Системы автоматизированного проектирования

синтез расписаний производственных операций;

распределение ресурсов, в том числе распределение исполнителей по работам;

диспетчирование потоков заказов и работ;

управление документами, относящимися к выполняемым операциям;

оперативный контроль качества;

оперативная корректировка параметров процессов на основе данных о протекании процессов.

Наиболее популярными в мире и развитыми системами ERP являются R3, Ваап IV, Oracle Applications, J.D. Edwards, а среди отечественных АСУП выделяются системы Парус, Галактика, Флагман. С точки зрения интеграции систем управления и проектирования следует обратить внимание на систему Omega Production.

В системе Ваап IV имеются следующие подсистемы.

Администратор деятельности предприятия -- анализируются показатели финансово-хозяйственной деятельности, сопоставляются значения текущих показателей с предельными, генерируются информационные отчеты, что позволяет в целом судить о состоянии дел на предприятии.

Производство -- сопровождение данных (спецификаций, технологических маршрутов) об изделиях, планирования и оперативного управления производственными процессами.

Проект - планирование проектных работ с учетом требуемых ресурсов, в том числе финансовых, и контролем выполнения планов.

Сбыт, снабжение, склады -- подсистема для решения соответствующих логистических задач.

Транспорт -- определение оптимальных маршрутов перевозок с учетом загрузки экипажей и контроля местонахождения грузов.

Управление персоналом -- для ведения штатного расписания, кадрового учета, расчета зарплаты.

Финансы--управление денежными средствами, финансовым планированием, распределением затрат, налоговой и финансовой отчетностью.

Процесс - управление непрерывными производственными процессами.

Сервис - управление процессами обслуживания с составлением графика планово-предупредительных мероприятий, выполнением ремонта, определением требуемых ресурсов, тарифов на расходные материалы.

Моделирование предприятия -- для оценки эффективности работы предприятия с помощью создания и использования имитационных моделей.

Инструментарий--инструментальная среда для описания структуры базы данных, генерации приложений с помощью языка 4GL.

В системе Парус функционируют следующие подсистемы.

Управление финансами;

Логистика;

Управление производством;

Управление персоналом;

Управление бизнес-процессами.

Компоненты (модули) корпоративной информационной системы Флагман группируются в совокупности, называемые контурами. В системе семь контуров: финансово-экономическое управление, логистика, управление производством, управление персоналом, бухгалтерский учет и анализ, контроллинг, управление информационными ресурсами.

Типичные функции SCM реализованы в логистической подсистеме среды mySAP.com. Среди них: учет и планирование производства, спроса на производимую продукцию, поставщиков, маршрутов перевозок и размещения продукции.

Примером автономно используемой системы организации и управления отношениями с клиентами является CRM-система Marketing Center компании ПРО-ИНВЕСТ. Система позволяет документировать контакты с клиентами, планировать работу по каждому контакту, накапливать статистику для последующего маркетингового анализа и т. п.

Логистические системы

Сложность задач управления, которые приходится решать в современных производственных системах, обусловливает интерес к логистике и развитию логистических систем. Традиционно логистику связывали с управлением процедурами движения сырья от источников снабжения к месту производства продукции, ее складирования и движения от производственной линии к месту потребления. При этом логистику определяют как науку об организации менеджмента для эффективного продвижения продукции по цепи «закупки сырья -- производство продукции -- сбыт -- распределение» с целью минимизации общих затрат ресурсов и удовлетворения требований конечных потребителей к качеству продукции и услуг. Функции и задачи, выполняемые в подсистемах «Логистика» большинства АСУП, соответствуют этому определению.

Однако часто используется и более широкая трактовка логистики, как науки об управлении и оптимизации материальных потоков, потоков услуг и связанных с ними финансовых и информационных потоков при функционировании различных систем. Системы, реализующие управление названными потоками, называют логистическими системами. Основными логистическими функциями являются поддержание послепродажного обслуживания потребителей продукции, управление заказами и закупками, транспортировка, управление запасами, управление производственными процедурами, ценообразование, распределение готовой продукции в товаропроводящих структурах предприятия и посредников. При этом под управлением производственными процедурами подразумевается решение задач объемно-календарного планирования, минимизации уровня запасов материальных ресурсов и незавершенного производства, расчета потребностей в материалах и т. п.

Примерами логистических систем являются системы MRP-1 и MRP-2. В системе MRP-1 обрабатываются заказы потребителей, определяются объем и сроки производства конечной продукции, необходимое количество материальных ресурсов для выполнения производственного расписания. Система MRP-2 -логистическая система, объединяющая функции MRP-1, финансовое планирование и контроль над всеми стадиями производственного процесса с целью минимизации издержек.

В зависимости от того, на каких процедурах и каких потоках акцентируется внимание, различают ряд разделов логистики. Так, используют понятия логис-тик внутренней, внешней, производственной, транспортной и т. п. Для автоматизированных систем проектирования и управления, оперирующих информационными ресурсами, наиболее актуальны задачи информационной логистики. Под информационной логистикой понимают организацию и использование систем информационного обеспечения производственно-хозяйственных процессов на предприятии. Другими словами, в информационной логистике акцент делается на информационные потоки, т. е. на потоки документов (в различных формах), порождаемых материальными потоками и сопровождающих материальные потоки. Информационная логистика базируется на системном подходе, который охватывает все виды деятельности, связанные с планированием и управлением процессами, нацеленными на обеспечение предприятия релевантной информацией.

Во многих приложениях управление данными в процессах проектирования, производства и эксплуатации сложных изделий ведется с первоочередной целью минимизации издержек, имеющих место на этапе эксплуатации. Собственно минимизация может быть обеспечена должным учетом логистических требований на этапах проектирования и изготовления изделий.

Стремление максимально повысить эффективность эксплуатации сложной техники привело к появлению концепции интегрированной логистической поддержки (ИЛП) изделий и интегрированных логистических систем. Основными задачами ИЛП служат: исследование состояния рынка и прогнозирование перспектив сбыта изделий, планируемых к производству; определение функций и моделей средств поддержки основных изделий на этапе их эксплуатации, разработка средств поддержки и обслуживания основных изделий, расчет надежности и длительности безотказной работы изделий, определение состава и необходимого объема запасных частей, решение задач, связанных со складированием, упаковкой и транспортировкой изделий, определение состава и содержания технической документации и разработка электронных интерактивных технических руководств; расчет затрат на производство и эксплуатацию изделий; обучение персонала.

Уже на стадии проектирования прогнозируются затраты и определяются ресурсы, необходимые для поддержания изделия в нужном состоянии, создается база данных ИЛП, предназначенная для информационного обслуживания всех участников жизненного цикла изделия, разрабатывается электронная техническая документация, используемая при закупке, поставке, вводе в действие, эксплуатации, сервисном обслуживании и ремонте изделия, планируются потребности в средствах технического обслуживания. В системах ИЛП контролируются процессы поставки изделий, формирования и исполнения заявок, в процессе эксплуатации изделия база данных ИЛП является доступной обслуживающему персоналу.

Важной задачей интегрирования логистической поддержки изделий является обучение обслуживающего персонала правилам эксплуатации и ремонта изделий. Эта задача решается с помощью интерактивных электронных технических руководств (ИЭТР), создаваемых в CALS-системах с помощью специальных инструментальных средств. Развитые ИЭТР не только служат целям обучения пользователей, но и выполняют также функции автоматизированного заказа материалов и запасных частей, планирования и учета проведения регламентных работ, обмена данными между потребителем и поставщиком, диагностики оборудования и поиска неисправностей. Примером инструментальной системы создания ИЭТР может служить TG Builder (компания «Прикладная логистика»).

В последнее время в связи с развитием на базе сети Internet технологий электронного бизнеса (E-Commerce) и концепций виртуальных предприятий появились АСУ, взявшие на себя обеспечение информационного взаимодействия всех участников электронного бизнеса. Такие системы получили название систем управления данными в интегрированном информационном пространстве СРС. Уровень систем СРС соответствует множеству предприятий, взаимодействующих через цепочки заказов и поставок. Системы СРС аккумулируют многие функции АСУ и САПР.

Системы СРС можно рассматривать как некий командный центр, который управляет информацией, разделяемой АС компании, а именно системами ERP, SCM, CRM, PDM и др.

Автоматизация управления технологическими процессами

В автоматизированных системах управления технологическими процессами, часто называемых системами промышленной автоматизации, можно выделить свои иерархические уровни.

На верхнем (диспетчерском) уровне АСУТП осуществляются сбор и обработка данных о состоянии оборудования и протекании производственных процессов для принятия решений по загрузке станков и выполнению технологических маршрутов. Эти функции возложены на систему диспетчерского управления и сбора данных, называемую SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition). Кроме диспетчерских функций система SCADA выполняет роль инструментальной системы разработки ПО для промышленных систем компьютерной автоматизации.

На уровне управления технологическим оборудованием (на уровне контроллеров) в АСУТП выполняются запуск, тестирование, выключение станков, сигнализация о неисправностях, выработка управляющих воздействий для рабочих органов программно управляемого оборудования. Для этого в составе технологического оборудования используются системы управления на базе программируемых контроллеров -- компьютеров, встроенных в технологическое оборудование. Поэтому системы промышленной автоматизации часто называют встроенными системами (Embedded Computing Systems).

Техническое обеспечение АСУТП представлено персональными ЭВМ и микрокомпьютерами, распределенными по контролируемым участкам производства и связанными друг с другом с помощью промышленных шин. ПО АСУТП представлено операционными системами, программами SCADA, драйверами и прикладными программами контроллеров.

Функции систем SCADA:

сбор первичной информации от датчиков;

хранение, обработка и визуализация данных;

управление и регистрация аварийных сигналов;

связь с корпоративной информационной сетью;

автоматизированная разработка прикладного ПО.

SCADA-системы состоят из терминальных компонентов, диспетчерских пунктов и каналов связи. Различаются SCADA-системы типами поддерживаемых контроллеров и способами связи с ними, операционной средой, типами алармов, числом трендов (тенденций в состоянии контролируемого процесса) и способом их вывода, особенностями человеко-машинного интерфейса (HMI) и др.

Связь с контроллерами и приложениями в SCADA-системах обычно осуществляется посредством технологий DDE, OLE, OPC или ODBC. В качестве каналов связи используют последовательные промышленные шины Profibus, CANbus, Foundation Fieldbus и др.

Алармы фиксируются при выходе значений контролируемых параметров или скоростей их изменения за границы допустимых диапазонов.

Число одновременно выводимых трендов может быть различным, их визуализация возможна в реальном времени или с предварительной буферизацией. Предусматриваются возможности интерактивной работы операторов.

Разработка программ для программируемых контроллеров выполняется на языках C/C++, VBA или оригинальных языках, разработанных для конкретных систем. Программирование обычно выполняют не профессиональные программисты, а заводские технологи, поэтому желательно, чтобы языки программирования были достаточно простыми, построенными на визуальных изображениях ситуаций. Во многих системах дополнительно используются различные схемные языки. Ряд языков стандартизован и представлен в международном стандарте ШС 1131-3.

Одной из широко известных SCADA-систем является система Citect австралийской компании Ci Technology, работающая в среде Windows. Это масштабируемая система клиент- сервер со встроенным резервированием для повышения надежности. Состоит из пяти подсистем: ввода-вывода, визуализации, оповещения (алармов), трендов, отчетов. Подсистемы могут быть распределены по разным узлам сети. Используется оригинальный язык программирования Cicode.

SCADA-система Trace Mode для крупных АСУТП в различных отраслях промышленности и в городских службах создана компанией AdAstra. Система состоит из инструментальной части и исполнительных модулей. Предусмотрены управление технологическими процессами, разработка АРМ руководителей цехов и участков, диспетчеров и операторов. Возможно использование операционных систем QNX, OS9, Windows.

Другой пример популярной SCADA-системы -- Bridge VIEW (другое название -LabVIEW SCAD А) компании National Instruments. Ядро системы управляет базой данных, взаимодействует с серверами устройств, реагирует на алармы. Подсистема HMI предназначена для интерфейса с пользователями и для исполнения задаваемых ими программ. При настройке системы на конкретное приложение пользователь конфигурирует входные и выходные каналы, указывая для них такие величины, как частота опроса, диапазоны значений сигнала и т. п., и создает программу работы приложения. Программирование ведется на графическом языке блок-диаграмм.

С развитием сетевой инфраструктуры появляется возможность более тесной интеграции АСУП и АСУТП, ранее развивавшихся автономно. Использование информации непосредственно от технологических процес-сов позволяет более рационально планировать производство и управлять предприятием. Интеграция выражается в использовании на этих уровнях общих программных средств, баз данных, связей с Internet на основе развития РС-совместимых контроллеров и сетей Industrial Ethernet и т. п.

К ОС реального времени предъявляется ряд специфических требований, основными из них являются требования высокой скорости реакции на запросы внешних устройств, устойчивости системы (т. е. способности работы без зависаний) и экономного использования имеющихся в наличии системных ресурсов.

В SCADA-системах в основном применяют операционные системы UNIX или Windows NT.

Операционные системы Windows NT и Windows 2000 оказывается возможным использовать в системах реального времени, дополнив их, например, средой RTX компании VenturCom. Развитый программный интерфейс RTX API, основанный на Win32 API, обеспечивает создание драйверов и приложений реального времени. Кроме того, Microsoft разработала специальную версию Windows NT для встроенных приложений Windows NT Embedded.

Перспективной считается ОС LynxOS - многозадачная, многопользо-вательская, UNIX-совместимая система. Есть средства кросс-разработки программ. Сетевые средства предусмотрены для TCP/IP, ATM, FR, ISDN и др.

Авторы одной из концепций построения АСУТП рекомендуют ОС OS-9, QNX или расширения Windows NT для реального времени в случае CompactPCI и ОС QNX или VxWorks в случае использования аппаратуры на базе VMEbus.

Другая популярная ОС для встраиваемых приложений OS-9 относится к многозадачным, многопользовательским системам реального времени. В системе поддерживаются коммуникационные протоколы Х.25, FR, ATM, ISDN, SS7 и др. Для разработки приложений в OS-9 имеется интегрированная кросс-среда Hawk, она включает редактор, браузер исходных кодов, отладчики, компиляторы C/C++.

Операционная система QNX канадской фирмы QSSL - открытая, модуль-ная и легко модифицируемая, она функционирует в «защищенном режиме», поддерживает шины ISA, PCI, CompactPCI, PC/104, VME, STD32 и др.

Операционная система реального времени Vx Works выполняет функции планирования и управления задачами. Может функционировать в мульти-процессорных системах как с общей памятью, так и в слабосвязанных с использованием распределенных очередей сообщений. Система VxWorks поддерживает все сетевые средства, обычные для UNIX, а также ОРС-интерфейсы (OLE for Process Control). Она вместе с инструментальной системой Tornado является кросс-системой для разработки прикладного ПО.

Для разработки ПО реального времени используют пакеты типа Component Integrator. К числу известных комплексов Component Integrator относятся FIX, Factory Suite 2000, ISaGRAF и др. Назначение прикладного ПО - анализ производства, воздействие на него в реальном времени.

Комплекс Factory Suite 2000 компании WonderWare, используемый при проектировании систем промышленной автоматизации от АСУТП до АСУП, включает в себя следующие подсистемы:

InTouch 7.0 - SCADA-система - для создания распределенных прило-жений, визуализации процессов управления;

InControl -- для управления контроллерами;

InTrack - для управления производством (контроль материально-технических запасов, незавершенного производства, загрузки оборудования). В частности, подсистема InTrack интегрирована в известную систему планирования ресурсов предприятия iBaan;

InBatch - для управления процессами непрерывного производства;

IndustrialSQL Server - для хранения статистики, истории производственного процесса, данных о ситуациях;

Scout - удаленный доступ к данным о технологическом процессе.

Одной из развитых инструментальных сред разработки приложений реального времени является система Tornado, разработанная для мультизадачной ОС VxWorks фирмой Wind River. Разработка приложений ведется на инструментальном компьютере, которым могут быть ПЭВМ или рабочие станции Sun, HP, IBM, DEC. В базовую конфигурацию Tornado входят компиляторы C/C++, отладчики, симулятор целевой машины, командный интерпретатор, браузер объектов целевой системы, средства управления проектом и др. Для разработки ПО для встраиваемых сигнальных процессоров Tornado применяют вместе со специальной ОС WISP. Инструментальная среда Tornado Prototyper и симулятор ОС VxWorks, работающий под Windows, могут быть получены бесплатно по Internet, что позволяет провести предварительную разработку прикладной программы, а уже затем закупать полную версию кросс-системы.

Инструментальную среду ISaGRAF используют для разработки прикладного ПО программируемых контроллеров PLC. Среда реализует методологию граф-схем Flowchart и пять языков программирования по стандарту МЭК 61131-3 (IEC 1131-3). Это графические языки функциональных схем SFC, блоковых диаграмм FBD, диаграмм релейной логики LD и текстовые языки - паскалеподобный ST и низкоуровневый язык инструкций IL.

Контрольные вопросы по материалу практического занятия №8

1. Какую структуру имеют системы управления в промышленности?

2. Назовите характерные особенности автоматизированных систем управления предприятием (АСУП)?

3. Назовите основные подсистемы АСУП?

4. Назовите функции календарного планирования производства.

5. Назовите функции оперативного управления производством.

6. Назовите функции управления проектами

7. Назовите функции финансово-экономического управления и бухгалтерского учета.

8. Какие функции выполняет логистика?

9. Какие функции управления персоналом?

10. Назовите функции управления информационными ресурсами.

11. Назовите основные логистические функции.

12. Какие задачи решает система MRP-1?

13. Какие задачи решает система MRP-2?

14. Какие задачи вызвали появление концепции интегрированной логистической поддержки (ИЛП)?

15. Какие функции выполняет автоматизированная система управления технологическими процессами?

16. Что такое система SCADA? И какие функции она выполняет?

17. Приведите примеры SCADA-систем и дайте им краткую характеристику.

18. На какие подсистемы подразделяется автоматизированная подсистема делопроизводства (АСД)?

19. Назовите функции системы управления документами (СУД).

20. Назовите функции системы управления документооборотом (СДО).

21. Назовите основные компоненты систем управления документами и документооборотом.

Литература

1. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования. М., Издательство МГТУ им. Баумана, 2002 .

2. Ли Кунву Основы САПР (CAD/CAM/CAE). СПб, Питер, 2004.

3. Грувер М., Зиммерс Э., САПР и автоматизация производства. М., Мир, 1987.

4. Журналы САПР и графика.

Практическое занятие №9

Тема: Внедрение систем автоматизированного проектирования (САПР).

Цели и задачи: Изучить критерии выбора САПР. Методы оценки различных САПР.

После занятия студент должен:

Знать: Этапы внедрения САПР. Критерии выбора САПР. Методы оценки САПР

Уметь: Разработать подходы и критерии при внедрении САПР.

Для этой практической работы необходимо:

1. Проработать теоретический материал по теме: «Внедрение САПР».

Понятия, которые необходимо рассмотреть на занятии:

На предыдущих лекциях мы рассмотрели множество примеров применения ЭВМ в процессах проектирования и производства. Обсуждались проблемы автоматизации проектирования, в том числе необходимые средства вычислительной техники и программного обеспечения, а также методы использования САПР для конструирования изделий. Мы рассмотрели также вопросы, связанные с автоматизацией производственных процессов: автоматизированные производственные системы и множество других вопросов. В процессе обсуждения была подчеркнута важность объединения функций автоматизации проектирования (АПР) и автоматизации производственных процессов (АПП) в единую систему (САПР/АПП).

Теперь мы попытаемся разработать подход и критерии, необходимые для реализации такой интегрированной системы, и на этой основе опишем процесс создания САПР/АПП, в которой должны присутствовать следующие компоненты:

Система интерактивной машинной графики с необходимым программным обеспечением.

Пакеты прикладных программ для автоматизированной системы управления производством. Обычно их состав зависит от потребностей пользователя, однако обязательными являются программы для станков с ЧПУ, программы календарного планирования, программы автоматизированного проектирования требуемых приспособлений и оснастки, а также другие программы, необходимые для организации производственного процесса.

Общая база данных, одновременно используемая в процессе проектирования и в процессе производства.

Фирма-пользователь может получить САПР/АПП в указанном составе следующими путями:

1. Приобрести у одной из специализированных фирм, поставляющих такие системы.

Расширить существующую вычислительную систему за счет приобретения средств машинной графики и программного обеспечения для САПР/АПП.

Создать САПР/АПП собственными силами, опираясь на имеющийся опыт. Для этого специалистам предприятия придется познакомиться со средствами вычислительной техники и машинной графики и разработать необходимое программное обеспечение.

Более двадцати лет назад вполне приемлемым считался третий путь, но с тех пор развитие технологии и проектирования в области САПР/АПП достигло такого уровня, что подобный путь уже нельзя назвать приемлемым, за исключением редких особых случаев. Поэтому при обсуждении вопросов внедрения САПР/АПП основное внимание будет уделено первому направлению: приобретению системы у одной из фирм, специализирующихся на их создании. Подобные системы широко представлены на рынке и известны как системы, сдаваемые «под ключ». Однако вышеупомянутые критерии будут разработаны для всех трех указанных путей.

Вначале потенциальной фирме-пользователю следует решить вопрос о целесообразности внедрения САПР/АПП. Ответ на этот вопрос должен быть получен на основе анализа существующей и перспективной загрузки фирмы заказами. Для проведения такого анализа необходимо:

Определить объем производственной загрузки в различных областях деятельности фирмы (например, проектирования, планирования производства и т.п.).

Наметить объемы производства, которые могут быть возложены на САПР/АПП.

Установить приоритеты для выбранных в п. 2 различных составляющих производственной программы.

Использовать полученную в п. 3 производственную программу, упорядоченную по приоритетам, для определения характеристик необходимой САПР/АПП. Эти характеристики следует затем разделить на две группы: Обязательные.

Желательные.

На основании такого анализа можно, например, прийти к заключению, что фирма не нуждается в собственной САПР/АПП. Это может произойти в тех случаях, когда производственная загрузка фирмы заказами недостаточна для того, чтобы скомпенсировать затраты на создание системы, либо когда перечень требуемых характеристик (в особенности обязательных) таков, что существующие САПР/АПП не удовлетворяют большинству его пунктов. В последнем случае фирма может оказаться перед выбором: создавать САПР/АПП собственными силами или расширять уже существующую вычислительную систему.

Если фирма пришла к заключению о необходимости создания САПР/АПП, то для ее реализации может использоваться общая методика, ориентированная на выбор системы, сдаваемой «под ключ», а не создаваемой самостоятельно. В связи с этим необходимо:

Разработать критерии выбора САПР/АПП, сдаваемой «под ключ». Критерии должны быть определены с учетом индивидуальных требований фирмы-пользователя.

Найти и посетить фирмы, эксплуатирующие САПР/АПП для тех же целей. Убедиться в их эффективности применительно к выполнению аналогичных задач.

Определить круг поставщиков систем и пригласить их рассказать о своих фирмах и выпускаемой ими продукции.

Сократить список возможных поставщиков до трех или четырех, подходящих в наибольшей степени.

Определить отношение дохода к издержкам (путем деления ожидаемой от системы выгоды на ее стоимость с учетом конкретных потребностей фирмы-пользователя) для каждой из конкурирующих систем.

Предложить поставщику с наивысшим значением этого коэффициента выполнить контрольный прогон типовой задачи. Типовая задача состоит из одной или нескольких конкретных задач пользователя, которые относятся к типичным сферам применения САПР/АПП.

Если типовая задача выполнена успешно, поставщик считается выбранным. Если же задача не выполнена, на основании соотношения «доход/издержки» выбирается следующий поставщик для выполнения типовой тестовой задачи и принятия решения о возможном заключении контракта.

В остальных разделах данной главы мы рассмотрим коммерческие САПР/АПП, сдаваемые «под ключ», а также более подробно остановимся на упомянутой выше методике.

Системы, сдаваемые «под ключ»

Сдача поставщиком системы «под ключ» означает, что поставщик осуществляет отгрузку, монтаж и наладку, выполняет контроль системы и только после этого передает ее пользователю полностью готовой к эксплуатации. Сдаваемые «под ключ» САПР/АПП, как правило, включают определенное базовое программное обеспечение, необходимое для их работы. Дополнительные программные средства можно приобрести за отдельную плату. Такой подход позволяет фирме-пользователю приобрести только те программы, которые необходимы для решения ее задач. Стоимость сдаваемой «под ключ» системы может колебаться от десятков тысяч до нескольких сотен тысяч долларов. Тем не менее сдаваемые «под ключ» системы часто оказываются более предпочтительными по сравнению с разрабатываемыми собственными силами, в особенности с учетом общих затрат и тех трудностей, которые возникают при самостоятельной разработке систем.

Трудности при разработке САПР/АПП собственными силами пользователя

Чтобы самостоятельно создать работоспособную систему машинной графики, фирме-пользователю потребуется штат специалистов, имеющих достаточно высокую квалификацию в этой области. Хороший специалист по машинной графике должен знать программирование, быть знакомым с графическими средствами и уметь применять свои знания для решения прикладных задач. Специалисты, сочетающие в себе такие профессиональные качества, встречаются весьма редко, и большая часть самых высококвалифицированных специалистов уже занята в фирмах, занимающихся разработкой и внедрением САПР/АПП.

Другой проблемой фирмы, предполагающей самостоятельно разрабатывать подобную систему, является фактор времени. Даже при наличии штата высококвалифицированных программистов потребуется значительное время на разработку такого сложного и трудного проекта, каким является САПР/АПП. Сюда следует включить также длительный и дорогостоящий период обучения, вследствие чего создание системы собственными силами может затянуться на годы. В противоположность этому поставщики САПР/АПП уже прошли этот этап и приобрели необходимый опыт в процессе обучения. Если фирма-пользователь хочет внедрить САПР в минимально короткие сроки, фирмы-поставщики в состоянии удовлетворить это желание с помощью имеющегося ассортимента их продукции.

Фирмы-поставщики систем САПР/АПП специализируются в области их создания. Они в состоянии и, кроме того, вынуждены тратить значительные средства на постоянное совершенствование технологии, чтобы сохранять конкурентоспособность. Ежегодно им приходится затрачивать сотни человеко-лет на разработку программного обеспечения САПР/АПП. Размах и интенсивность этих работ не идут ни в какое сравнение с возможностями обычной фирмы-пользователя, для которой САПР/АПП есть лишь средство достижения цели. Для поставщика же таких систем САПР/АПП - это одновременно и средство, и конечный продукт.

Критерии выбора

Осуществить выбор из множества конкурирующих типов аппаратных и программных средств САПР/АПП весьма затруднительно. Если принимаемое решение связано с приобретением системы, сдаваемой «под ключ», то первым шагом становится разработка критериев выбора. Эту работу не должен выполнять какой-то один человек; здесь необходимо создать специальную комиссию по оценке имеющихся САПР/АПП.

В задачи этой комиссии входит не только разработка критериев выбора, но и оценка различных систем и выработка рекомендаций по выбору поставщика; она должна довести процедуру выбора до принятия окончательного решения. В комиссию по оценке следует включить представителей всех заинтересованных подразделений фирмы-пользователя. В нее должны войти сотрудники конструкторского, технологического и производственного отделов, отдела автоматизированных систем управления и отдела материально-технического снабжения.

Разработка критериев выбора включает определение точных потребностей фирмы-пользователя применительно к САПР/АПП. Однако при этом следует исходить не только из текущих потребностей фирмы. Одновременно с ними комиссия должна рассмотреть и перспективные потребности. Внедрение САПР/АПП фирмой-пользователем откроет новые возможности совершенствования процесса производства в целом, и эти возможности тоже следует учесть. В качестве источника информации комиссия должна использовать соответствующие руководства и техническую информацию от каждого из поставщиков, заинтересованных в заключении соглашения по данному проекту.

Весьма важно провести технические дискуссии с привлечением экспертов из специализированных фирм и познакомиться с рядом действующих систем, имеющих структуру, сходную со структурой рассматриваемой системы. В ходе таких посещений следует узнать точку зрения и замечания к системе работающего с ней управленческого и эксплуатационного персонала. Кроме того, необходимо организовать посещение административных центров всех предполагаемых фирм-поставщиков. Это позволит собрать нужную информацию о планах и стратегии каждой из фирм-разработчиков САПР/АПП.

На основании информации, полученной из всех перечисленных источников, можно составить исчерпывающий список оценочных критериев, отражающий потребности потенциального заказчика. Достаточно представительный список учитываемых факторов и критериев выбора САПР/АПП приведен в табл. 1; эта таблица заимствована в основном из работ Квантца . Учитываемые критерии и факторы различны для каждой фирмы, и любой обобщенный перечень, подобный представленному в табл. 1, нуждается в переработке с учетом специфических требований конкретной фирмы. Несмотря на это, данная таблица может стать полезной для потенциальной фирмы-пользователя при разработке собственных критериев оценки различных САПР/АПП.

Более сложной задачей оценки САПР/АПП является получение ответов на целый ряд вопросов. Во-первых, необходимо знать, как оценить степень сложности сопряжения будущей системы с уже существующей информационной системой, ведущей учет выпускаемой продукции и решающей задачи материально-технического снабжения. Это касается данных о закупках, планирования материальных потребностей, слежения за поставками, контроля качества продукции и учета использования отходов. Во-вторых, фирма-пользователь должна уметь согласовывать планы развития системы с ростом числа пользователей, количества автоматизированных рабочих мест, с созданием терминальных сетей, с появлением новых видов изделий и новых технологических процессов, не теряя при этом возможности получения выгод в максимально короткие сроки. Перечисленные вопросы в каждой из отраслей решаются по-разному, и общих рекомендаций дать невозможно. Потенциальный пользователь обязан рассмотреть подобного рода вопросы в процессе выработки конкретного решения.

Перечень основных факторов и критериев выбора САПР/АПП

А. Общие соображения

1. Стоимость

Аппаратные средства

Центральный процессор

Дополнительные автоматизированные рабочие места

Периферийное оборудование

Программные средства

Базовый пакет программ, сдаваемый «под ключ»

Дополнительные специальные пакеты Обслуживание аппаратных средств Сопровождение программного обеспечения Специальные вопросы Запчасти Документация Обучение персонала Транспортировка Оборудование Условия поставки Эксплуатационное обслуживание Обслуживающий персонал

2. Обслуживание

Условия контракта

Условия снабжения запчастями

Время между получением и исполнением заказа Гарантии и условия их прекращения Устранение ошибок в программном обеспечении Обслуживание программного обеспечения

3. Качество

Группа обеспечения качества и ее функции Политика в области качества

Ответственность

Стабильность ассигнований

Число постов контроля

Развитие Надежность Параллельная работа Устранение неполадок Устранение потерь энергии Охрана окружающей среды Человеческий фактор

Аппаратные средства

Программное обеспечение

Время реакции

Быстродействие выходных устройств Интерфейсы

Линии связи

Графопостроители Документация на изделия Обучение

4. Поставка системы и последующая поддержка

Подготовка и осуществление прогона реального контрольного примера

Условия упаковки

Помощь в монтаже

Условия предварительной проверки

Инструкция по монтажу

Условия приемки

Снабжение

Пересмотр условий

Спецификации

Соглашение о праве собственности

Отладка на месте

5. Управление системой

Быстродействующие периферийные устройства Пользовательские средства диагностики Программное обеспечение системы управления файлами Учет и анализ затрат

6. Программирование

Язык высокого уровня, используемый поставщиком

Стандартный язык

Язык ассемблера

Программы на входном языке

Высококачественная документация

Защита системы

Средства диагностики

Доступ к базе данных

Ясные интерфейсы

7. Прочие факторы

Совместимость с имеющимся оборудованием Средства управления графическим терминалом Методы ручного ввода данных

Выдача наводящих сообщений

Средства управления процессом разработки чертежей

Б. Прикладные средства применительно к электрооборудованию

1. Применение при проектировании электрооборудования Блок-схемы

Принципиальные схемы Прочие схемы Разводка питания Кабели

Источники питания Таблицы монтажных соединений Интегральные схемы Печатные платы Гибридные схемы Нормоконтроль Спецификация материалов

2. Электрические устройства сопряжения

Анализ схем

Последовательность работы и синхронизация Анализ области применению Трассировка Генерация тестов

3. Пакеты программ ЧПУ для изготовления электрических узлов

Сверление

Трассировка

Автоматическое размещение компонентов/вставка элементов

Плетение кабелей

Намотка проводов

4. Документация

Руководства и справочники

Перспективная документация

Организационные структуры

Блок-схемы. Сетевые графики и календарные планы

5. Устройства сопряжения

Графопостроители

В. Прикладные средства применительно к механическому оборудованию

1. Конструирование механических устройств Блок-схемы

Циклограммы. Прочие схемы Строительные чертежи

Чертежи металлоконструкций

Схемы трубопроводов

Таблицы монтажных соединений

Планировка

Проектирование листовых металлических изделий Двумерное проектирование и вычерчивание механических узлов

Построение точек

Построение линий

Построение дуг

Построение конусов

Простановка размеров

Типы вычерчиваемых линий

Возможности наложения текста и стрелок

Удаление линий построения

Размер знаков

Пометки

Трехмерное проектирование и вычерчивание механических узлов Каркасное или объемное моделирование Возможности удаления невидимых линий Поверхности и плоскости Кривые линии и криволинейные поверхности Проектирование инструмента Проектирование приспособлений и оснастки Товарные знаки Безразмерные чертежи

2. Средства обеспечения механических расчетов Анализ напряжений

Моделирование методом конечных элементов Анализ форм Анализ потоков Анализ механизма работы Определение весовых характеристик Геометрические характеристики Анализ узлов концентрации напряжений. Пакеты программ планирования производства

Возможности автоматизированной системы планирования

Рациональный раскрой листового материала Программирование устройств ЧПУ металлорежущих станков Функции автоматических средств ЧПУ Другие функции устройств ЧПУ Потери от отказов устройств ЧПУ Интерфейсы систем ЧПУ

Оценка различных систем

К этому этапу процедуры выбора должно остаться три или четыре наиболее перспективных поставщика систем. Остальные должны отпасть по причине потери интереса с их стороны или из-за того, что область применения их систем не полностью совпадает со сферой деятельности фирмы-пользователя, или по другим субъективным причинам. Для оставшихся кандидатов стоит придумать некоторую количественную меру оценки, которая позволила бы связать полезность каждой из систем с ее стоимостью.

Отношение доход/издержки символизирует собой попытку использования количественных методов в задачах выбора. Однако введенная мера не является объективной, так как ее компоненты определяются на основе коллективного мнения специалистов, входящих в комиссию по оценке САПР/АПП. Несмотря на подобное неизбежное несовершенство, данный коэффициент является все же действенным средством организации, систематизации и количественного подхода к проблеме выбора.

Коэффициент доход/издержки применительно к САПР/АПП определяется следующим способом. В качестве отправной точки используется список критериев и факторов выбора из табл. 1. Пусть, например, фирма, выпускающая узлы механических систем, собирается обратить основное внимание на механическое оборудование и свести к минимуму значимость электрооборудования в списке критериев. Тогда весовые коэффициенты, отражающие значение данного обобщенного фактора для фирмы-пользователя, присваиваются каждому из трех основных разделов списка, например, следующим образом:

Внутри каждого раздела суммарный показатель может достигать значения 1000 и распределяться между различными критериями, относящимися к данному разделу. Например, в разделе А баллы могут распределяться следующим образом:

Стоимость 200

Обслуживание 150

Качество 250

Поставка системы и последующая поддержка 100

Управление системой 50

Программирование 150

Прочие факторы 100

Общее возможное число баллов 1000

Затем баллы каждого из этих подразделов распределяются между их различными критериями. Процесс распределения баллов между различными критериями основывается на оценке комиссией относительной значимости каждого отдельного критерия.

После того как распределение баллов завершено, задачей комиссии становится оценка кандидатов по каждому из отдельных критериев. Исходя из возможного количества баллов по данному критерию, комиссия должна решить, сколько баллов должен получить каждый из кандидатов в соответствии с его достоинствами в указанной группе.

После подсчета баллов для каждого кандидата вычисляется их сумма по каждому из трех основных разделов А-В. Затем эти суммы умножаются на весовые коэффициенты, присвоенные каждому разделу, а найденные произведения складываются для получения окончательного общего числа баллов по каждому из кандидатов.

Для каждого из трех или четырех потенциальных поставщиков необходимо подсчитать количество баллов, которое ориентировочно отражает относительную значимость их систем.

Далее, используя полученную сумму баллов, можно попытаться осуществить выбор САПР/АПП. Однако в нашем подходе до сих пор не принималась во внимание стоимость системы. Ее можно учесть с помощью коэффициента доход/издержки. Этот коэффициент определяется путем деления общей суммы баллов по данной системе на ее цену. С этой целью удобно округлить стоимость системы до тысяч долларов и отбросить три нуля справа. Проиллюстрируем это на примере, предположив, что существуют три кандидата, каждому из которых соответствует цена и количество баллов, указанные в следующей таблице:

Факторы выбора	Поставщик
	X	Y	Z
1. Общая сумма баллов по системе	6 95	737	495
2. Цена системы, долл..	375.4	430.2	312
3. Округленная цена, долл.	375.0	430	312
4. Коэффициент доход/из- держки (результат деления первой строки на третью)	1 ,85	1,71	1 ,59

Как видно из таблицы, кандидат X имеет наивысшее значение коэффициента доход/издержки. Хотя у кандидата Y общая сумма баллов выше, более высокая стоимость его системы ведет к меньшему значению коэффициента доход/издержки, используемого в качестве окончательного критерия для принятия решения.

После выбора системы с наивысшим коэффициентом следующим этапом процедуры оценки должно стать обращение к поставщику с предложением о прогоне контрольного примера для анализа характеристик системы. Контрольный пример-это группа конкретных задач, достаточно полно отражающих специфику фирмы-пользователя. Эти задачи должны относиться и к области проектирования, и к области производства. Они также должны учитывать предполагаемые области применения САПР/АПП. Общее число отдельных задач, составляющих контрольный пример, зависит от степени их сложности; обычно оно равно трем или четырем. Для решения задач проектирования система должна выполнить необходимый инженерный анализ и выпустить нужную конструкторскую документацию (например, чертежи, спецификации материалов и т.п.). Для решения производственных задач система должна выполнить функции анализа или планирования и выдать необходимую документацию в «жесткой» или «гибкой» форме (например, программы для станков с ЧПУ, выполненные на перфоленте или хранящиеся в памяти ЭВМ).

Контрольные примеры можно разделить на две категории: искусственные и реальные. Первые представляют собой задачи, решение которых заранее известно фирме-пользователю и цель которых состоит в том, чтобы исследовать некоторые характеристики и возможности САПР/АПП. Реальные контрольные примеры - это задачи, отражающие действительные производственные проблемы фирмы-пользователя. Реальные задачи предпочтительнее искусственных, однако, фирме-пользователю может быть трудно сформулировать их, не имея достаточного опыта. Кроме того, часто возникает вопрос о том, насколько представителен тот или иной реальный контрольный пример.

Цель прогона контрольного примера заключается в подтверждении объявленных поставщиком характеристик предлагаемой им системы. Причина того, что контрольный пример выполняется только применительно к выбранной системе с наивысшим значением коэффициента доход/издержки, заключается в очень высокой стоимости этой процедуры и для поставщика, и для потенциального пользователя одновременно. Кроме того, прогон более одной задачи ведет к существенным задержкам в получении оценок. Поставщик должен знать, что запрос на контрольный прогон типовой задачи, весьма вероятно, повлечет за собой заказ на поставку системы. Если контрольный пример решен успешно (как это и должно быть), система считается выбранной. В противном случае для контрольного прогона выбирается система со следующим по величине значением коэффициента доход/издержки.

Контрольные вопросы по материалу практического занятия №9

1. Назовите пакеты прикладных программ, которые обязательно должны присутствовать в системе управления производством.

2. Каким образом можно получить САПР?

3. Назовите перечень вопросов, которые необходимо рассмотреть при анализе целесообразности внедрения САПР.

4. Назовите основные положения методики ориентированной на выбор системы сдаваемой «под ключ».

5. Назовите перечень работ выполняемых при сдаче системы «под ключ».

6. Какие общие проблемы возникают при разработке САПР собственными силами?

7. Какие организационные мероприятия выполняются при выборе системы?

8. На основании какой информации создается список оценочных критериев?

9. Назовите группы основных факторов и критериев выбора.

10. Как определяется коэффициент доход/издержки?

11. Что символизирует коэффициент доход/издержки?

12. Как комиссия производит оценку кандидатов на поставку САПР?

13. Проиллюстрируйте на примере отбор поставщика из 3-х кандидатов.

14. Для чего используется прогон контрольного примера?

15. Когда система считается выбранной?

Литература

1. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования. М., Издательство МГТУ им. Баумана, 2002 .

2. Ли Кунву Основы САПР (CAD/CAM/CAE). СПб, Питер, 2004.

3. Грувер М., Зиммерс Э., САПР и автоматизация производства. М., Мир, 1987.

4. Журналы САПР и графика.

Размещено на Allbest.ru