Аппаратное обеспечение информационных технологий как элемент единого информационного пространства предприятия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аппаратное обеспечение информационных технологий как элемент единого информационного пространства предприятия

В настоящее время необходимым условием конкурентоспособности предприятия является наличие единого информационного пространства, внедрение информационных технологий на всех этапах конструирования, производства и эксплуатации высокотехнологичной продукции. Единое информационное пространство предприятия является основой успешной поддержки принципов CALS-технологии.

Федеральное государственное унитарное предприятие "ММПП "Салют" является одним из крупнейших государственных предприятий авиационной промышленности в области разработки и производства авиационных двигателей для военной и гражданской авиации, высокотехнологичных энергетических установок. Предприятие обладает уникальной научно-производственной базой, Правительством Российской Федерации предприятию присвоен статус федерального научно-производственного центра.

Основным компонентом стратегии развития Федерального государственного унитарного предприятия "ММПП "Салют" является программа создания единого информационного пространства предприятия, внедрение информационных технологий (ИТ) на всех этапах конструирования, производства и эксплуатации авиационных и промышленных двигателей. Предприятие активно развивает технологии интегрированной поддержки изделий. Целью технологий интегрированной поддержки изделий (ИПИ-технологий) является информационная поддержка продукции в течение всего жизненного цикла (ЖЦ). Первоначально ИПИ-технологии трактовалась как Computer Aided Logistic Support (CALS) - компьютерная поддержка процесса поставок, далее потребовался охват всех этапов жизненного цикла изделия, тогда концепция получила более широкую трактовку - Continuous Acqusition and Life cycle Support (непрерывное развитие и поддержка жизненного цикла продукции).

Программа разработки и внедрения элементов CALS-технологий на "Салюте" реализуется с 1996 г. В то время на предприятии было около 50 компьютеризированных рабочих мест, сегодня их уже свыше 5500. На всех этапах жизненного цикла изделие сопровождается различными системами автоматизации, на этапе проектирования это системы геометрического моделирования (CAD) и системы инженерного анализа (САЕ). Далее следуют системы автоматизации производства (САМ), системы планирования ресурсов предприятия (ERP) и другие. В современных условиях все эти системы интегрируются в единое информационное пространство, т.е. в ИПИ или CALS-технологии. Под единым информационным пространством предприятия ФГУП "ММПП "Салют" подразумевается использование и развитие полномасштабной, многофункциональной ERP-системы.

Задачи, связанные с формированием нормативных данных для конструкторской и технологической подготовки производства сложны и для подготовки этих данных возможностей только ERP недостаточно. Основой данных для подготовки производства является конструкция изделия. На этапе конструирования изделия формируются точные математические и геометрические модели, как всего изделия в целом, так и отдельных его узлов и деталей. Разработка конструкции изделия выполняется с помощью специализированных пакетов автоматизированного проектирования - CAD-систем. В зависимости от сложности решаемых задач все CAD-системы ФГУП "ММПП "Салют" подразделяются на три уровня. На нижнем уровне находятся системы двухмерного моделирования семейства AutoCAD, применяемые, в основном, при работе со смежными предприятиями отрасли. Средний уровень занимают системы, решающие задачи по созданию относительно несложных трехмерных геометрических моделей и при проведении эскизного моделирования, таковыми являются системы семейства "Компас". На верхнем уровне расположен наиболее мощный пакет трехмерного поверхностного параметрического моделирования UNIGRAPHICS.

Такую же трехуровневую структуру дифференциации задач имеют CAE-системы ФГУП "ММПП "Салют" для проведения прочностных, термодинамических и аэродинамических расчетов. На первом уровне широко применяются пакеты собственной разработки. Высший уровень иерархии CAE-систем занимают продукты MSC Corporation и ANSYS Inc.

Хранение, обработку и управление конструкторскими данными о проекте принимает на себя PDM-система Teamcenter Engineering. Использование Teamcenter Engineering также решает задачи интеграции с ERP Салют и системами технологического проектирования.ФГУП "ММПП "Салют" использует коммерческие CAМ-системы ведущих производителей. Разработка управляющих программ для пяти- и шестикоординатных станков с ЧПУ выполняется собственными пакетами программ, разработки ФГУП "ММПП "Салют". Изготовление деталей также основывается на CALS-технологиях с использованием оборудования с числовым программным управлением для формообразующих и контрольных операций. За последние годы было приобретено более пятисот современных станков таких известных фирм, как Starrag, Liechti и многих других.

Роль информационных технологий многократно возросла при создании крупного интегрированного центра газотурбостроения. В состав интегрированной структуры предприятия в качестве филиалов и обособленных хозрасчетных объединений вошли Воскресенский машиностроительный завод "Салют", МКБ "Гранит", НТЦ НИИД, МКБ "Горизонт" и приднестровский завод "Прибор". Теснейшая структурная кооперация связывает ММПП "Салют" с Гаврилов-Ямским машиностроительным заводом "Агат", ОАО "Агрегат", ОАО "Топаз", ОАО "Наро-Фоминским машиностроительным заводом".

Без применения информационных технологий было бы невозможно в кратчайшие сроки расширить номенклатуру выпускаемой продукции (помимо АЛ-31Ф и его модификаций). ФГУП "ММПП "Салют" является крупнейшим специализированным предприятием по ремонту двигателей АЛ-21Ф (для Су-24), Р15Б-300 (для МиГ-25), изготовлению узлов и деталей двигателей Д-436Т1/ТП (для Ту-334-100, Ту-134М, Бе-200), Д-27 (для Ан-70) и энергетических установок.

Главным звеном в стратегии повышения эффективности бизнес-процессов ФГУП "ММПП "Салют" является создание единого информационного пространства научно-исследовательских, опытно-конструкторских работ и техпроцессов производства. Все основные процессы ФГУП "ММПП "Салют" автоматизированы с помощью системы управления предприятием ERP Салют и системы электронного документооборота. Связь с удаленными компьютерами осуществляется по каналу VPN. Одной из основных проблем управления ИТ-инфраструктурой обычно является сопровождение жизненного цикла персональных компьютеров, рабочих станций и серверов, требующее больших трудовых, денежных и временных затрат на инвентаризацию, установку и обновление программно-аппаратного обеспечения. ФГУП "ММПП "Салют" проводит внедрение автоматизированной системы управления ИТ-инфраструктурой LANDesk. Кроме того, эта система позволила создать единую базу данных, содержащую информацию об аппаратном и программном обеспечении рабочих станций, а также содержит инструменты автоматического сбора такой информации и отслеживания изменений в аппаратном и программном обеспечении клиентов. Благодаря внедрению этой системы удалось существенно снизить затраты на администрирование и эксплуатацию ИТ-инфраструктуры, повысить управляемость и безопасность информационной системы в целом.Инвестиции в новейшие технологии, современные средства вычислительной техники, коммуникационное оборудование и введение концепции единого информационного пространства показали свою эффективность. Это позволило предприятию сократить сроки разработки новой газотурбинной техники, снижать затраты на создание нового авиационного двигателя, повысить загрузку оборудования и качество выпускаемой продукции, снизить производственный брак и уровень складских запасов.

Выполняя стратегические цели "Программы разработки и внедрения CALS-технологий" руководство ФГУП "ММПП "Салют" планирует развитие вычислительной среды с высоким параллелизмом.

В конце 2002 г. на предприятии стартовал проект по внедрению кластерных технологий в инженерном анализе. В феврале 2003 г. проведен запуск в промышленную эксплуатацию системы распределенных вычислений, таким образом, предприятие получило первый в отрасли кластер на платформе Intel.

В настоящий момент загрузка всех специализированных вычислительных комплексов составляет 100 %. Очередь на проведение расчетных работ, с применением кластеров, подтолкнула руководство ИТ ФГУП "ММПП "Салют" к созданию единого узла высокопроизводительных кластерных вычислений на все конструкторские подразделения предприятия. В результате ведущейся работы совместно с Межведомственным суперкомпьютерным центром Российской академии наук была определена необходимая предприятию производительность вычислительного комплекса, равная 3…3,5 Терафлопа. В настоящий момент на предприятии существует два специализированных комплекса на базе процессоров Intel® Xeon® и Intel Itanium-2 совместно с системой хранения конструкторской документации общей емкостью 35 Тбайт, ФГУП "ММПП "Салют" ведет последовательное создание консолидированного вычислительного центра масштаба предприятия.

В качестве технического решения данной задачи была рассмотрена возможность применения 64-разрядных серверов Arbyte Alkazar на платформе Bensley.

Сервер Arbyte Alkazar создан на базе новейших двухъядерных процессоров Intel Xeon в компактном исполнении и предназначен для построения высокопроизводительных вычислительных кластеров.

Новый сервер Arbyte Alkazar является альтернативой существующим системам. Он может быть оснащен двумя 64-разрядными двухъядерными процессорами Inte®l Xeon®, иметь до 32 ГБ памяти FB-DIMM DDR2 и два гигабитных сетевых адаптера с поддержкой технологии Intel I/O Acceleration Technology. При этом обеспечивается высочайшая производительность системы при минимальной потребляемой мощности. Если возникнет необходимость, то наращивание производительности системы возможно путем увеличения рабочей частоты процессоров.

Увеличение вычислительной мощности серверов происходит без существенного увеличения расходов на инженерное обеспечение серверных комнат (электропитание, кондиционирование, занимаемая площадь).

Серверы Arbyte Alkazar готовы использовать как уже существующие процессоры серии 51хх (Intel Dual Core Xeon), так и перспективные четырехядерные процессоры семейства Intel® Xeon® серии 53xx на основе новой микроархитектуры Intel Core. Как показывают результаты предварительного тестирования, системы, основанные на процессоре 51xx, обеспечивают производительность, в два раза превышающую данный показатель для серверов предыдущего поколения, и трехкратную экономию энергопотребления, что позволяет одновременно использовать больше приложений на меньшем числе систем с меньшим энергопотреблением. Использование технологии Intel I/O Acceleration Technology позволяет эффективно использовать среду Gigabit Ethernet в качестве среды передачи данных в высокопроизводительных вычислительных кластерах. Благодаря технологии FB-DIMM памяти DDR2 компания Arbyte имеет возможность создавать вычислительные ресурсы, удовлетворяющие растущим требованиям к объемам вычислений и детализации моделей (данных). Среди других преимуществ серверов Arbyte Alkazar - повышенная безопасность, надежное энергоснабжение, возможность оптимизации под конкретные задачи предприятия.

Технологии, использованные в новой архитектуре гарантируют возможность создании консолидированных вычислительных центров крупного предприятия. Именно поэтому специалистами ФГУП "ММПП "Салют" рассматривается целесообразность применения серверов Arbyte Alkazar для дальнейшего развития своей вычислительной среды. Предполагается что применение новейшей платформы Intel® Xeon® в многоузловых вычислительных кластерах, используемых для инженерных расчетов, позволит резко увеличить их вычислительную мощность, обеспечить высокий параллелизм.

Окончательные решения о внедрении будут приняты по результатам анализа результатов проведенного тестирования системы на этой платформе. Пока можно сказать, что предварительные тестирования подтвердили заявленные возможности новой платформы.

Автоматизированный многопараметровый стенд для экспресс-оптимизации режимов резания

Быстрому переходу предприятий на выпуск новых видов продукции и внедрению высокоэффективных технологий способствуют автоматизированные системы информационного технологического обеспечения, оперативно и объективно предоставляющие предприятию оптимальные инженерные решения технологических задач. При этом существенно сокращаются трудовые и материальные затраты.

Эффективным подходом к информационному обеспечению технологических процессов при автоматизированной подготовке производства является разработка и внедрение стендов для измерения и анализа параметров физических процессов при резании. Необходимость создания таких стендов обусловлена тем, что в последние годы в современном производстве применяются высокопроизводительные многокоординатные станки с ЧПУ, режущие инструменты, оснащенные сменными многогранными пластинами (СМП) и смазочно-охлаждающие технологические средства (СОТС), как правило импортного производства. Отсутствие нормативной технологической информации о режимах резания и стойкости инструмента при использовании новых инструментальных материалов, упрочняющих покрытий, форм и геометрии СМП, СОТС при обработке деталей из современных и новых конструкционных материалов снижает эффективность процессов механической обработки.

С развитием автоматизированных средств измерений получены важные результаты по разработке научных основ и новых инженерных решений задач оптимизации процессов механической обработки.

Таким образом, для решения современных задач, стоящих перед технологией механообрабатывающего производства, необходимо дальнейшее развитие методов и средств многопараметровой диагностики по следующим основным направлениям: разработка методических основ и расчетных моделей по выбору оптимальных условий перспективных процессов многокоординатного резания на станках с ЧПУ; создание программно-информационных систем выбора области эффективных условий резания на основе измерения и анализа термосиловых, виброакустических и эмиссионных параметров процессов; разработка проблемно-ориентированных диагностических стендов для автоматизированных исследований по выбору режимов резания и стойкости инструмента.Для реализации этих направлений на ФГУП "ММПП "Салют" создан автоматизированный многопараметровый стенд по экспресс-оптимизации условий резания и инструмента.

Выбор режимов резания для обработки деталей в производственных условиях является многофакторным процессом, и проведение исследований в лабораторных условиях, как правило, не отражает особенностей обработки деталей в механообрабатывающих цехах. Важно отметить, что построение эмпирических зависимостей стойкости инструмента от режимов резания на основе известных стойкостных испытаний инструмента практически невозможно из-за многообразия условий обработки современного производства, а также экономически невыгодно. Разработанный многопараметровый стенд позволяет в 50 и более раз сократить трудоемкость и материалоемкость стойкостных испытаний с помощью моделирования многообразия факторов, имеющих место в производственных условиях обработки деталей, а при разработке методического и программного обеспечения - выполнять следующие функции: ускоренный выбор оптимальных режимов резания при точении; оценку обрабатываемости конструкционных материалов;- оценку технологических возможностей инструментальных материалов, геометрии инструмента, упрочняющих покрытий инструмента, СОТС и т.д.; разработку и проверку аналитических моделей динамики технологических процессов обработки резанием; моделирование процесса износа инструмента с учетом динамики технологических процессов обработки резанием.

Стенд разработан на базе станка фирмы Jesco Machinery 1650ENC с ЧПУ системы Fagor 800TGI. Он обеспечивает автоматизированный прием информации о динамических и виброакустических процессах при резании в реальном масштабе времени и обработку этой информации с целью определения физических критериев, характеризующих состояние технологической операции. В систему сбора и обработки данных входит: компьютер Panasonic CF-28PB, 800 Mhz Pentium Processor, 256 MB RAM, 30 GByte HDD, 13.3" TFT-цветной дисплей; встроенный аналогово-цифровой преобразователь.

система электронное управление стенд

Диагностические методы и автоматизированные средства для оценки изнашивания инструмента были применены при выборе эффективных водоэмульсионных СОТС для лезвийной обработки никелевых и титановых сплавов. Выбранные наиболее эффективные СОТС внедрены в производство.

Исследования, проведенные на основе анализа сил резания и акустической эмиссии (RMS) при обработке точением жаропрочных сплавов, позволили установить диапазон оптимальных скоростей обработки резанием с использованием различных СОТС. При выборе оптимальных режимов резания необходимо учитывать текущий износ режущей кромки инструмента, влияющий на выбор оптимальной скорости резания.

Эксплуатация многопараметрового стенда на ФГУП "ММПП "Салют" позволила провести исследования обрабатываемости типовых конструкционных материалов, применяемых на предприятии. Результаты исследования легли в основу разработки электронной базы данных на режимы резания жаропрочных никелевых и титановых сплавов и технологических рекомендаций на режимы резания и применение конструкций инструмента, оснащенного СМП. Выполненные работы позволили повысить скорость резания на 40 % и более при увеличении стойкости инструмента в 2,5…3,5 раза.

На автоматизированном стенде проведены сравнительные испытания современных порошковых быстрорежущих сталей, демпфирующих конструкционных сталей для режущего инструмента, различных методов упрочнения инструмента и др. На основе результатов исследований, проведенных ФГУП "ММПП "Салют" совместно с кафедрой ВТО МГТУ "СТАНКИН" создана многопараметровая автоматизированная система измерения параметров физических явлений в процессе резания.

В ближайшее время планируется дальнейшее развитие методов и средств диагностики для создания баз данных по применению новых инструментальных материалов, обеспечивающих дальнейшее повышение режимов резания и стойкость инструмента. Для корректного отражения системой измерения текущего состояния процесса резания необходимым условием является соответствие временных характеристик указанных явлений временным характеристикам измерительной аппаратуры. Совокупность указанных явлений не может быть отражена одним способом измерений или одним широкополосным датчиком. Для решения этой проблемы необходимы исследования по комбинированию способов измерений и датчиков, различных по временным, пространственным и функциональным характеристикам, которые в совокупности дают многопараметровую измерительную систему.

Размещено на Allbest