Введение к работе
Актуальность проблемы. Начиная с середины 90-х годов практически все отечественные машиностроительные предприятия стали переходить к позаказному выпуску продукции, имеющей множество разновидностей.
Типичным примером позаказного выпуска продукции является производство металлорежущего оборудования, когда на основе требований заказчика к технологическим операциям, режимам резания, размерам обрабатываемых поверхностей, степени автоматизации, а также к вспомогательным системам, подсистемам и узлам порождается большое количество модификаций и исполнений даже в рамках одного семейства станков.
С переходом предприятий к позаказному выпуску продукции возникла необходимость в применении одной из базовых управленческих CALS (ИПИ)-технологии - технологии управления конфигурацией (УК).
Актуальность применения технологии УК определяется еще и тем, что в последние годы активно применяются конструкторские системы автоматизированного проектирования (САПР-К). Их применение, с одной стороны, сильно упростило задачу доработки и изменения конструкторской документации, а с другой стороны усложнило процесс отслеживания этих изменений. Поэтому потребовалось технология, которая обеспечивала бы строгое отслеживание, контроль и управление всеми изменениями в конструкции изделия.
Технология УК направлена на обеспечение качества изделия в процессе его разработки. Основными целями применения этой технологии при разработке изделий машиностроения являются:
максимальное удовлетворение предъявленных к изделию требований в ходе его разработки, выпуска и поддержки в течение всего жизненного цикла (ЖЩ;
обеспечение максимально возможного уровня унификации компонентов
конструкции и технической докуметвд^га||{ихд^ъШихках семейства
выпускаемых изделий и снижения на этой основе себестоимости продукции;
предоставление заказчику объективных доказательств выполнения требований на всех этапах ЖЦ.
В связи с этим становится актуальной задача разработки методического и программного обеспечения процессов формирования, отслеживания, контроля и управления данными о конфигурации изделия на стадиях проработки контракта, технического задания, конструкторской подготовки производства и изготовления.
Цель работы. Создание методического и программного обеспечения, ориентированного на повышение конкурентоспособности продукции машиностроительных предприятий за счет применения технологии управления конфигурацией.
Методы исследования. Исследования проводились с использованием методов теории графов, теории баз данных, а также основополагающих методов CALS: методологии функционального (IDEF0) и информационного моделирования (EXPRESS).
Научная новизна работы. В диссертации получены следующие новые научные результаты:
-
В результате анализа международных нормативных документов в области УК сформулированы корректные определения основных понятий, относящихся к этой технологии.
-
Разработано математическое описание конфигурации изделия в форме древовидного графа и матрицы смежности его вершин, на основе которого предложена методика и алгоритм синтеза конфигураций с учетом условий совместимости конструктивных компонентов.
-
Разработаны методики УК изделий машиностроения и общий алгоритм выполнения входящих в эту технологию процедур в PDM-системе на разных стадиях ЖЦ изделия, отражающий функциональные роли лиц участвующих в процессе УК.
4. На базе протокола применения, регламентированного стандартом ISO
10303-203, с учетом предложенных в диссертации методик и алгоритмов
разработана информационная модель (ИМ) процесса УК, содержащая ряд
специфических для УК информационных объектов (ИО) и атрибутов.
Практическая ценность. Созданный на базе разработанных методик,
алгоритмов и ИМ самостоятельно исполняемый программный модуль «PSS_CM»
позволяет в среде PDM-системы PDM Step Suite решать следующие задачи:
представление в общей базе данных об изделиях (ОБДИ) информации о семействе изделий и дополнительных компонентах, которые могут устанавливаться на разновидности изделия, выпускаемые по заказу потребителя;
формализация требований, декомпозиция требований по основным компонентам изделия, выделение объектов конфигурации (ОК) для последующего контроля выполнения требований, формирование и утверждение функциональной конфигурации (ФК) изделия;
выбор базовой конструкции изделия, анализ конструкторских решений по компонентам, выбор готовых решений, а также определение решений, требующих доработки конструкции или новой разработки;
сопоставление проектных характеристик заданным требованиям, формирование и утверждение проектной конфигурации (ПК) изделия;
описание экземпляра изготовленного компонента изделия, сопоставление его характеристик заданным требованиям, формирование и утверждение "физической " конфигурации (ФзК) изделия.
Программный модуль «PSS_CM» позволяет повысить качество разрабатываемого изделия за счет обеспечения целостности и документирования всех данных об изделии на каждой стадии ЖЦ, сократить затраты ресурсов предприятия за счет контроля их расходов, а также обеспечения максимально возможного уровня унификации изделий, сократить длительность и трудоемкость разработки изделия за счет автоматизации процедур согласования и утверждения предъявленных требований, сокращения времени доступа к конструкторско-
технологической и производственной информации, а также «прослеживаемости» всех шагов, связанных с внесением изменений.
Предложенные в работе методики, алгоритмы и программный модуль УК апробированы на примере разработки проекта металлообрабатывающего станка для решения конкретных задач заказчика.
В связи с необходимостью государственной регламентации технологии УК разработаны предложения по проекту национального стандарта РФ, регламентирующего базовые принципы управления конфигурацией промышленных изделий.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на следующих семинарах и конференциях:
III Международная научно-техническая конференция "Компьютерные технологии управления качеством продукции" (г. Королев, 2003);
V Международная конференция-форум "Применение ИЛИ (CALS)-технологий для повышения качества и конкурентоспособности наукоемкой продукции" (г. Королев, 2003);
Научно-практический семинар «Использование PDM-технологий для решения различных задач в ходе жизненного цикла изделия» (г. Королев, 2004);
VI Международная научно-практическая конференция "Применение ИПИ-технологий для повышения качества и конкурентоспособности наукоемкой продукции (ИПИ-2004)" (г. Москва, 2004).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, в том числе 2 без соавторов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы и приложений; содержит 176 страниц машинописного текста, 85 рисунков, 6 схем, 12 таблиц, 63 наименования литературы и 2 приложения.
