";
разработаны и формализованы контрольные процедуры при первоначальном формировании и последующем внесении изменений в подлинник ИБ с данными технологического характера, обеспечивающих достоверность, полноту и актуальность информации на машинных носителях;
на основе процесса формирования "сигнальной" информации о необходимости внесения изменений в подлинник ИБ ТПП по причине конструкторских изменений разработана автоматизированная система по созданию технологических "Извещений об изменении", обеспечивающая процессы корректировки соответствующих подлинников технологических ИБ, а также процессы взаимосвязи проводимых технологических изменений с внешними ИБ, формируемыми в других подсистемах предприятия;
определены информационно-функциональные структуры АРМов персонала отдела главного технолога (ОГТ), обеспечивающих решение поставленных выше проблем.
Практическая ценность.
Практическая ценность результатов работы состоит в следующем:
результаты данного диссертационного исследования использовались при разработке и внедрения проекта по автоматизации системы ТПП на промышленных предприятиях Свердловской области, что подтверждается соответствующими актами;
достигнутый уровень формализации и типизации технологических процессов решения поставленных проблем, модульная структура функционального и программного обеспечения позволяют эффективно адаптировать данный проект для внедрения его на других промышленных объектах.
Достоверность работы.
Достоверность научных результатов и выводов обоснована практическим
внедрением в производство предложенных решений и достижением при этом
поставленных целей.
Апробация работы.
Результаты исследования послужили основой для разработки базового варианта технорабочего проекта "Автоматизированная информационная система "Технология" (АИСТ)" и его адаптации к организационно-функциональной структуре конкретных предприятий. В настоящее время описанная система по формированию и ведению информационной базы по технологическим процессам изготовления изделий находится в различных стадиях эксплуатации на ряде крупных промышленных предприятий: ГП "Вектор", ОАО "Турбомоторный завод", Свердловский Путевой Ремонтно-Механический Завод, Камышловский Электротехнический завод.
Публикация результатов исследования.
По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ: 1. А.В. Милохов, А.Н. Падерин. Автоматизация задач технологической подготовки производства в рамках АСУ машиностроительного предприятия // Ин-
формационный листок № 997-95-Екатеринбург: ЦНТИ, 1995 - 4 с. ;
А.В. Милохов, А.Н. Падерин. К вопросу о формировании информационной базы на магнитных носителях о техпроцессах изготовления деталей и сборочных единиц // Конструирование и технология изготовления машин: Сб. науч. трудов ММФ - Екатеринбург: УГТУ,1995 - С. 13-15;
А.Н. Падерин. Автоматизация задач технологической подготовки производства // Информационный листок № 995-96 - Екатеринбург: ЦНТИ, 1996-4 с;
А.В. Милохов, А.Н. Падерин. Автоматизированная информационная система разработки и ведения конструкторской документации «АИСКД» // Вестн. УГТУ-УПИ - Екатеринбург: УГТУ, 1997 - №3 - С. 131 -134.
Д.Г. Лохнев, А.Н. Падерин Автоматизированные системы управления системой сбыта для промышленных и торговых предприятий// Информационный листок № 337-97- Екатеринбург: ЦНТИ, 1997- 2 с;
А.Н. Падерин. Информационные технологии для промышленных предприятий // Информационный листок № 383-97-Екатеринбург:ЦНТИ- 1997-4 с.
Структура и объем работ.
Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения, изложенных на 211 страницах машинописного текста, содержит 26 рисунков, 12 таблиц, содержит 53 наименования отечественной и зарубежной литературы, приложения, включающее акты внедрения.
