Управление инструментальным обеспечением предприятия подшипниковой промышленности на базе интегрированной информационной системы Бобырев, Сергей Владимирович

Введение к работе

Актуальность проблемы определяется факторами:

Рыночный - современный промышленный рынок заставляет машиностроительные предприятия увеличивать и менять номенклатуру, оперативно адаптируя продукцию к специфическим требованиям заказчиков. Это существенно увеличивает номенклатуру инструмента и непрерывно изменяет порядок его изготовления, что при существующих системах управления инструментальным обеспечением (ИО) приводит к хаотическому, не - оптимальному выбору инструмента. Производственный - создание компьютерно - интегрированного производства (СІМ) требует применения для управления инструментальным обеспечением компьютерных систем, интегрированных в общую систему управления предприятием, предъявляя к к ним все более жесткие требования в отношении таких системных свойств как гибкость, адаптивность, информационная надежность. Информационный - современное производство функционирует в условиях "информационного взрыва". При этом стоимость поиска информации, необходимой для оптимального управления, нелинейно возрастает. Это приводит к использованию случайно выбранных материалов и технологий и снижает конкурентоспособность продукции. Социально-исторический - остановка производства в России нарушила традиционный процесс передачи знаний от опытных специалистов к молодым. Это выдвигает повышенные требования к дружественности систем управления и к системам обучения.

В этих условиях ИО, как важнейшая составляющая подготовки производства, является определяющим в создании конкурентоспособной продукции. Совершенствование ИО и разработка передовых методов управления им становится вопросом выживания предприятия в условиях рынка. Несмотря на наличие богатого практического опыта и определенной теоретической базы как на системном уровне современной проблематики ИО, так и на уровне процессов, современные системы управления ИО по комплексу системных свойств: гибкость, адаптивность, информационная надежность не отвечают ужесточившимся современным требованиям, что вызвано недостаточной разработанностью теоретических основ построения таких систем для новых условий.

Проблемы управления ИО особенно остро стоят в подшипниковой промышленности. Это обусловлено тем, что освоение производства даже одного нового типа подшипника для быстрого захвата освободившегося сегмента рынка требует оперативного изготовления и поставки большой номенклатуры специального прецизионного сложнопрофильного инструмента. В этих условиях ИО обрабатывает значительное количество внеплановых срочных заказов.

Цель работы состоит в повышении эффективности инструментального обеспечения подшипникового предприятия в современных рыночных условиях при увеличении номенклатуры, снижении серийности и сроков освоения новой конкурентоспособной продукции на основе автоматизации управления процессами производства и обеспечения инструментом на базе интегрированной информационной системы.

Задачи исследования.

Теоретические исследования: провести анализ информационной среды ИО подшипникового предприятия и на его основе определить наиболее перспективные направления организации компьютерной поддержки управления ИО; разработать логику функционирования системы компьютерной поддержки при решении задач автоматизации управления процессами производства и обеспечения инструментом; создать основы описания и классификации объектов, связей, процессов, целей и задач ИО для их представления в интегрированной информационной системе.

Моделирование: разработать компьютерно - ориентированные модели управления ИО в целом и отдельных лимитирующих процессов проектирования, изготовления и эксплуатации специального инструмента.

Разработка: сформулировать критерии оценки эффективности системы компьютерной поддержки для решения задач ИО; разработать систему описания и классификации объектов ИО, обеспечивающую представление в компьютере любой информации, касающейся ИО, группирование и классификацию объектов ИО для организации их поиска в информационных базах и определения логики их обслуживания при решении задач управления инструментальным обеспечением; формальное представление целей и задач управления ИО.

Экспериментальные исследования: исследовать эффективность предложенных методов управления ИО в целом в условиях реального подшипникового производства; определить условия эффективного использования разработанных методов управления процессами проектирования, изготовления и эксплуатации специального инструмента.

Внедрение результатов: практически реализовать разработанные методики управления ИО, внедрить доведенные до уровня компьютерных программ результаты диссертации на подшипниковом предприятии, использовать методики подготовки пользователей интегрированной информационной системы в учебном процессе вуза.

Методы и средства исследования. Методологической основой исследования явился системный подход. Теоретические исследования выполнены с привлечением положений теории управления, теории информации, теории сложных систем, логистики, теории резания, технологии машиностроения. В экспериментальных исследованиях и программных реализациях использованы современные информационные технологии, компьютерное моделирование, статистика и теория эксперимента.

Научная иопизнп работы. На основании комплексных теоретических и экспериментальных исследований и внедрения их результатов решена актуальная научная проблема, связанная с созданием научных основ управления ИО подшипникового предприятия на базе интегрированной информационной системы.

Наиболее существенными научными результатами являются:

1. Предложен и обоснован новый подход в рассмотрении ИО как человеко-машинной системы применительно к новым требованиям со стороны международного промышленного рынка, современных кбнцепций управления предприятием, условий «информационного взрыва», повышенным требованиям к подготовке специалистов. При этом система управления инструментальным обеспечением рассматривается как часть системы конкурентной борьбы предприятия и управляется по критериям конкурентоспособности основной продукции, а для службы ИО выступает в качестве интеллектуального партнера, обеспечивая системное решение всех задач ИО, охватывая весь жизненный цикл инструмента.

2. Разработаны методы классификации, описания и представления объектов, связей и процессов ИО, отличающиеся использованием неиерархического представления объектов на основе частично упорядоченного множества, что позволяет повысить эффективность автоматизированного поиска и выбора объектов в системе, учитывая одновременно несколько классификационных признаков при управлении как ИО в целом, так и отдельными лимитирующими процессами проектирования, изготовления и эксплуатации инструмента.

3. Разработана информационная компьютерная имитационная модель ИО подшипникового предприятия, отличающаяся тем, что метод представления объектов, связей и процессов может быть выбран пользователем в зависимости от решаемой задачи. Информационный обмен производится через единую систему данных, управляемую разработанным специальным процессором. Модель является основой для разработкі-х я^ики управления ИО и позволяет прогнозировать поведение ИО после конкретных управленческих решений, а также осуществлять много контурное планирование.

4. Построены модели основных лимитирующих процессов сложного формообразования поверхностей инструментов и методы их представления в интегрированной информационной системе.

4 5. Разработаны методы графического мониторинга процессов проектирования сложнопрофильных специальных инструментов для обработки и прецизионного измерения деталей подшипников.

ч\ 6. Создан комплекс информационно-технологических решений по построению интегрированной системы компьютерной поддержки ИО, отличающийся системным использованием процессора управления и защиты данных, пакета программ проектирования процессов механической и

и физико- технической обработки, экспертных систем, элементов естествен ноязычного интерфейса "человек-система", графического мониторинга всех этапов жизненного цикла инструмента.

Практическая ценность работы. Предложенные решения позволяют обеспечить повышенную эффективность управления ИО за счет улучшения межзадачного информационного обмена, формализации целеуказания, использования комплексных критериев эффективности управления ИО и организовать управление ИО по критериям конкурентоспособности основной продукции предприятия. Система управления ИО, построенная с использованием данных решений, отличается гибкостью, адаптивностью, хорошей наблюдаемостью, управляемостью, интерактивностью и дружественностью к пользователю.

На основании исследований, выполненных в условиях реального подшипникового предприятия, разработаны программные продукты - классификаторы объектов ИО по российским и международным стандартам, экспертные системы, система геометрического моделирования и мониторинга и автоматизированные рабочие места (АРМ) 15 типов, поддерживающие управления ИО в целом, процессы проектирования специальных инструментов, моделирование процессов формообразования, управление процессами автоматизированного прецизионного измерения обработанных деталей подшипников.

Комплексное использование данных разработок позволяет создать компьютерно-интегрированное инструментальное обеспечение подшипникового предприятия, обеспечивая неантагонистические отношения подсистем в общем процессе комплектования инструмента, заготовки, технологического оборудования.

Реализация результатов работы

1. Внедрена система компьютерной поддержки ИО подшипникового
предприятия, включающая:

15 АРМ, поддерживающих все этапы жизненного цикла инструмента;

систему геометрического моделирования и мониторинга процессов формообразования и сложнопрофильного инструмента;

экспертные системы, поддерживающие принятие управленческих и проектных решений;

систему интерактивного проектирования специального инструмента.

2. Внедрен программный комплекс для автоматизированных прецизионных измерений деталей со сложными поверхностями с помощью трех-координатной измерительной машины.

3. Для подготовки инструментальщиков - пользователей интегрированной информационной системы внедрен образовательный программный комплекс, базирующийся на имитационной модели, интеллектуальном интерфейсе и реализующий в процессе обучения концепцию "виртуальной производственной реальности".

Апробация. Основные полученные результаты апробированы на;

1. Международной конференции "Комплексное обеспечение точности автоматизированных производств", Пенза, 29-30.05.95;

2. Заседании кафедры МСИ СГТУ, 24.06.96;

3. Международной конференции "Проблемы управления точностью автоматизированных производственных систем", Пенза, 25-26.06.96;

4. Международной научно-технической конференции "Прогрессивные методы получения и обработки конструкционных материалов и покрытий, повышающих долговечность деталей машин", Волгоград, 18-19.09.96;

5. Заседании кафедры МСИ СГТУ 24.09.96 г; „

6. Межрегиональной научной конференции "Проблемы рыночной экономики России", Саратов, 18-19.12.96;

7. Научно-методической конференции "Проблемы дистанционного
обучения", Саратов, 8-9.01.97;

8. Межрегиональной научно-технической конференции "Современные технологии в машиностроении", Пенза, 17-18.02.97;

9. Заседании кафедры МСИ СГТУ, 24.03.97;

10. Международной конференции "Точность автоматизированных производств (ТАП-97)", Пенза, 5-2.06.97;

11. Межрегиональной научно-технической конференции "Современные технологии в машиностроении", Пенза, 10.03.98;

12. Международной научно-технической конференции "Точность технологических и транспортных систем", Пенза, 4-5.06.98;

13. Международной научно-технической конференции "Системные
проблемы надежности математического моделирования и информацион
ных технологий", Сочи, 15-24.09.98.

14. Заседании кафедр "СВТП" и "НГиИГ" СГТУ, 12.04.99;

15. XX научно-методической конференции "Пути совершенствования образовательного процесса на основе современных педагогических технологий обучения, Саратов, 20-21.04.99.

16. V Международной научно-технической конференции "Точность и надежность технологических и транспортных систем", Пенза, 25.06.99.

17. Международной научно-технической конференции "Шлифабразив-99", Волжский, 6-11.09.99.

Результаты работы экспонировались на 2-й Всероссийской научно-технической конференции "Высшая школа России: конверсия и прогрессивные технологии", Москва, МАИ, 1996.

Публикации. По теме диссертации опубликовано в центральной печати 51 работа, в том числе 4 книги (в соавторстве и без).

Структура н объем. Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения и выводов. Содержит 415 страниц, из них 204 рисунка, список литературы из 299 наименований и приложение с документами, подтверждающими внедрение результатов.