Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Состояние проблемы. Цель и задачи исследования 6
1.1 Актуальность построения единого информационного пространства предприятия 6
1.1.1 Историческая справка 15
1.1.2 Современные тенденции развития PLM 24
1.2 Методы создания ЕИП и внедрения комплексных автоматизированных систем 26
1.2.1. Методы разработки и внедрения PLM-решений 26
1.2.2. Практика построения ЕИП (обзор периодической печати) 34
1.2.3. Методы комплексной автоматизации в смежных областях (ERP) 36
1.3 Нормативная база создания ЕИП 39
1.3.1. Стандарты, регламентирующие создание АС 39
1.3.2. Стандарты, регламентирующие деятельность проектно-производственных подразделений 41
1.4 Комплексная автоматизация производства 48
1.5 Цели и задачи исследования 51
Глава 2 Исследование информационных потоков ОАО «Завод бурового оборудования» 54
2.1 Краткое описание завода 54
2.2 Предпосылки автоматизации конструкторско-технологических работ 56
2.3 Состояние предприятия на момент начала проекта 62
Глава 3 Формализованное описание производственного процесса 76
3.1 Описание номенклатуры изделий выпускаемых предприятием 77
3.2 Описание состава изделия 79
3.3 Описание технологической структуры предприятия 82
Глава 4 Разработка мероприятий по созданию единого информационного пространства 87
4.1 Унификация системы обозначения изделий 87
4.1.1 Теория и практика обозначения изделий 87
4.1.2 Разработка системы обозначения изделий для ОАО «ЗБО» 91
4.2 Формирование иерархической структуры данных 94
4.2.1 Объекты 94
4.2.2 Атрибуты 99
4.3 Систематизация инженерного документооборота 105
4.4 Разработка схемы электронного документооборота 108
4.5 Формирование единого представления электронных документов 123
5 Разработка регламентов и типовых процедур создания ЕИП 129
5.1 Регламенты 130
5.2 Автоматизированная система разработки маршрутных технологических процессов в условиях единичного и мелкосерийного производства 135
5.3 Автоматизированная система моделирования работы производственного участка с учетом технического состояния оборудования 142
5.4 Автоматизированная система контроля атрибутов электронной
конструкторской документации 150
Основные выводы и результаты 155
Список использованных источников
- Актуальность построения единого информационного пространства предприятия
- Краткое описание завода
- Описание номенклатуры изделий выпускаемых предприятием
- Унификация системы обозначения изделий
Введение к работе
Актуальность темы. Руководством страны принимаются шаги по повышению конкурентоспособности отечественного машиностроения, его модернизации и переходу на инновационный путь развития.
Создание конкурентоспособного производства предполагает комплексное внедрение автоматизированных систем (АС), интегрирующих все стадии производственного процесса - от формирования портфеля заказов предприятия, подготовки производства, управления процессом изготовления и до выпуска готового изделия, снабженного электронной эксплуатационной документацией.
Внедрение АС различного целевого назначения и создание единого информационного пространства (ЕИП) предприятия, обеспечивающего переход на электронные технологии хранения, передачи, обработки и использования информации, сопровождается появлением новых проблем, требующих решения. Так, по данным компании Standish Group (США), из 30000 проектов создания ЕИП, обследованных в США, успешными оказались не более 24%. При этом, по данным Columbus IT Partner, полный объем затрат на внедрение ЕИП в 3-5 раз превышает стоимость используемого программного обеспечения (ПО). В то же время, по мнению промышленных экспертов, функциональность ПО практически никогда не является причиной неудачных внедрений.
Одной из причин высокой стоимости создания ЕИП и низкой эффективности получаемых результатов является сложившаяся практика внедрения: роль компании-интегратора по внедрению АИС выполняют консалтинговые компании и внедренческие организации, слабо знакомые со спецификой организации производственных процессов предприятия-заказчика.
Внедрение таких проектов напоминает скорее искусство, чем ремесло. Многие решения принимаются интуитивно, без должной опоры на факты и расчет. Кроме того, небольшие организации не в состоянии содержать отделы разработки программного обеспечения и оплачивать услуги внедренческих организаций. В то же время потребность в автоматизации в таких организациях не ниже, чем у крупных предприятий. Сложность организации проекта автоматизации малых предприятий отличается только объемом рутинной работы, т.к. необходимо автоматизировать все те же процессы, но на меньшем количестве рабочих мест.
С учётом вышесказанного, является актуальной задача разработки практического метода, позволяющего предприятию собственными силами при минимальном участии компании-интегратора создать единое информационное пространство. Решение данной задачи позволит машиностроительным предприятиям повысить качество принимаемых проектных решений по созданию ЕИП, сократить затраты на разработку и реализацию проектов, ускорить темпы глобальной информатизации отечественного машиностроения.
Настоящая работа соответствует критическим технологиям РФ, утвержденным Президентом (Пр-842 от 21.05.2006 г.): базовые и критические промышленные технологии; технологии обработки, хранения, передачи и защиты информации; технологии производства программного обеспечения.
Работа выполнена в рамках госбюджетной научно-исследовательской работы № 01000000120 «Разработка интеллектуальных систем автоматизированного проектирования и управления» на кафедре систем автоматизации производства Оренбургского государственного университета (ОГУ).
Фрагменты настоящей работы выполнены в рамках финансируемых г/б НИР № 01200607409 «Разработка методологии создания высокоэффективных производственных систем нового поколения с заданными свойствами» по заданию Министерства образования и науки РФ (2004-2010 годы) и № 613 «Исследование механизма и закономерностей перехода от технического задания к техническому предложению на создание гибких производственных ячеек» аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)».
Цель работы - повышение эффективности создания единого информационного пространства машиностроительного предприятия на основе разработки практического инструментария для ИТР по подготовке предприятия к комплексному внедрению автоматизированных систем различного целевого назначения.
Объект исследования - информационные связи производственного процесса многономенклатурного машиностроительного производства.
Предмет исследования - структурно-функциональные изменения производственного процесса, связанные с созданием единого информационного пространства предприятия.
Задачи исследования:
анализ современного состояния теории и практики создания единого информационного пространства предприятия;
изучение производственного процесса машиностроительного предприятия для выявления узких мест, препятствующих созданию единого информационного пространства;
теоретическое обоснование, постановка, формализация и типизация проектных процедур создания единого информационного пространства предприятия;
разработка регламентов типовых процедур работы специалистов в среде единого информационного пространства предприятия;
5) разработка программных средств автоматизации отдельных этапов
жизненного цикла изделия (ЖЦИ).
Методы исследования. Использовались основные положения концепции CALS (ИПИ) технологий, основы технологии реинжиниринга и параллельного проектирования, управления проектами (производственного менеджмента), технологии машиностроения, теория процессных методов управления, аппарат реляционной алгебры, теории множеств, методы функционального и информационного моделирования, теория баз данных.
Научной новизной обладают:
формализованное описание информационных потоков машиностроительного предприятия в виде иерархии множеств операций и связей операций с декомпозиций объектов до уровня отдельных свойств (атрибутов);
структурированный набор информации о производственном процессе, не-
обходимый и достаточный для создания единого информационного пространства предприятия;
- разработанный практический метод создания единого информационного
пространства предприятия в виде последовательности и содержания шагов, по
зволяющих на основе данных о продукции и производственном процессе уни
фицировать систему обозначений изделий, сформировать иерархическую струк
туру данных, систематизировать и структурировать информационные потоки,
сформировать единое представление электронных документов, алгоритмизиро
вать электронный документооборот, выбрать и внедрить PDM систему.
Практическую значимость представляют методические и информационные средства поддержки внедрения каждого этапа создания ЕИП предприятия в виде примеров реализации и регламентов типовых процедур работы специалистов:
- регламент «Правила обозначения изделий и конструкторских докумен
тов»;
- регламент «Управление разработкой продукции основного производ
ства»;
регламент «Управление технологической подготовкой производства»;
регламент «Инженерный документооборот»;
регламент «Правила создания электронных документов»;
программные средства автоматизации отдельных этапов ЖЦИ;
практическая реализация теоретических результатов в виде единого информационного пространства ОАО «Завод бурового оборудования» (ОАО «ЗБО») (г. Оренбург).
Основные результаты, выносимые на защиту:
1) метод формализованного описания информационных потоков машино
строительного предприятия;
2) алгоритм реструктуризации информационных потоков предприятия,
включающий создание единой системы электронного документооборота и раз
работку типовых процедур работы инженерно-технических специалистов в сре
де единого информационного пространства предприятия;
3) совокупность методического, информационного, алгоритмического и
программного обеспечения этапов создания ЕИП, включая: систему обозначе
ния изделий; иерархическую структуру данных; системы инженерного и элек
тронного документооборота; единое представления электронных документов;
регламенты типовых процедур работы ИТР по созданию и сопровождению
ЕИП.
Реализация работы. Результаты работы реализованы в виде единого информационного пространства в ОАО «ЗБО». Разработанные регламенты типовых процедур работы специалистов внедрены в виде стандартов предприятия в ОАО «ЗБО». Практические методики реализации этапов создания ЕИП предприятия внедрены в учебный процесс кафедры систем автоматизации производства ОГУ. Отдельные результаты работы приняты к внедрению: группой компаний АСКОН, ЗАО «ЛО ЦНИТИ», ООО «Технопром», ОАО «Оренбургский завод по ремонту технологического оборудования».
Апробация работы.
Основные результаты диссертационной работы обсуждались и были одобрены на международных научно-практических конференциях: «Проблемы исследования и проектирования машин» (Пенза, 2009), «Системы проектирования, моделирования, подготовки производства и управление проектами CAD/CAM/CAE/ PDM» (Пенза, 2009), «XXXIII Гагаринские чтения» (Москва, 2009), «Авиация и космонавтика 2009» (Москва), на российских конференциях: «Многопрофильный университет как региональный центр образования и науки» (Оренбург, 2009), «Компьютерная интеграция производства и ИПИ-тех-нологии» (Оренбург, 2009), «Интеграция науки и практики в профессиональном развитии педагога» (Оренбург, 2009 и 2010).
Результаты работы докладывались на межкафедральных семинарах научной группы по информационной поддержке изделий машиностроения (ОГУ, 2009 - 2010) и на региональной научной школе-семинаре молодых ученых и специалистов в области компьютерной интеграции производства (ОГУ, 2010).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 18 работ, в том числе: 2 статьи в журналах из Перечня ВАК, 1 монография, 2 свидетельства о регистрации программных продуктов.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов и результатов, списка использованных источников из 193 наименований. Работа выполнена на 174 страницах, включает 44 рисунка и 11 таблиц, 66 страниц приложений.
Актуальность построения единого информационного пространства предприятия
Любое изделие современного производства сопровождается сложным переплетением информационных потоков, поддерживаемых компьютерными системами автоматизации проектирования, подготовки, производства, эксплуатации и утилизации (рисунок 1.1) [145, 163].
PDM Product Data Management -управление данными о продукте Системы автоматизации управления инженерными данными о продукте. Автоматизируют задачи хранения, обмена и управления конфигурациями изделий.
ERP Enterprise Resource Planning — планирование ресурсов предприятия Системы автоматизации планирования ресурсов и управления предприятием. Является развитием концепций MRP и MRP-II
MES Manufacturing Execution System - производственная исполнительная система Системы автоматизации управления производством. Предназначены для оперативного производственного планирования и диспетчеризации производства.
SCM Supply Chain Management — управление цепочками поставок Системы автоматизации производственной логистики. Предназначены для автоматизации процессов снабжения предприятия и формирования графика поставок.
CRM Customer Relationship Management - управление взаимоотношениями с клиентами Система автоматизации и учета работы с заказчиками. Автоматизирует ведение списка контрагентов, планирование и учет работ, управление перепиской и документооборотом.
SCADA Supervisory Control And Data Acquisition - диспетчерское управление производственными процессами Системы автоматизации сбора и обработки информации о состоянии оборудования и технологических процессов.
CNC Computer Numerical Control — компьютерное числовоеуправление Программно-аппаратный комплекс числового программного управления.
Появились вузовские специальности подготовки инженеров в области ИЛИ (CALS) технологий [109].
По определению, приведенному в стандарте ISO 9000:2000 [98], жизненный цикл (ЖЦ) изделия (ЖЦИ) - это совокупность процессов, выполняемых от момента выявления потребностей общества в определенном изделии до момента удовлетворения этих потребностей и утилизации изделия. К основным стадиям ЖЦИ относятся:
а) маркетинг; б) проектирование и разработка изделия; в) планирование и разработка бизнес-процессов; г) закупки материальных ресурсов; д) производство; е) реализация; ж) монтаж и ввод в эксплуатацию; з) эксплуатация и сервисное обслуживание; и) утилизация.
Одной из главных тенденций развития информационных технологий в современной промышленности является комплексная компьютеризация всего жизненного цикла продукции.
Методологической основой для развития идей комплексной автоматизации и интеграции в настоящее время выступает стратегия CALS (Continuous Acquisition and Life cycle Support - непрерывное развитие и поддержка жизненного цикла продукции на основе новых информационных технологий) [100, 88, 150]. Многие подходы и средства CALS, которые изначально создавались для компьютеризации жизненного цикла военных заказов, оказались весьма действенным средством для сокращения сроков и повышения эффективности разработки практически любых промышленных изделий [164].
Концепция развития CALS-технологий в промышленности России [151] дает следующее определение: «CALS - концепция, объединяющая принципы и технологии информационной поддержки жизненного цикла продукции на всех его стадиях, основанная на использовании интегрированной информационной среды (единого информационного пространства), обеспечивающая единообразные способы управления процессами и взаимодействия всех участников этого цикла: заказчиков продукции (включая государственные учреждения и ведомства), поставщиков (производителей) продукции, эксплуатационного и ремонтного персонала, реализованная в соответствии с требованиями системы международных стандартов, регламентирующих правила указанного взаимодействия преимущественно посредством электронного обмена данными» [151].
Согласно рисунку 1.2, основу ИПИ - технологий составляет интегрированная информационная среда (ИИС), или единое информационное пространство (ЕИП). В принципе оба термина равнозначны, однако в терминологическом словаре [127], утвержденном Госстандартом России, принят первый термин. На практике термин ЕИП получил большее распространение и является наиболее применяемым.
Упомянутый словарь определяет ИИС как совокупность распределенных баз данных, содержащих сведения об изделиях, производственной среде, ресурсах и процессах предприятия, обеспечивающая корректность, актуальность, сохранность и доступность данных тем субъектам производственно хозяйственной деятельности, участвующим в осуществлении ЖЦ изделия, кому это необходимо и разрешено [127]. Все сведения (данные) в ИИС хранятся в виде информационных объектов. В ИИС действует единая система правил представления, хранения и обмена информацией.
В ИИС протекают информационные процессы, сопровождающие и поддерживающие ЖЦ изделия на всех его этапах. Здесь реализуется главный принцип ИЛИ: информация, однажды возникшая на каком-либо этапе ЖЦ, сохраняется в ИИС и становится доступной всем участникам этого и других этапов (в соответствии с имеющимися у них правами пользования этой информацией). Это позволяет избежать дублирования, перекодировки и несанкционированных изменений данных, избежать связанных с этими процедурами ошибок и сократить затраты труда, времени и финансовых ресурсов.
В настоящее время в области компьютерной интеграции производства определились две тенденции развития: 1. создание больших интегрированных автоматизированных систем, включающих в себя системы автоматизации проектирования, системы управле ния предприятием и технологическими процессами, информационные, комму никационные и другие компьютерные системы и комплексы [5]; 2. создание интегрированных комплексов из автоматизированных систем различного назначения различных разработчиков. Современное машиностроение развивается в направлении полного перевода на компьютерные технологии всех этапов жизненного цикла изделий [88, 150]. При этом основной проблемой становится не разработка программных продуктов, а их внедрение. Так по оценкам А.Ф. Колчина, директора центра ИПИ-технологий МГТУ «Станкин», потребность в России в специалистах-разработчиках программно-технической поддержки ИПИ-технологий составляет примерно 500 человек, а потребность в специалистах по внедрению и эксплуатации ИПИ-технологий составляет 50 000 человек [88]. Это подтверждается появлением новой инженерной специальности 220305 «Автоматизированное управление жизненным циклом продукции». Многочисленные примеры показывают, что при профессиональном и научно обоснованном подходе к реализации проектов комплексной автоматизации предприятий удается существенно сократить время на разработку новых изделий, обеспечить ускоренные разработку и освоение новой продукции, одновременно повысив ее качество и конкурентоспособность. А так же известны и отрицательные последствия некачественной автоматизации описанные в научно-популярных журналах CAD/CAM/CAE Observer и «САПР и графика» [173, 128].
Краткое описание завода
Завод бурового оборудования основан в январе 1957 года на базе Центральных ремонтных мастерских города Оренбурга. Первое десятилетие завод отметил вводом в эксплуатацию нового производственного цеха, что позволило начать выпуск запасных частей к тяжелому нефтяному оборудованию - буровым насосам, лебедкам, освоен капитальный ремонт бурового оборудования.
В 1982 году запущен в работу еще один цех, что поспособствовало освоению производства запасных частей к современному геологоразведочному оборудованию, новых видов буровых коронок, буровых производительных комплексов на базе автомобильных и тракторных шасси, бурильных труб, предназначенных для геологоразведки твердых полезных ископаемых.
В 1994 году предприятие преобразовано в Акционерное общество открытого типа «Завод бурового оборудования», в 1996 году преобразовано в открытое акционерное общество «Завод бурового оборудования».
В середине 90-х годов предприятие успешно освоило производство геологоразведочных труб. Значительно расширился ассортимент выпускаемой продукции, заложена основа для дальнейшего технологического прорыва и создания современной конкурентоспособной продукции для передовых отраслей отечественной экономики.
В 2004 году произошли изменения в составе акционеров предприятия и сменился Генеральный директор ОАО «Завод бурового оборудования». С этого момента изменилась стратегия развития. Рост объемов производства с 2005 до 2007 г. составлял 200-250% по отношению к каждому предыдущему году.
Основная продукция ОАО «ЗБО» - это труба бурильная стальная универсальная (ТБСУ) ГОСТ Р 51245-99. ТБСУ применяются при поисках и разведки на твердые полезные ископаемые и воду для бурения скважин колонковым и бескерновым способом твердосплавными и алмазными коронками, долотами всех видов, в том числе с применением забойных гидро- и пневмоударников; при инженерно-геологических изысканиях; в строительстве.
Различные исполнения данного изделия составляют до 80% всего объема производства завода. Изделие различается по диаметру, длине, толщине стенки, направлению резьбы, наличию прорезей, материалу, виду термообработки и т.д. Всего изделие насчитывает более 900 исполнений. Размер партии крайне неравномерен, от 5 штук до десятков тысяч изделий. Частота смены исполнений изделия в производстве требует гибкости производственной системы. По этой причине на предприятии мала доля использования автоматизированного оборудования. Однако, учитывая возможности современных станков, руководство стремится к переоснащению предприятия.
Основное производство завода сосредоточенно в одном цехе. Цех имеет три пролета. В каждом пролете имеется кран-балка, пролеты соединены рельсовыми путями с механизированными тележками. Транспортировка заготовок по цеху осуществляется кран-балками. Конвейеры отсутствуют. Расположение оборудования тупиковое, т.е. станки сгруппированы по технологическим группам, а не по производственному потоку.
Возросшие требования рынка и интенсификация производства привели к тому, что предприятие с большим трудом справлялось с заказами. При этом прогнозы продаж показывали, что объемы рынка продукции предприятия про должают рост. В этой ситуации потребовалось найти способ увеличения объемов производства и сокращения сроков выполнения заказов.
С целью наглядного представления работы предприятия разработана схема процессов жизненного цикла изделия в ОАО «ЗБО» (рисунок 2.4). Данная схема описывает последовательность процессов внутри ОАО «ЗБО» начиная с исследования рынка и заканчивая поставкой продукции предприятия. Схема включает следующие процессы: изучение потребностей рынка; управление товарным ассортиментом; управление разработкой продукции; управление технологической подготовкой; управление ценообразованием; управление продвижением; управление продажами; планирование производства; управление снабжением; производство инструмента и оснастки; производство продукции; управление хранением и отгрузкой; управление дилерской сетью. В случае выпуска серийной продукции, поставленной на производство в соответствии с ГОСТ 15.201, процессы разработки продукции, технологической подготовки производства и производства оснастки и инструмента, из схемы исключаются.
Описание номенклатуры изделий выпускаемых предприятием
При создании ЕИП предприятия необходимо установить взаимосвязь самих объектов между собой, их связь со свойствами и характеристиками. Для этого необходимо представлять информацию обо всех объектах и процессах, функционирующих на всех стадиях ЖЦИ в ЕИП предприятия. Информация, которая создается на стадиях проектирования, технологической подготовки производства, производства, эксплуатации и т.д. преобразуется в ходе решения разнообразных задач. Многие факторы, влияющие на решение этих задач, плохо формализуемы и соответственно, применение традиционных математических методов оказывается недостаточным. Кроме того, несмотря на создание таких средств как методология SADT, язык представления данных EXPRESS, унифицированный язык моделирования UML и т.п. проблема разработки методов моделирования CALS-технологий остается не решенной [145].
Жизненный цикл всех изделий машиностроения представляет собой сложную систему со структурой, характеризующей состав и взаимосвязь ее компонентов. При структурном моделировании сложных систем используется математический аппарат теории множеств и графов. Такой аппарат не имеет средств для описания разнородных свойств объектов, которые моделируются элементами множеств, вершинами и ребрами графа. Данное обстоятельство затрудняет применение этого аппарата при моделировании реальных систем. Указанный недостаток можно устранить применением полихроматических множеств и графов [145].
Группирование изделий таким способом имеет смысл в силу того, что изделия одного заказа должны быть изготовлены к одному сроку, а так же могут быть совместно упакованы. При позаказном производстве, оказывается неэффективно запускать в производство обезличенные партии изделий в силу того, что разные изделия в заказе могут иметь существенно различный цикл производства. Запустив их одновременно, мы получим только увеличение незавершенного производства, что отрицательно скажется на экономических показателях предприятия.
Как правило, в иерархических системах физический смысл имеют только элементы нижнего уровня. Высшие уровни носят организационный или информационный характер. Однако, при описании состава изделия и производственной системы физический смысл имеют все элементы, т.к. каждому элементу, вплоть до высшего, сопоставлен уникальный технологический процесс.
Кроме того, у каждого изделия может быть конструкторский и производственный состав. В этом случае верхний элемент и набор элементов нижнего уровня одинаковы, а элементы промежуточных уровней и связи между ними могут значительно отличаться.
Комплексы с Сборочные единицы аи Детали d Стандартные изделия sp Прочие изделия op Материалы m Комплекты s Разные изделия могут включать в себя одинаковые сборочные единицы, детали, стандартные изделия, комплекты комплексы и материалы. Так же как и любая деталь, сборочная единица и т.д. может входить в неограниченное количество сборочных единиц, комплексов, комплектов и изделий в целом, такое свойство называется входимостью. Уровень этой иерархии всегда конечен, но он может быть сколь угодно большим. Т.е. направление связи имеет значение Vhv(pi,pj) Vhv(pj,pj). Соответственно, чтобы определить состав изделия, необходимо учитывать связи только сверху вниз (состоит из ...) и не учитывать снизу в верх (входит в ...).
Все элементы могут иметь как уникальные, так и общие свойства. Свойства могут быть унитарными, т.е. суммироваться в соответствии с иерархией (масса, время обработки) и могут появляться в виде синергетического эффекта свойств элементов нижних уровней. Возможно определить общие свойства (ат рибуты) для определенных типов объектов, а так же указать какие из свойств будут обязательными: р{ (obj, namet, mass;,...). (3.14) На предприятии используется множество материалов M = {ml,m2,...,mJ,...,mn\. (3.15) Каждая деталь, стандартное и прочее изделие может изготавливаться из одного материала т{, при этом существуют возможные замены Mzam = {m],..,,mk}GM. (3.16) Соответственно существует множество двунаправленных связей «изготавливается из ...- для изготовления ...» для пары деталь (стандартное изделие, прочее изделие) - материал: PI = {Pil{di,mJ),...J ik(di,mj),...J in{di,mj)}. (3.17) Технологический процесс - последовательное изменение формы, размеров, свойств материала и полуфабриката в целях получения детали и изделия в соответствии с заданными техническими требованиями [60]. Любому изделию может быть поставлен в соответствие один или несколько технологических процессов Тк(р;), т.к. могут существовать альтернативные технологические процессы изготовления одних и тех же изделий. Соответственно, существует множество двунаправленных связей «изготавливается по ... - для изделия ...» Pb = {Pbl(pi,tj),...J bk(pi,tj),...fb„(Pi,tj)}. (3.18)
Причем технологические процессы существуют для всех объектов состава изделия (сборочных единиц, комплектов, комплексов, деталей, стандартных и прочих изделий), за исключением случая, когда эти объекты являются покупными. Соответственно, любому объекту состава изделия должен быть поставлен в соответствие минимум один технологический процесс, либо этот объект должен иметь атрибут «покупное изделие».
Технологической операцией называется часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте и охватывающая все последовательные действия рабочего (или группы рабочих) и станка по обработке заготовки (одной или нескольких одновременно) [60].
Унификация системы обозначения изделий
Положение о ведении Общероссийского классификатора изделий [113] и конструкторских документов определяет более 40 классов изделий, среди которых наиболее общий класс 30 «Сборочные единицы общемашиностроительные».
Класс 30 Общероссийского классификатора изделий и конструкторских документов (классификатор ЕСКД) [104] построен с использованием иерархического метода классификации и последовательного метода кодирования. Деление классифицируемого множества на каждой ступени классификации осуществлено по наиболее значимым для целей разработки и изготовления изделий классификационным признакам: - функциональному (основной эксплуатационной функции, выполняемой сборочной единицей); - конструктивному (конструктивным особенностям сборочной единицы); - принципу действия (процессу, на основе которого действует сборочная единица); - параметрическому (основные размеры сборочной единицы и ее частей); - геометрической форме (внешняя поверхность, характер взаимного расположения поверхностей и др.).
Первая ступень классификации соответствует коду класса (300000), вторая - подклассам (30X000), третья - группам (ЗОХХОО), четвертая - подгруппам (30ХХХ0), пятая - видам изделий (30ХХХХ). Таким образом, каждый вид класса 30 кодируется шестизначным цифровым кодом позиции.
Например: 303821 Колеса зубчатые с внутренними зубьям В работе [6] сделан вывод о том, что обозначение видов КД по классификатору ЕСКД является обезличенным и не учитывает входимость документа в спецификацию сборочной единицы, комплекта или комплекса и предлагается своя, отличная от классификатора система обозначений.
Действительно, с одной стороны классификатор позволяет унифицировать детали и технологические процессы, с другой создает проблему учета применяемости деталей. Кроме того, на одном предприятии может изготавливаться сотни изделий одного вида, значительно отличающихся друг от друга, что вызывает необходимость ввода дополнительных классифицирующих признаков.
Опыт показывает, что обозначение изделий в соответствии с классификатором ЕСКД удобно в случае развитой кооперации предприятий и для изделий с большим объемом заимствованных деталей и сборочных единиц.
В ходе проекта обследованы оренбургские машиностроительные предприятия: ОАО «Завод бурового оборудования», ОАО «Гидропресс», ООО «Технология», ОАО «Оренбургский локомотиворемонтный завод», ООО «Оренбургский завод по ремонту технологического оборудования», ООО «Технопром». На всех предприятиях использовались собственные, отличные от классификатора ЕСКД, системы обозначений изделий. Используется структура системы обозначения, схожая со структурой обозначений принятой, в стандарте [36] для эскизных конструкторских документов (рисунок 3.3). Причем, как в случае с продукцией разового изготовления, так и в случае с серийной продукцией.
Для обозначения вариантов исполнения изделий в ОАО «Гидропресс» и ряде других предприятий используется буквенный код (рисунок 4.4) XX. XX. XX-А Условный код 1 Букденный код Рисунок 4.4 - Обозначение исполнения буквенным кодом
На всех предприятиях система обозначения изделий слабо формализована. Как правило, отсутствует соответствующий регламентирующий документ. Обозначения присваиваются на основе журналов, хранящихся в архиве или отделе главного конструктора. Изделия в журналах, как правило, сгруппированы по какому либо классифицирующему признаку: виду изделия, области применения, для нестандартного оборудования по цеху применения (ОЛРЗ), по заказчику (ООО «Технология»). Из-за отсутствия формализации, часто изделия одного классифицирующего признака могут быть внесены в разные группы или различные изделия могут быть внесены в одну группу. Не редки случаи, когда в одном разделе журнала обозначений записано более тысячи позиций. Найти необходимое изделие при таком подходе не представляется возможным. Даже при качественной организации процесса, такой подход в обозначении изделий имеет существенный недостаток - сложность поиска и заимствования деталей и сборочных единиц разных изделий.
На многих предприятиях в настоящее время отказываются от применения групповых чертежей и обозначения исполнений, заменяя их уникальными обозначениями изделия и выпуска документации на каждое такое изделие. При этом обозначения присваивают в порядке разработки соответствующего чертежа. Соответственно, теряется классификационный признак, и поиск необходимого изделия в архиве значительно затрудняется.
Всю продукцию ОАО «ЗБО» можно разделить на две больших группы: серийная продукция, выпускаемая в соответствии с ГОСТ и ТУ, и единичная (или разовая) продукция, выпускаемая по индивидуальным заказам. Единичная продукция часто незначительно отличается от серийной, однако добавлять эти исполнения к имеющимся нет смысла из-за невысокой повторяемости подобных заказов.
Одно из основных изделий ОАО «ЗБО» - труба бурильная стальная универсальная (ТБСУ) имеет пять исполнений по диаметру, три исполнения по толщине стенки, четыре исполнения по длине, два исполнения по поверхностной закалке, два исполнения по материалу трубы, два исполнения по направлению резьбы, два исполнения по конструкции замка - итого 960 испол нений. Групповой чертеж и спецификация в соответствии с ЕСКД при таком количестве исполнений неудобны для работы и затруднительны для чтения и использования в производстве.
Вся серийная продукция завода имеет множественные исполнения, аналогично рассмотренному примеру. Эта продукция выпускается в соответствии со стандартами и техническими условиями, при этом обозначения изделий в нормативных документах и в чертежах различны. В нормативных документах [30, 157, 156, 158] изделия обозначаются кодированием определенных свойств изделий, например:
Труба ПЛ 55x4,5 Н 4,7 ГОСТ Р 51245-99, что означает: труба бурильная с прорезями на замках, с левой резьбой, диаметром 55 мм, с толщиной стенки 4,5 мм, нормализованная, длиной 4,7 м.
В конструкторской документации те же изделия обозначаются аналогично обозначению изделий в эскизных документах, например: БИ-297.000. Исполнения обозначены в соответствии с ГОСТ 2.201-80 [36]. Некоторые из исполнений, например, вид термообработки, указаны текстом в технических требованиях. Такое нарушение ЕСКД позволило снизить количество исполнений в спецификации, но оно все равно остается огромным (более 200).
В каталогах продукции и номенклатурном справочнике изделия обозначаются аналогично ГОСТ, но с некоторыми отклонениями. Таким образом, получается, что на предприятии действует три разных обозначения одного и того же изделия. Данный факт создает проблемы коммуникации между службами завода и препятствует комплексной автоматизации. Поэтому, решено разработать единое обозначения, которое будет ключевым атрибутом изделия в комплексной информационной системе.
Разработана единая система обозначений стандартных изделий для ОАО «ЗБО». Данная система включает буквенные и цифровые обозначения основных признаков. Например, ТБСУ НЗ БПЛ 63,5x4,5x6,0 - труба бурильная стальная универсальная нормализованная с закалкой без прорезей под ключ с левой резьбой диаметром 63,5 мм, с толщиной стенки 4,5 мм, длиной 6 м. Все нестандартные изделия ОАО «ЗБО» разбиты на три группы: изделия аналогичные стандартным, но выполненные с отступлением от них; разовые не стандартизованные изделия и изделия вспомогательного производства. Для таких изделий принята децимальная система обозначений, аналогичная обозначению эскизных конструкторских документов [36].
