Основи створення комп’ютеризованого інтегрованого виробництва

ОСНОВИ СТВОРЕННЯ КОМП'ЮТЕРИЗОВАНОГО ІНТЕГРОВАНОГО ВИРОБНИЦТВА

Н.В. Стельмах

Національний технічний університет України КПІ

Метою створення підприємств чи їх реконструкції можуть бути різні завдання: політичні, економічні, оборонні, регіональні тощо. Критерії оцінки їх діяльності - тільки економічні: прибутковість і конкурентоспроможність. Забезпечення високих показників може відбуватися сукупно за такими напрямками: підвищення якості виробів, скорочення і надійності термінів виконання замовлень, індивідуалізації замовлень, підвищення економічності виробництва та його реактивності, тобто швидке реагування на потреби ринку. Цього можна досягнути за рахунок таких властивостей виробничої системи, як досконалість конструкції виробів, використання високих технологій, гнучкість виробництва, його автоматизація.

До високих технологій можна віднести такі явища, як реінжиніринг та інтелектуальне імітаційне моделювання підприємств, управління життєвими циклами та інтегрована логістика CALS, віртуальні агенти [1]. Зокрема, в Росії існує низка дослідних центрів з даної проблематики - в Москві, Санкт-Петербурзі. Одним із них є кафедра «Комп'ютерні системи автоматизації виробництва» МДТУ ім. М.Е. Баумана.

На сьогодні, центральною ланкою у створенні продукції є саме виробниче підприємство. Його економічне існування, конкурентоспроможність, прибутковість залежать безпосередньо від економічної діяльності підприємства. Підприємство саме організовує реалізацію продукції і формує пакет замовлень, від яких значною мірою залежить його економіка.

Актуальність проблеми створення структури такого підприємства пов'язана з тим, що підприємство не може довірити іншим організаціям такі життєво важливі функції для його економіки, як розроблення нових виробів, технологій, визначення виробничої структури. Тому відбувається реструктуризація галузевої промисловості. Підприємство оформляється як закінчена самостійна структура, що здійснює формування свого пакета замовлень, створення виробів з реалізацією всіх етапів життєвого циклу виробів (ЖЦВ) і організовує під визначений вид виробів кооперацію суміжних підприємств (суміжників, постачальників комплектуючих виробів, торговельних, експлуатаційних, ремонтних і т.п.). Ця сукупність підприємств, що є віртуальним підприємством (ВП), як правило, не має твердих організаційних зв'язків і створюється під визначений вид продукції, її склад може змінюватися.

Внаслідок історичних традицій деякі великі конструкторські бюро (КБ), технологічні науково-досліді інститути (НДІ) поки що зберігають свою організаційну самостійність, виконуючи розробки для ряду виробничих підприємств. Але такі структури є нестійкими, тимчасовими. Підприємство не може ризикувати розкриттям своєї виробничої, науково-технічної інформації. Тому КБ, технологічні НДІ не можуть, як раніш, незалежно від виробничого підприємства постачати свої розробки іншим підприємствам на свій розсуд. Практично така структура є етапом до їхнього організаційного об'єднання. КБ та НДІ або організаційно зливаються з виробничим підприємством, або змінюють своє функціональне призначення [2].

Таким чином, у нових економічних умовах відбувається інтеграція підприємств із метою можливості забезпечення всього життєвого циклу кожного виробу, замовлення; одержання самостійності у своїх діях і відповідальності за її результати; виникнення віртуальних підприємств із гнучким складом та структурою.

Отже, ставиться задача розроблення структури автоматизованої системи обробки інформації в рамках сучасного виробництва.

Весь попередній досвід показує, що економічна автоматизація може бути тільки комплексною. Часткова автоматизація може бути лише етапом. Більш того, всяка часткова автоматизація повинна вписуватися в концепцію комплексної автоматизації. Оскільки сучасне виробниче підприємство здійснює діяльність на всіх етапах ЖЦВ (життєвого циклу виробу), то і комплексна автоматизація у перспективі повинна охоплювати всі етапи ЖЦВ (рис 1.) і, у першу чергу, всі етапи виробничого циклу виробу (ВЦВ) [3].

Однією з головних задач комплексної автоматизації є задача зменшення тривалості виробничого циклу виробу. Цього можливо домогтися шляхом скорочення тривалості виконання кожного етапу, шляхом зменшення часу узгодження між етапами і зменшення кількості повернень отриманих рішень для додаткової корекції і, нарешті, переходом від фазового послідовного методу виконання етапів до послідовно-параленьного.

Рисунок 1 - Час ВЦВ при послідовній реалізації етапів:

1- Маркетинг

2- Проектування виробів

3- Проектування технологічних процесів

4- Матеріально-технічне забезпечення

5- Виробництво

6- Контроль та випробування

7- Зберігання

8- Збут

При фазовому методі всі етапи виробничого циклу виробу виконуються послідовно, і час виконання замовлення визначається сумою часів виконання кожного етапу. Насправді час виконання замовлення буде більше за рахунок ітераційного процесу ухвалення остаточного рішення по взаємозалежних етапах. Так, на рис.2. показаний 3-ітераційний процес прийняття конструкторсько-технологічних рішень.

Рисунок 2 - Схема конструкторсько-технологічного проектування при послідовній реалізації етапів:1, 2, 3 - ітерації;

к - конструкторське проектування; т - технологічне проектування.

Слід також зазначити, що збільшення кількості замовлень, їх попереднє опрацювання та індивідуалізація приводять до збільшення трудомісткості підготовчих робіт у більшому ступені, ніж трудомісткість безпосередньо самого виробництва. У зв'язку з цим час виробництва складає 5-10% від усього часу виконання замовлень. Таким чином, основні резерви скорочення часу виробничого циклу виробу полягають у сфері підготовки виробництва.

Рисунок 3 - Схема послідовно-паралельного проектування

Ідеологія послідовно-паралельного проектування припускає не тільки сполучення виконання етапів ВЦВ, але й участь усієї “команди” проектантів у вирішенні функціональних задач кожного етапу або скорочення відсутності міжетапних ітерацій. Програмно-технічною підтримкою методики є локальна мережа підприємства або мережа Intranet віртуального підприємства (рис.4 ) із загальним доступом до баз даних і знань [4, 5].

Рисунок 4 - Схема мережі Internet-віртуального підприємства

Оскільки підготовка виробництва в основному пов'язана з рухом і перетворенням інформаційних потоків, то автоматизація інформаційних потоків дає більшу віддачу, ніж автоматизація матеріальних потоків. Це не означає, що потрібно відмовитися від автоматизації безпосередньо технологічних процесів, але це потрібно робити через те, що при обмеженості засобів гривня, вкладена в автоматизацію етапів підготовки виробництва, дає більшу віддачу, ніж в автоматизацію самого виробництва. Це дозволяє говорити про пріоритет автоматизації інформаційних потоків і удосконалення деяких положень у відношенні комп'ютерно-інтегрованих виробництв (КІВ) і гнучкої виробничої системи (ГВС).

Під КІВ потрібно розуміти виробничу систему на рівні цеху, підприємства, віртуального підприємства, у якій всі операції з інформаційними потоками на всіх етапах виробничої діяльності підприємства (ВДП) автоматизовані на основі комп'ютерних технологій. При цьому матеріальні потоки можуть бути як автоматизовані, так і не автоматизовані.

КІВ складається з виробничо-технологічного комплексу (ВТК), виробничо - обслуговувального комплексу (ВОК) та автоматизованих систем підготовки виробництва (АСПВ), оперативного управління (СОУ), управління виробництвом (АСУВ) (рис.5).

Рисунок 5 - Склад ком'ютеризованого інтегрованого виробництва

Оперативне керування ВТК здійснює система оперативного управління (СОУ), функціональними задачами якої є оперативне планування; диспетчерське керування; керування основним і допоміжним устаткуванням. ВТК разом із СОУ утворять автоматизовану виробничу систему (АВС).

Сукупність усіх систем підготовки і керування утворять інтегровану систему автоматизації (ІСА) виробничої діяльності підприємства. На сучасному рівні автоматизації така система обов'язково включає елементи інтелектуалізації і визначається як інтелектуальна інтегрована система (ІІС) керування ВДП.

Залежно від рівня автоматизації АВС може бути сукупністю окремих верстатів з ручним або керуванням з ЧПК, сукупністю гнучких виробничих модулів, автоматичних ліній, нарешті, гнучкою виробничою системою (ГВС). ГВС - це переналагоджувана автоматизована виробнича система, у якій реалізована комплексна автоматизація як інформаційних, так і матеріальних потоків на рівні виробничої ділянки, лінії.

Сучасне підприємство у своїй діяльності пов'язане з багатьма іншими підприємствами, а саме суміжниками, виготовлювачами і постачальниками комплектуючих виробів замовниками та іншими. Час узгодження з ними виробничих питань впливає на загальний час виконання замовлення, а його зменшення вимагає в першу чергу автоматизації загальних інформаційних потоків. Така сукупність організаційно самостійних підприємств, інформаційно зв'язаних між собою для виконання визначених замовлень, є віртуальним підприємством (ВВ). Для створення нового, особливо складного наукомісткого виробу необхідне первісне розроблення моделі реалізуючого його ВВ. Вона повинна включати всі необхідні ресурси для його створення і склад виробництв, підприємств для їх реалізації.

У роботі виконано аналіз сучасного виробництва, що має високий ступінь гнучкості для розв'язання різноманітних інших задач виготовлення виробів з врахуванням його повного життєвого циклу. Визначені етапи повного життєвого циклу виробу та розглянуті різноманітні схеми етапів ЖЦВ з метою його автоматизації.

Розроблена структура автоматизованої системи дозволяє отримувати інформацію про технологічний процес, ідентифікувати окремі технологічні об'єкти, аналізувати інформацію, керувати окремими його стадіями і через АСУ усім виробництвом енергозбережних пристроїв. Уся система дозволяє здійснювати моніторинг як технологічних процесів, так і зовнішнього середовища навколо виробництва.

Подальші дослідження цієї проблеми необхідні для створення автоматизованої системи обробки технологічної інформації при виготовленні виробів у приладобудуванні.

SUMMARY

In this work it's made analysis of modern manufacturing. Factors, which influence the technological environment of manufacturing is determined. The stages of the living cycle of product and offered structure of automated system of computed automated manufacturing is considered.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Поспелов Г.С. Искусственный интеллект - основа новой информационной технологии. _ М.: Наука, 1998. _ С. 1-26.

2. Hull R.S. Wu B. Manufacturing Strategy Analysis / Manufacturing System Design Interface Application. IX International's Production stechnisches Kolloquium. 98. - Berlin, 2000. _ P. 105-113.

3. Бродський Л.Л., Рыбаков А.В., Шептунов С.А. Возможности информационных технологий по управлению жизненным циклом разработки и изготовления наукоемкого изделия в машиностроении// CAD/CAM/CAE Observer. _ 2003. _ № 3. _ С. 20-28.

4. Дуж Я. Организация системы информации на предприятии. _ М.: Прогресс, 1992. _ С. 39-42.

5. Александров В.В. и др. Информационное обеспечение интегрированных производственных комплексов. _ Л.: Машиностроение, 1996. _ С. 19-25.