WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 ||

«ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ Б. В. ШАНДРОВ, А. Д. ЧУДАКОВ ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ УЧЕБНИК Доп\/ш,ено Министерством образования и науки Российской Федерации в качестве учебника для ...»

-- [ Страница 6 ] --

• прием и формирование данных о ходе производственного про­ цесса на рабочих местах. Алгоритмы диспетчерского управления для каждого конкрет­ ного производства отличаются между собой в частностях в зави­ симости от числа и типов технологических агрегатов, конструк­ ции АТСС и организации операций транспортировки, назначен­ ных приоритетов, установленных протоколов обмена, применяе­ мых средств комплексирования и др. Однако независимо от имеющихся различий, характерных для конкретных автоматизируемых производств, алгоритм диспетче рования во всех случаях должен обеспечивать выполнение после­ довательного опроса информационных сигналов, поступающих с производства, производить анализ однозначно определяемой внут­ ренними состояниями компьютерных массивов ситуации, в кото­ рой эти сигналы поступают, и вырабатывать команды передачи управления соответствующим функциональным операторам в за­ висимости от результатов этого анализа и от комбинаций посту­ пивших с производства сигналов. Информационно-программное взаимодействие в цикле опера­ тивного управления изображено на рис. 7.4. Алгоритм диспетчерования можно рассматривать как абст­ рактный конечный автомат, т.е. как автоматическое устройство, имеющее конечное число состояний, каждое из которых харак­ теризуется конечным числом дискретных значений характер­ ных для этого состояния параметров. В нашем случае каждый параметр характеризуется двумя значениями: «включено» и «вык­ лючено», а число возможных состояний всего алгоритма опре­ деляется тем производством, которое этот алгоритм диспетчерует, но является конечным, хотя может оказаться и достаточ­ но большим. В таком случае можно автоматизировать процесс проектирования такого алгоритма, привлекая для этого регу­ лярные методы. Синтез алгоритма диспетчерования с помощью тех или иных регулярных методов позволит избежать влияния субъективного фак­ тора и исключить ошибки проектирования. Вопрос заключается в том, чтобы, опираясь на верифициро­ ванное описание алгоритма диспетчерования, заданного в сло­ весной форме на русском или на каком-либо проблемно-ориен­ тированном языке, тем или иным регулярным способом перейти к его граф-схеме, которая может быть непосредственно использо­ вана для программирования. Для получения такой граф-схемы алгоритма диспетчерования будем использовать графоаналитический метод синтеза переклю­ чательных схем, получивший название канонического. Для боль­ шей наглядности, не нарушая общности, будем вести изложение на конкретном примере. Положим, что входные сигналы, поступающие на диспетчер­ ский уровень, и выходные сигналы, вырабатываемые им в ответ на эти сигналы в различных ситуациях, перечисляются следую­ щим образом. Входными в данном случае являются сигналы, обозначенные буквенными символами X с различными индексами, а именно: Xi — сигнал готовности к работе данной единицы технологи­ ческого оборудования;

Х2 — запрос на управление данной рабочей позицией от пунк­ та группового управления;

Персонал Сигнал \Сигнал прибьггия ^«Перегрузка» \ робототележки Рис. 7.4. Информационно-программное взаимодействие в цикле опера­ тивного управления А'з — сигнал готовности к работе библиотеки управляющих программ для оборудования с ЧПУ;

Х^ — сигнал о сформированности массива плановых заданий;

Xs — сигнал о выполнении загрузки склада;

Хв — сигнал о завершении запланированной инструменталь­ ной подготовки;

Ху — сигнал начального пуска;

Xs — сигнал «станок свободен»;

Х^ — сигнал о том, что деталь перегружена на локальный нако­ питель;

Zio — сигнал о том, что грузоединица доставлена к рабочей позиции;

ХЦ — сигнал о том, что инструментальный комплект, необхо­ димый для обработки данной детали, доставлен к рабочей пози­ ции;

^12 — запрос смены режимов на автономную работу данной позиции;

Xi2 — запрос смены режимов на централизованное управление работой данной позиции;

Zi4 — данные о состоянии единицы технологического оборудо­ вания. Выходными сигналами в данном случае являются операторы, обозначенные буквенными символами А (англ. action — действие), с различными индексами: Ai — сигнал на запрос о состоянии готовности;

Aj — сигнал о передаче управления пункту группового управ­ ления;

^3 — сигнал о визуализации сообщения о возникшей нештат­ ной ситуации;

А^ — сигнал о передаче управления на комплекс действий, осуществляющих запрос в плановом задании;

А^ — сигнал о поиске адреса в картотеке склада;

А^ — сигнал о поиске управляющей программы в библиотеке с целью выдачи ее пункту группового управления;

Aj — сигнал о передаче управления пункту группового управ­ ления;

Ag — сигнал об автоматическом поиске запросов на диспетчер­ ское решение. В формализованном виде связь между входными данными и требуемой реакцией на них в различных условиях алгоритма диспетчерования будем задавать в виде характеристических таблиц. Для совокупности W +1 функциональных операторов ^о.../я5 в дан­ ном случае для УО..g, и для п входных дискретных сигналов A^i...„, в 4 данном случае для Xi_i^, составляются т +1 характеристических таблиц, в рассматриваемом случае — 9, отражающих представле­ ния разработчика о том, как в той или иной ситуации алгоритм диспетчерования должен реагировать на различные комбинации входных сигналов. Каждая из подобных характеристических таб­ лиц содержит п столбцов для переменных Х^^^ и один столбец Л^, содержащий индексы при операторе Д).,„. Столбец Л^ указывает на то, какой именно из операторов AQ_f„ следует в данной ситуации выполнять в ответ на то или иное сочетание входных сигналов Xi „. В эти таблицы включаются только те переменные, которые в данной ситуации влияют на переход от выполняемого оператора к другому. Такие переменные можно не учитывать. Однако стро­ ки, содержащие такие сочетания учитываемых аргументов, кото­ рые при определенных сочетаниях остальных учитываемых аргу­ ментов не оказывают влияния на выбор следующего оператора, но оказывают влияние на этот выбор при других сочетаниях ос­ тальных учитываемых аргументов, из исходных характеристиче­ ских таблиц не исключаются. Те же значения аргументов, которые в данной строке не оказывают влияния на выбор следующего опе­ ратора, заменяются прочерками. Подобная таблица, содержащая А'столбцов логических аргументов, называется таблицей А'-го по­ рядка. Пример подобных исходных характеристических таблиц для данного случая изображен на рис. 7.5. Здесь табл. В^ показывает, что если система послала на агрегаты запрос на проверку состоя­ ния готовности, т.е. выполняется оператор Ах, то при поступле­ нии запроса на передачу управления пункту группового управле­ ния проверяются сигналы, подтверждающие готовность и нали­ чие требующихся инструментальных комплектов, и в случае по­ лучения такого подтверждения независимо от поступления ка­ ких-либо иных сигналов это разрешение выдается. В качестве еще одного наглядного примера можно назвать табл. B-j (см. рис. 7.5), которая говорит о том, что если управление было передано пунк­ ту группового управления, то независимо от каких-либо внешних сигналов система должна приступить к поиску запросов на дис­ петчерское решение. Заметим, что в рассматриваемом случае ряд входных перемен­ ных, а именно Х^, Х^, Х^г и Ххл,, а также выходной функциональ­ ный оператор А-^ представляют собой многокомпонентные вели­ чины, относящиеся к группе однотипного оборудования. Едини­ ца, размещенная в столбце характеристической таблицы, относя­ щемуся к данному аргументу, обозначает наличие сигнала от од­ ного станка этой группы. Соответственно символ 7, размещен­ ный в строке характеристической таблицы, в которой появляется данная единица, обозначает переход к выполнению оператора А^ именно данным станком. Построив исходные характеристические таблицы и отразив в них представления разработчика о причинно-следственных связях при диспетчеризации производственного процесса, можно перейти Во Ао Xi 1 N 1 В, Ai Хх Xi 1 0 0 0 Хъ X, Xs ^ 1 л ^ 2 8 2 2 2 0 0 1J Въ 1 ^ Xi 1 ^ X, ^ ^ ^ N 8 5б ^ ^ 1 N 1 ^ N ^ iV ^ T V ^ N 8j Л х 1 л^ Xi ^ 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 Х9 X\Q Xn Xn X\A 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 Л'' 6 3 3 3 2 2 2 8 4 8 5 7 9:8,2 2:2, j Рис. 7.5. Характеристические таблицы с исходными данными для синтеза алгоритма диспетчирования к формализованному построению регулярными методами графсхемы алгоритма диспетчерования. Такое построение осуществля­ ется в три этапа. На первом этапе производится понижение порядков исходных характеристических таблиц, т.е. последовательное исключение из рассмотрения исходных логических переменных и разбиение по лучаемых таблиц на кусты. Кустом в данном случае называют пару номеров того или иного столбца характеристической таблицы, соединенных с определенным номером предыдущего столбца па­ рой отрезков прямых. На втором этапе из соответствующим образом построенных кустов формируются канонические графы. На третьем этапе на основании полученных канонических гра­ фов формируется граф-схема алгоритма диспетчерования. Характеристические таблицы понижающихся порядков строят последовательно, соблюдая следующие правила. Строки исходной таблицы, у которой значения логических переменных за исключением последнего столбца одинаковы, груп­ пируются попарно. Такая пара строк называется полным комп­ лектом. Из индексову^ иу/, находящихся в столбце Л^в строках к и /, образующих полный комплект, составляется куст. Для этого к характеристической таблице, порадок которой собираются пони­ зить, справа пристраивают изначально свободный столбец. В этом столбце записываются индексы к и / сверху вниз в порядке возра­ стания последнего, т.е. крайнего правого аргумента. Вершина ку­ ста обозначается первым свободным номером. Например, в ха­ рактеристической табл. ^8 на рис. 7.5 полный комплект образуют строки 10 000 — 0 и 10 000—1. Этому комплекту соответствуют вы­ ходные вершины 8 и 2. Таким образом, этот куст обозначается кодом 9:8,2, что и записывается в свободном столбце, пристро­ енном справа к табл. В^ (см. рис. 7.5). При выборке полных комплектов из характеристической таб­ лицы могут встретиться такие случаи: 1) одна из строк таблицы отличается от другой лишь тем, что вместо определенного значения, О или 1, какого-либо аргумента в ней стоят прочерки. В этом случае строку с определенными зна­ чениями аргументов следует просто вычеркнуть;

2) одни строки отличаются последним аргументом, другие имеют прочерк в разных столбцах. В этом случае строки с прочер­ ками следует заменить наборами строк, где вместо прочерков стоят все возможные сочетания О и 1. Полные комплекты строк следует искать в такой видоизмененной таблице;

3) на месте последнего аргумента стоит прочерк. В этом случае данная строка сама по себе представляет полный комплект;

4) в таблице не оказалось строк, образующих полные комп­ лекты. В этом случае каждая из имеющихся строк сама по себе является полным комплектом. Выявив в характеристической таблице полные комплекты строк, можно перейти к уменьшению порядка этой таблицы, т.е. к пос­ ледовательному исключению из рассмотрения ее логических ар­ гументов. Во время этой процедуры сохраняются п - 1 столбцов, соответствующих первым аргументам строк, образующих полный комплект. Вместо столбца последнего аргумента создается новый столбец, в который заносятся номера вершин кустов, образован­ ных при объединении строк полного комплекта. В качестве примера на рис. 7.6 приводятся подобные таблицы порядков, понижающихся с 6-го до 1-го, полученные по этим правилам из исходной характеристической табл. В^ (см. рис. 7.5) 7-го порядка. Получив характеристические таблицы последователь­ но понижающихся порядков, можно перейти к построению на их 1- хг^8 I 1 0 0 0 0 0 0 Хэ 1 0 0 0 0 0 0 ^ 0 0 1 0 0 0 1 0 1 Хп 0 0 0 1 0 0 0 1 1 -^ 0 1 N 6 9 2 4 8 5 7 3 3 3 10:5, I Х2 1 1 0 ^ ^ ^ 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 Хп 0 0 0 1 0 0 1 1 N 6 9 2 4 8 10 3 3 3 1 Х2 X, 12:2,4 11:10, 1 11 0 1 0 1 1 0 0 X, 1 0 0 0 0 0 -^ 0 0 0 1 1 N 6 9 12 11 3 3 13:9,3 14:8, Х ^ 1 0 1 0 0 1 X, 1 0 0 0 N 6 13 14 12 15:12,6 16:11,6 17:13,6 18:14, ГхГ' 1 1 0 Xs 1 0 1 N 15 19:17,15 17 16 20:18,16 Х 1 N 19 21:20,19 Рис. 7.6. Характеристические таблицы понижающихся порядков основе канонических графов. Построение канонических графов про­ изводится по следующим правилам. Из исходных характеристических таблиц выписывается верх­ няя строка, определяющая выбор существенных аргументов и по­ рядок их расположения. Под крайним левым аргументом распола­ гаем входную вершину куста таблицы последнего 1-го порядка. Выходные вершины этого куста располагаются под вторым слева логическим аргументом. Они отождествляются с входными вер­ шинами кустов, записанных в таблице 2-го порядка, и так далее до построения кустов исходной характеристической таблицы. Пример построения канонических фафов для рассматриваемого случая приводится на рис. 7.7.

Xi А'з Х^ XiQ Xix Zi2 ^14 Х\ Xi Х^ Х4 Xs Х^ ^ X-j Л3 X^ A5 A5 X\i X-j.

T 4 * — • 4 6• ^4 Bs ^S8 Щ Be • I • 8 B^ Рис. 7.7. Канонические графы алгоритма диспетчерования А Рис. 7.8. Граф-схемы диспетчерования в режимах группового управления и поиска запросов на диспетчерское решение: а — граф-схема диспетчерования в режиме группового управления;

б — графсхема диспетчерования в режиме поиска запросов на диспетчерское решение Наконец, построив канонические фафы диспетчерования, мож­ но перейти от них к блок-схемам синтезируемых алгоритмов. Пра­ вила этого перехода таковы. Куст, располагаемый под каким-либо логическим аргументом, соответствует операции условного пере­ хода по наличию внешнего сигнала, соответствующего данному логическому аргументу. Ветвь куста, направленная на канониче­ ском графе вниз, будет соответствовать ветви «ДА» на синтезиру­ емой граф-схеме, а ветвь куста, направленная на каноническом графе вверх, будет соответствовать ветви «НЕТ» на синтезиру­ емой граф-схеме. Одинаковые кусты объединяются. Номера, рас­ положенные на выходных вершинах графа, заменяются операто­ рами А, у которых эти номера являются индексами. Примеры таких граф-схем алгоритмов, построенных для ис­ ходной характеристической табл. В2 (см. рис. 7.5), определяющей поведение системы управления производственным участком в ре жиме группового управления, и для исходной характеристичес­ кой табл. J5g (см. рис. 7.5), определяющей поведение системы управ­ ления производственным участком в режиме автоматического по­ иска запросов на диспетчерское решение, приведены на рис. 7.8. На рис. 7.8, а показана граф-схема диспетчерования в режиме группового управления, а на рис. 7.6, б — граф-схема диспетчеро­ вания в режиме поиска запросов на диспетчерское решение. Построенные таким регулярным образом граф-схемы отдель­ ных алгоритмов диспетчерования, характерных для специфиче­ ских ситуаций, могут быть объединены через общие для них фун­ кциональные операторы. Назначение приоритетов, что весьма важно с точки зрения разрешения конфликтных ситуаций, возникающих при протека­ нии любого реального производственного процесса, остается твор­ ческим актом разработчика. 7.5. Автоматизированная разработка управляющих программ для оборудования с ЧПУ В управляющих программах для оборудования с ЧПУ обработ­ ка детали задается в виде массивов чисел, включая: • технологические команды, определяющие выбор инструмен­ та, задание скорости шпинделя и величину подачи, включениевыключение подачи и т.п.;

• геометрические команды, определяющие перемещение рабо­ чего органа относительно детали по некоторой траектории, в том числе и контролируемой непрерывно;

• подготовительные команды, служащие для управления самим устройством ЧПУ и задания режимов его работы;

• вспомогательные команды, служащие непосредственно для управления включением и выключением механизмов станка. Каждая команда представляет собой совокупность символов и цифр, доступных пониманию технолога-программиста станков с ЧПУ. Управляющая программа для станка с ЧПУ по существу не является программой работы устройства ЧПУ, поскольку она не изменяет алгоритмы и последовательность обработки информа­ ции этим устройством. Она является определенным образом фор­ мализованной записью исходных данных для работы этого уст­ ройства, приводящих при неизменной процедуре их обработки к различным результатам. К любому станку с ЧПУ прилагается инструкция по его про­ граммированию, являющаяся руководством для технолога-про­ граммиста по кодированию действий, совершаемых данным стан ком с ЧПУ при реализации процесса обработки той или иной детали. Например, унифицируются начало и конец как програм­ мы в целом, так и каждого кадра, указывается способ нумерации кадров программы, оговаривается формат и структура кадра. Для кодирования буквенных символов и чисел в управляющих программах для оборудования с ЧПУ применяются различные унифицированные коды. Самым распространенным из них явля­ ется требующий для изображения одного символа семи двоичных разрядов код, разработанный международной организацией по стандартизации ISO, который так и называется «код IS0-7bit». Европейский код EIA используется значительно реже. Коды ISO и EIA легко преобразуются друг в друга, но в технических характе­ ристиках устройств с ЧПУ обычно указывается, для какого имен­ но кода или для обоих кодов предназначено данное устройство. Это не следует упускать из виду при принятии решения об ис­ пользовании того или иного устройства ЧПУ. При составлении текстов кадров управляющих программ для оборудования с ЧПУ используется адресный принцип, когда адре­ сом называют буквенный символ, определяющий, куда именно будет направлена и каким образом будет использована непосред­ ственно следующая за ним числовая информация, называемая подадресным выражением. Таких адресов в коде IS0-7bit существует несколько: • Л^ — номер кадра управляющей программы;

• X, Y, Z — геометрическая информация, определяющая пере­ мещения по указанным координатным осям;

• G {англ. government — управление) — для подготовительной информации. Например, (ЮО — быстрый ход, G01 — линейная интерполяция и др.;

• М {англ. machine-tool — станок) — для вспомогательных ко­ манд;

• S {англ. spindle — шпиндель) — для задания* оборотов шпин­ деля;

• F {англ. feed — подача) — для задания величины подачи;

• Т {англ. tool — инструмент) — для выбора того или иного инструмента и др. При составлении текстов управляющих программ используются следующие основные понятия: • нулевая точка детали (на производственном сленге — нуль детали) — это точка детали, которая принята за нулевую в систе­ ме координат, связанной с деталью, от которой откладываются характерные для обработки размеры;

• нулевая точка станка (на производственном сленге — нуль станка) — это точка в пространстве, которая принимается за ну­ левую в системе координат, связанной со станком, обычно со­ впадающая с базовой точкой зажимного приспособления;

• центр инструмента — неподвижная относительно державки точка инструмента, для которой ведется расчет траектории дви­ жения инструмента относительно детали. Например, для резца центром инструмента будет считаться центр скругления при вер­ шине данного резца, а для пальцевой фрезы — точка пересечения оси данной фрезы с ее торцом;

• исходная точка составления управляющей программы, свя­ зывающая нулевые точки станка и детали;

• расчетная траектория - это траектория движения центра ин­ — струмента относительно обрабатываемой детали, рассчитываемая по геометрии обрабатываемой поверхности с учетом геометрии инструмента, которая может совпадать с контуром обрабатывае­ мой детали, представлять собой его эквидистанту, или являться более сложной кривой;

• опорная геометрическая или технологическая точка — это та точка расчетной траектории, в которой происходит изменение закона, описывающего траекторию, или изменение условий об­ работки;

• постоянный цикл — это часто встречающаяся последователь­ ность команд управляющей программы, оформленная в виде стан­ дартного участка текста управляющей программы, т. е. стандарт­ ной подпрограммы, вызываемой одной командой управляющей программы, например стандартные подпрограммы точения ци­ линдрических поверхностей, нарезания резьбы, сверления отвер­ стий и т. п. Быстрое развитие базовых электронных средств обусловило развитие структуры и функциональных возможностей устройств ЧПУ и связанных с этим методов подготовки управляющих про­ грамм. Простейшими из таких устройств являются собственно устрой­ ства ЧПУ, называемые устройствами типа NC (numerical control). Следующим шагом в развитии устройств ЧПУ явились систе­ мы типа SNC (storing numerical control). В таких системах благодаря повышению степени интеграции электронных устройств стало возможным увеличить вычислительную мощность устройств ЧПУ и сократить длину управляющих программ. Системы этого класса снабжаются оперативным запоминающим устройством, в кото­ ром размещается вся управляющая программа и даже несколько таких программ. Это значит, что процесс ввода управляющей про­ граммы отделяется от процесса ее отработки, что позволяет одно­ кратно вводить управляющую программу в оперативное запоми­ нающее устройство и многократно ее отрабатывать при выпуске серии деталей. Использование универсальной управляющей мини-ЭВМ вме­ сто специальных устройств управления привело к созданию си­ стем класса DNC (direct numerical control), в которых вследствие высокого быстродействия подобной ЭВМ стало возможным уп­ равление от одного устройства ЧПУ, построенного на базе такой ЭВМ, сразу несколькими станками. Дальнейшее развитие микроэлектроники привело к появле­ нию устройств ЧПУ класса HNC (hand-controlled numerical control). В подобных устройствах обработка головной (пилотной) детали партии производится высококвалифицированным рабочим, а все его действия кодируются и записываются в виде управляющей программы для обработки другиХ' таких же деталей партии. Наконец, снижение стоимости компьютерных микроэлектрон­ ных средств привело к появлению устройств ЧПУ класса CNC (computerized numerical control), в которых стало возможным ис­ пользование индивидуального компьютера для построения систем ЧПУ того или иного станка. Разработка управляющих программ путем кодирования соглас­ но инструкции по программированию данного станка с ЧПУ элементарных действий, совершаемых данным автоматическим станком, требует подробной и полной разработки технологиче­ ского процесса обработки программируемой детали на данном станке. Кроме того, такое составление управляющих программ для более или менее сложных деталей требует высокой квалифи­ кации программиста и сопряжено с неизбежными ошибками, ведущими к поломкам дорогостоящего оборудования и травмам людей. Вся информация, необходимая для обработки данной де­ тали, содержится в рабочем чертеже детали. Стремление, с од­ ной стороны, сократить объем дополнительно разрабатываемой документации и вводимой информации, а с другой — умень­ шить, если не полностью исключить, ошибки программирова­ ния, привело к созданию и использованию систем автоматиче­ ского программирования для станков с ЧПУ, получивших об­ щее название САП. Автоматизированная разработка управляющих программ может производиться и на средствах вычислительной техники, входя­ щих в состав систем ЧПУ. В первую очередь это относится к систе­ мам класса HNC, хотя может выполняться и на системах классов DNC и CNC. Однако это не должно препятствовать основной ра­ боте станка — обработке деталей. Стремление отделить процесс составления управляющей программы от процесса обработки де­ тали привело к концепции создания самостоятельных САП. Характерным примером таких САП является система автома­ тического программирования станков с ЧПУ, называемая APT (auto programming tool). Она послужила основой для разработки многочисленных АРТ-образных языков. Русской версией такой системы автоматического программирования станков с ЧПУ яв­ ляется система Техтран, включающая в себя проблемно-ориенти­ рованный язык Техтран и транслятор с него. Система Техтран (тех нологический транслятор) получила свое название по аналогии с известным языком программирования Фортран (формульный транслятор). Базовый Техтран позволяет программировать любые плоские контуры, находящиеся в плоскости ХОКи состоящие из набора точек, прямых линий и дуг окружностей, что соответствует гра­ фическим возможностям чертежного кульмана. Перемещения по оси Z возможны при осуществлении движения типа «точка—то­ чка» в процессе управления глубиной обработки и выходе на за­ данную плоскость XOY. Такая обработка называется 2,5-координатной. Система Техтран обеспечивает слежение за процессом состав­ ления управляющей программы и осуществляет диагностирова­ ние ошибок в исходном тексте, а также позволяет по одному ис­ ходному тексту, написанному в формальных параметрах, произ­ водить составление управляющих программ для группы похожих деталей путем задания для каждой из этих деталей фактических значений формальных параметров. Система обеспечивает возмож­ ность редактирования составляемых управляющих программ как на уровне исходного текста, так и в результирующем коде ISO7bit. Кроме того, система формирует сопроводительную докумен­ тацию. Последовательность подготовки исходного описания детали для последующего использования его системой Техтран сводится к следующему: • выбор системы координат и определение контурных элементов;

• выбор исходной точки обработки;

• определение последовательности обработки детали;

• описание на языке Техтран контура детали, последовательно­ сти обработки и технологических команд. Исходный текст языка Техтран состоит из напечатанных в оп­ ределенном порядке операторов, каждый из которых записывает­ ся на отдельной строке. Если оператор не умещается на отдельной строке, то он продолжается на последующих строках, а в конце предыдущей строки ставится знак &. В языке Техтран используются следующие типы объектов, ко­ торыми описываются деталь и технологические действия: • целые и вещественные числа;

• логический переход;

• точка;

• вектор;

• прямая;

• окружность;

• матрица. Объекты с именем одного типа можно объединять в одно- или двухмерные массивы. Формат описания массива таков:

[тип имени] [наименование массива] [индексы (i,j)]. Вместо чисел в языке Техтран могут быть использованы ариф­ метические выражения, состоящие из операндов, соединенных знаками операций. Операндами в этих выражениях могут быть чис­ ла, имена целых и вещественных переменных, элементы целых и вещественных массивов. В исходном тексте языка Техтран используются также логические выраженры. Операндами логического выражения здесь могут быть: 1) логические константы ИСТИНА и ЛОЖЬ;

2) арифметические действия, для результатов которых произ­ водится операция сравнения: БЛШ — больше, БРВ — больше или равно, МНШ — меньше, МРВ — меньше или равно, РВИ — рав­ но, НРВ -- не равно;

3) геометрические отношения, т.е. соединение двух однотип­ ных геометрических объектов с помощью операции ГРВ (геомет­ рическое равенство) или операции ГНВ (геометрическое нера­ венство);

4) операторы геометрической корректности, т.е. определения, перед которыми стоит оператор КОРР (корректно) или НЕКОРР (некорректно). В системе Техтран предусмотрены различные способы задания точек (16 способов), прямых (14 способов), векторов (И спосо­ бов) и дуг окружностей (19 способов). Имеется также аппарат матричных преобразований, включаю­ щий в себя поворот исходной системы на заданный угол, пере­ нос исходной системы в заданную точку, перенос и поворот ис­ ходной системы и так далее — всего 8 типов действий. В системе Техтран предусмотрены движения трех типов: точ­ ка—в—точку, непрерывное и фиктивное. Движение типа точка—в—точку задается операторами ВТОЧКУ или ПРИРАЩ. Непрерывное движение задается оператором ИДИ с модифи­ каторами ДО, НА и ЗА, а также операторами ВПЕРЕД, НАЗАД. ВПРАВО и ВЛЕВО вдоль направляющей поверхности с исполь­ зованием операторов ДО, НА, ЗА и КАС применительно к огра­ ничивающей поверхности. Фиктивное движение применяется тогда, когда неудобно не­ посредственно задавать движение из одной точки в другую. Тогда описывается движение через условные промежуточные точки. Фиктивное движение задается оператором НЕОБР, а отменяется оператором ОБР. Изменение порядка выполнения и перекомпоновка програм­ мы осуществляются с использованием оператора НАМЕТКУ. Важнейшим достоинством системы Техтран является наличие аппарата макроопределений, что позволяет по мере накопления данных по обрабатываемым деталям повышать уровень автомати зации системы силами эксплуатационников без доработки основ­ ного программно-математического обеспечения. Всякая автоматизированная разработка управляющих программ для станков с ЧПУ опирается на базы данных, содержащие сле­ дующие компоненты: • технологические схемы и наладки для обработки типовых по­ верхностей, таких как наружное и внутреннее точение, нарезание резьб, выполнение канавок, сверление, фрезерование пазов и др.;

• библиотека простейших фафических элементов, таких как ок­ ружности, овалы, прямоугольники, зубья шестерен и др.;

• технические характеристики станков, приспособлений, ин­ струментов;

• данные для расчета режимов обработки;

• архив ранее разработанных переходов и операций;

• архив готовых управляющих программ;

• архив постпроцессоров для разных станков с ЧПУ. Станки с ЧПУ, а значит и соответствующие САП, специали­ зируются. Среди них можно вьщелить следующие группы: 1) токарные станки с ЧПУ и САП, предназначенные для 2координатной обработки;

2) фрезерные и сверлильные станки с ЧПУ и САП, предназ­ наченные для 2,5-координатной обработки;

3) фрезерно-сверлильно-расточные многоинструментные стан­ ки (обрабатывающие центры) с ЧПУ и САП, предназначенные для 3-координатной обработки. Современные САП позволяют смоделировать и визуализиро­ вать на экране монитора в виде мультфильма движение инстру­ мента относительно детали и процесс съема металла, что весьма удобно для контроля составляемой управляющей программы. Они также допускают коррекцию и редактирование управляющей про­ граммы оператором на любом этапе ее создания. 7.6. Автоматизированная разработка планов Для современного машиностроения характерен высокий уро­ вень согласования загрузки технологических единиц любого производственного участка со смежными и комплектующими служ­ бами, руководящим персоналом и плановыми органами. Основной плановой единицей, рассматриваемой при организа­ ции производственного процесса в многономенклатурном маши­ ностроительном производстве, является плановая партия. Плано­ вой партией называется множество Q/Всех деталей /-го наимено­ вания, входящих в состав планового задания. Плановая партия может в общем случае проходить производ­ ственный процесс частями, обработка которых на каждой опера ции выполняется без перерыва. Эти части плановой партии будем называть партиями запуска. Пусть Bi — число партий запуска деталей /-го типа. Qf — объем одной партии запуска. Тогда общий объем Q, планового задания вычислим следующим образом:

Число в всех партий запуска в плановом задании составит т В решении вопроса о разбиении плановой партии на партии запуска возможны два предельных случая. В первом случае в качестве партии запуска выбирается вся пла­ новая партия, т.е. Д= 1 и Q/= Q/. Очевидными недостатками такой организации многономенк­ латурного производства является задержка с передачей уже обра­ ботанных на предьщущей операции деталей на следующую по тех­ нологическому маршруту операцию, а также повышение вероят­ ности образования «пробок», т.е. недопустимо длинных очередей к группам агрегатов, что связано с увеличением времени пребы­ вания детали на каждой операции. Вторым предельным случаем является объявление каждой де­ тали партией запуска, т.е. 5/= Q/ и Q,^ = 1. Очевидными недостатками в случае такой организации произ­ водства являются возрастание суммарного времени на переналад­ ки, нерациональное использование мест для хранения межопера­ ционных заделов и др. Рациональным компромиссом между этими двумя предельны­ ми случаями является передача детали от одного агрегата к друго­ му частями (транспортными партиями), называемыми пакетами. При таком принципе транспортировки партия запуска может од­ новременно находиться на нескольких агрегатах и выполнение последующей операции технологического маршрута начинается после завершения предыдущей операции не над всей партией за­ пуска, а над ее частью. Обычно за такой транспортный пакет при­ нимается сменная производственная программа выпуска. Однако такой пакетный способ передачи деталей приводит в усложнению информационной структуры планирования и, в слу­ чае неравенства времен выполнения соседних операций техноло­ гического маршрута, либо к недогрузке агрегатов, либо к образо­ ванию «пробок». Образование «пробок» может происходить вследствие двух фак­ торов: производственного, обусловленного наличием оборудова ния с недостаточной производительностью либо недостаточным числом одинаковых единиц оборудования, предназначенных для выполнения той или иной операции технологического маршрута;

и технологического, обусловленного наличием в технологическом маршруте операций, продолжительность которых существенно превышает среднюю продолжительность операций данного тех­ нологического маршрута. Производственным фактором будем на­ зывать наличие узкого места в составе оборудования, а техноло­ гическим — наличие узкого места в технологическом маршруте данной детали. Влияние технологического фактора может быть ос­ лаблено введением параллельной обработки на операциях, явля­ ющихся узкими местами данного технологического маршрута. Вли­ яние производственного фактора может быть ослаблено за счет распараллеливания партий запуска, что приведет к уменьшению количества деталей, проходящих через узкое место производства. В условиях многономенклатурного машиностроительного про­ изводства базовым документом, определяющим последовательность поступления деталей на обработку, является расписание, В общем случае под расписанием будем понимать множество G, состоящее из элементов, которые называются элементарными работами:

^у\Чуу Уу? -"у? ^у/з где 7 = 1, 2,..., Г;

qy — номер партии деталей;

Jy — номер опера­ ции в технологическом маршруте;

Ру — номер агрегата;

ty — мо­ мент начала данной элементарной работы;

Г — минимальное число элементарных работ в расписании G. Минимальное число элементарных работ находится по формуле т /= где П{ — число деталей /-го типа в плановом задании;

т — число операций в технологическом маршруте. До настоящего времени не существует точных аналитических методов построения расписаний работ для любого числа станков и номенклатуры обрабатываемых на них деталей. Поэтому для построения подобных расписаний используются эвристические процедуры, состоящие в имитации развертывания во времени производственного процесса. С целью формализации этого моделирования поступим следующим образом. Обозначим С множество всех операций, которые необходимо выполнить. Подобное множество представляется в виде прямо­ угольной матрицы с элементами Cgj, где q = I, 2,..., В;

у = 1, 2,..., т. Те элементы Cgj, у которыху > W/(^), принимаем равными нулю и будем называть их тривиальными. Возможны два принципиально разных подхода к перебору мат­ рицы С, т. е. к последовательности составления расписаний. в первом случае при формировании расписания матрица С про­ сматривается построчно. Это значит, что процедура назначения на обработку привязывается к партии запуска и до завершения всех назначений, предусмотренных данной строкой матрицы С, переход к просмотру другой строки этой матрицы не происходит. Внутри одной строки перебор осуществляется не в порядке возра­ стания порядковых номеров партий запуска, а в соответствии с назначенными приоритетами. Во втором случае развертывание последовательности назначе­ ния на обработку происходит в соответствии с фактами осуще­ ствления характерных событий будущего производственного про­ цесса, например по факту высвобождения какого-либо агрегата после выполнения на нем предыдущей технологической опера­ ции. Это соответствует обычной процедуре построения диаграм­ мы Гантта. При таком подходе из множества всех операций над партиями С выделяется подмножество технологически и организационно подготовленных операций S, фронт работ. Фронт работ состоит из В операций, по одной на каждую партию запуска. В начальный мо­ мент формирования расписания фронт работ состоит из всех эле­ ментов матрицы С, а после окончания формирования расписа­ ния — из одних нулей. Множество S разбивается на / (по числу групп агрегатов) подмножеств S^, к= 1,2,..., /. Подмножество S^ называется очередью на к-ю группу агрегатов. S^ принимает зна­ чения от О до Д и определяется тремя числами: ^/ — номер партии запуска;

у/ — порядковый номер данной операции в технологи­ ческом маршруте;

^f/ — возможный момент начала данной опера­ ции. E^(t) — число операций в очереди к данному агрегату в мо­ мент времени /. Процедура назначения очередной операции над партией за­ пуска из фронта работ осуществляется в два этапа. Сначала конкурирующими считаются агрегаты и происходит выбор очередного агрегата Р из множества всех агрегатов, на ко­ торые может быть сделано назначение. После фиксации номера агрегата Р рассматривается очередь к нему, т.е. Е^^^\ Если оказывается, что Е^^^ = О, т.е. на данный агрегат никто не претендует, то нужно вернуться к выбору агрега­ та Р. Если оказывается, что Е^^^ Ф О, то конкурирующими оказы­ ваются операции, образующие эту очередь. При Е^^^"^ = 1 един­ ственная операция, образующая эту очередь, сразу же включает­ ся в расписание. В остальных случаях непустой очереди к данному агрегату выбор операции, подлежащей включению в расписание, осуществляется на основе принятых приоритетных правил, назы­ ваемых дисциплинами назначения. Среди таких приоритетных правил можно назвать следу­ ющие: • «первый пришел — первым обслужен» (FIFO, что является аббревиатурой английского выражения first in-first out, действия, совершаемые из чувства справедливости);

• «последний пришел — первым обслужен» (LIFO, что являет­ ся аббревиатурой английского выражения last in-first out, поскольку считается, что последние запросы являются наиболее актуальны­ ми, а первые запросы уже долго ждали и еще подождут);

• случайный (random) выбор;

• минимум длины остающегося невыполненным «хвоста» тех­ нологического маршрута (это соответствует принятому у произ­ водственников правилу первоочередного изготовления деталей, не требующих трудоемкой обработки, на производственном слен­ ге называемых «соломой»);

• максимум длины остающегося невыполненным «хвоста» тех­ нологического маршрута (это соответствует принятому у произ­ водственников правилу первоочередного изготовления деталей, требующих трудоемкой дополнительной обработки) и др. В условиях производственных единиц, встраиваемых в окружа­ ющую производственно-экономическую среду, локальная макси­ мизация производительности данной производственной единицы не является самоцелью и не может служить критерием качества составленных производственных планов. При планировании недо­ статочно знать, что достигается максимально возможная произ­ водительность. Нужно еще знать, чему именно равняется этот максимум и обеспечивает ли он выполнение планового задания. Если же при максимизации производительности она не только обеспечивает выполнение планового задания, но и превышает его требования, то может произойти разбалансировка производства, нарушение взаимодействия данного производственного участка со смежными и комплектующими службами, произойдет преждев­ ременное расходование ресурсов заготовок и инструментов, мо­ гут возникнуть простои производства, нарушения его ритмично­ сти и др. Поэтому при планировании следует задаваться вполне опреде­ ленной производительностью по номенклатуре и объемам, не меньшими, но и не большими. Качество составленных расписа­ ний должно оцениваться по тому, с какой вероятностью они обес­ печивают выполнение планового задания. Для автоматического компьютерного составления расписаний на первом этапе используются следующие массивы исходных дан­ ных: • незавершенное производство;

• календарь рабочих смен;

• график работы оборудования;

• сведения о составе оборудования;

• сведения о наличии оснастки;

• заказ на оснастку;

• технологические маршруты. После выполнения первого этапа автоматического компьютер­ ного составления расписаний получаются следующие массивы результатов: • промежуточное внутреннее значение незавершенного произ­ водства;

• моменты времени освобождения рабочих мест для выполне­ ния следующей работы. Полученные результаты выполнения первого этапа автомати­ ческого компьютерного составления расписаний вместе с допол­ нительными массивами исходных данных используются для окон­ чательного составления расписаний. Для окончательного состав­ ления расписаний используются следующие дополнительные мас­ сивы исходных данных: • промежуточное внутреннее значение незавершенного произ­ водства;

• моменты времени освобождения рабочих мест для выполне­ ния следующей работы;

• календарь;

• график работы оборудования;

• сведения о составе оборудования;

• границы отрезка оперативного планирования, т. е. планирова­ ния операций, и номера смен, на которые составляется данное расписание. В результате должно быть получено расписание работы на ту или иную смену.

7.7. Незавершенное производство на многономенклатурных комплексах обработки и сборки в многономенклатурной обработке, даже в условиях наилуч­ шей организации производственного процесса и при отсутствии задела на начало данного планово-отчетного периода, обычно равняющегося одному месяцу, к концу текущего планово-отчет­ ного периода всегда возникает незавершенное производство, т. е. появляются такие детали, обработку которых нельзя считать за­ конченной и которые не готовы к потреблению. Если комплексу задан план выпуска, т.е. общее число деталей, которые должны быть полностью готовы к концу текущего пла­ ново-отчетного периода, то чтобы успеть выполнить к концу это­ го периода последние операции технологического маршрута, пер­ вые операции этого маршрута необходимо завершить в течение начальных отрезков времени текущего планово-отчетного пери­ ода. Оставшееся время этого периода должно быть использовано для догрузки оборудования, которое не должно простаивать. Од­ нако детали, дополнительно запущенные в обработку на этом оборудовании, не успеют до конца планового периода пройти все операции технологического маршрута и образуют незавер­ шенное производство на конец данного планово-отчетного пе­ риода. «Покрыть» план выпуска следующего отчетного периода мож­ но, комбинируя запуск в производство новых заготовок и доделку задела незавершенного производства, имеющегося на конец те­ кущего планово-отчетного периода. Этот задел состоит из дета­ лей, успевших пройти лишь первые операции технологического маршрута. Проблема состоит в том, чтобы определить, какие заготовки следует «запускать» заново, а какие использовать из имеющегося задела. Пусть в технологическом маршруте детали имеется / опера­ ций, причем время выполнения у-й операции составляет /), гдеу = = 1, 2,..., /. Тогда время прохождения деталью всего технологи­ ческого маршрута составит J hex ~ 2.J V • Незавершенное производство характеризуется номером опера­ ции, на которой партию деталей, не успевших полностью пройти весь технологических маршрут обработки, «застигло» окончание текущего периода, и числом деталей, прошедших эту операцию. С целью формализации задания исходной информации для ре­ шения названной ранее проблемы согласования незавершенного производства с директивным планом выпуска будем изображать соответствующие данные в виде таблиц. Значения т^, где/? = 1, 2,..., Р (табл. 7.1), и Г^, где /:= 1, 2,..., А'(табл. 7.2), находятся по известному времени у-й операции, у = 1, 2,..., /, и директивным срокам выпуска. План выпуска текущего планово-отчетного периода (месяца) представляет собой сумму всех деталей df^. Естественно, что n

Таблица 7. Незавершенное производство Номер партии 1 Число деталей в партии Пх Таблица 7. План выпуска Число деталей di Время обработки оставшейся части ^ время до директивного срока выпуска т, Р Р Пр ^Р die п Тк Пр ^р dK Введем и формализуем понятие напряженности производствен­ ной программы. Очевидно, что партию деталей тем труднее выпу­ стить в срок, чем большее время т требуется по технологическому процессу для завершения ее обработки и чем меньше времени Т остается до директивного срока выпуска. Напряженностью Н про­ изводства данной партии деталей, с точностью до постоянного коэффициента, будем называть величину, равную отношению выражений т/Г, а напряженностью Нп.п всей производственной программы текущего планово-отчетного периода — сумму по всем партиям, входящим в названную производственную программу, выражений вида т/Г. Эту сумму и будем называть напряженно­ стью производственной программы данного планово-отчетного периода. Имеющееся к концу предьщущего или, что то же самое, к на­ чалу текущего планово-отчетного периода незавершенное произ­ водство должно быть согласовано с планом выпуска текущего планово-отчетного периода таким образом, чтобы напряженность производственной программы данного планово-отчетного перио­ да была минимальной. Математически сказанное выражается следующим образом. С каждым директивным сроком выпуска, который для просто­ ты рассуждений можно принять за Г^, где /: = 1, 2,..., ^, будем связывать Р чисел у^р, где /? = 1, 2,..., Р. Эти числа определим следующим образом: Г1, если партия из незавершенного производства у,,р =<с номером р отнесена к директивному сроку Г^;

[О, в противоположном случае. Так как партия с номером р из незавершенного производства может быть отнесена только к одному директивному сроку Т^ пла на выпуска, то среди чисел у^^ только одно оказывается равным 1. Это значит, что верным будет следующее соотношение: к J^yicp = h где /? = 1, 2,...Р. к=\ Число деталей из незавершенного производства, которое будет отнесено к директивному сроку Г^ плана выпуска, в общем виде может быть записано так:

р ^а^у^р, где к = 1,2,...К.

р=\ Обозначим х^ искомое число вновь запускаемых деталей, отне­ сенное к директивному сроку плана выпуска. Тогда общее число деталей, выпускаемых к директивному сроку Tf^ как за счет ис­ пользования незавершенного производства, так и за счет вновь запускаемых деталей, составит р Ч-^Ъ^рУкр^ где /: = 1, 2,.,.К, р=\ Запишем следующую систему неравенств:

р^\ Рf Р \ i к=\ К-\ к=\ К-\ к-\\ Р' J \ к^\ Хк+^,ПрУ,,р \=J,dk. р=\ к=\ к=\ Смысл этой системы неравенств сводится к следующему. Так как партия из незавершенного производства относится к тому или иному директивному сроку выпуска целиком, то может получиться так, что к этому сроку относится больше деталей, чем это требуется планом выпуска, т.е. больше, чем d^. В таком случае эти «лишние» детали могут быть использованы для последующих директивных сроков выпуска. Это значит, что для выполнения плана выпуска по срокам и объемам необходимо, чтобы сумма I К( ~ Р " К числа деталей, отнесенных к тому или иному директивному сроку выпуска, и числа вновь запускаемых деталей нарастающим ито­ гом по АГбыла бы не меньше, чем нарастающий итог запланиро­ ванного выпуска. Последнее из записанных соотношений пред­ ставляет собой точное равенство, поскольку оно выражает усло­ вие выполнения плана выпуска к последнему директивному сроку. Общую напряженность производственной программы текуще­ го планово-отчетного периода можно выразить следующим соот­ ношением:

(Р к Нп.п = Е ( 1 / 7 ^ ) ^,1рУкр+^т^хЧ ы\ уР= Таким образом получается следующая задача целочисленного линейного программирования с искомыми неизвестными х^ и j ^ ^. Минимизировать напряженность производственной програм­ мы Нп.п при наличии ограничений по запланированным срокам и объемам выпуска. Эта задача может быть решена одним из изве­ стных методов, например методом ветвей. В результате определяются незавершенное производство к кон­ цу текущего планово-отчетного периода и план запуска текущего планово-отчетного периода.

Контрольные вопросы 1. Какие работы надо выполнить для формирования цифрового обра­ за проектируемого устройства? 2. Что включает в себя цифровой образ проектируемой детали? 3. Что называется структурным, геометрическим и параметрическим синтезами изделия? 4. В чем состоит направленный перебор вариантов при структурном синтезе изделия? 5. Что такое изоморфные и гомоморфные модели? 6. Что такое материальные и абстрактно-концептуальные гомоморф­ ные модели? 7. На какие разновидности подразделяются материальные и абстракт­ но-концептуальные гомоморфные модели? 8. Какая связь существует между математическими моделями, исполь­ зуемыми при автоматизации конструирования? 9. Что помещается в базу данных и базу знаний автоматизированного конструирования? 10. Что такое конструкторские правила? 11. Какие системы принято называть механизированными, а какие — автоматизированными системами технологической подготовки? 12. Какие системы называют интерактивными (диалоговыми) си­ стемами автоматизированной технологической подготовки производ­ ства?

13. Что помещается в базу данных, а что — в базу знаний автоматизи­ рованной технологической подготовки производства? 14. Что должно обеспечивать диспетчерское управление производствен­ ным процессом? 15. Для чего при синтезе алгоритма диспетчерования следует приме­ нять те или иные регулярные методы? 16. Что называется кустом древовидной структуры? 17. Как строятся исходные характеристические таблицы для синтеза алгоритма диспетчерования с помощью графоаналитического метода? 18. Какие строки в характеристических таблицах образуют полный комплект? 19. По каким правилам происходит переход от характеристических таблиц к каноническим графам и от канонических графов к блок-схемам алгоритмов диспетчерования? 20. В чем заключается адресный принцип образования текста кадра в управляющих программах для оборудования с ЧПУ? 21. Что такое системы типа NC, SNC, HNC, DNC и CNC? 22. Каковы принципы построения АРТ-образных языков? 23. Что такое плановая партия и партия запуска? 24. В чем состоит пакетная передача деталей с операции на операцию? 25. Что такое «пробки» в автоматизированном производстве и какие существуют методы борьбы с ними? 26. Каковы методы разработки расписаний? 27. Почему всегда возникает незавершенное производство и в чем состоит задача согласования незавершенного производства с планом выпуска?

ГЛАВА ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ИЗГОТОВЛЕНИЯ 8. 1. Содержание этапов создания автоматизированного машиностроительного производства Эффективность автоматизации современного машиностроитель­ ного производства на основе его компьютеризации в основном за­ висит от степени интеграции всех стадий конструкторской и тех­ нологической подготовки производства и самого производствен­ ного цикла в единый информационный процесс. Поэтому в совре­ менных системах автоматизированного проектирования организу­ ются информационные связи, в первую очередь между програм­ мно-аппаратными блоками проектирования деталей и технологи­ ями их изготовления. Такие системы получили в англоязычной на­ учно-технической литературе название систем типа CAD/CAM (Computer Aided Designing/Computer Aided Manufacturing). Одной из важнейших составных частей современных интегри­ рованных систем автоматизированного проектирования является программно-аппаратный блок, обеспечивающий принятие прин­ ципиальных решений. Подобные решения принимаются на осно­ ве достаточно трудоемких инженерных расчетов и математическо­ го моделирования. Подобные системы получили в англоязычной научно-технической литературе название систем типа САЕ (Computer Aided Engineering). Будучи интегрированными с ранее упоминавшимися с компонентами, они образуют системы типа CAE/CAD/CAM. При разработке всякого нового изделия и организации его про­ изводства следует соблюдать следующие принципы: • многовариантность;

• итеративность;

• последовательность. Проектирование интегрированной компьютеризированной си­ стемы автоматизации современного многономенклатурного ма­ шиностроительного производства и ее реализация — это слож­ ный многостадийный процесс, состоящий из различных по ха­ рактеру работ и требующий привлечения специалистов различно­ го профиля с соответствующей координацией их деятельности. В результате проектирования подобной интегрированной компь ютеризированной системы должна быть создана техническая до­ кументация, определяющая структуру, связи и порядок функци­ онирования системы автоматизации в целом, состав и комплек­ тацию компьютерных средств и сетей, алгоритмы их работы, а также техническая документация на специальные устройства, не выпускаемые серийно, и на регламентные указания и инструк­ ции управленческому персоналу. Для эффективного функционирования многономенклатурного автоматизированного компьютеризированного производства не­ обходимо пересмотреть всю совокупность его взаимосвязей и иерар­ хической подчиненности с традиционными инженерными и дру­ гими службами предприятия. Необходимо представлять себе все последствия введения этой новой концепции проектирования и изготовления изделия. В первую очередь, такая концепция означа­ ет повышение ответственности пользователя. Нельзя рассматри­ вать подобное интегрированное компьютеризированное производ­ ство как еще одну единицу автоматизированного оборудования, которая сразу же после ее доставки и монтажа начинает функци­ онировать в соответствии со своими техническими характеристи­ ками. Ответственность за конечный результат не может быть цели­ ком возложена на изготовителя. Пользователь, если он хочет до­ стигнуть желаемого результата, должен участвовать в работе на всех этапах создания системы, начиная с планирования ее разра­ ботки до ввода ее в действие и выхода на проектную мощность. В настоящее время разработаны отечественные нормативные и методические материалы, определяющие перечень и примерный состав документов, которые должны создаваться на разных стади­ ях проектирования и реализации подобного интегрированного автоматизированного компьютеризированного производства. Эти документы не являются директивными, но имеют существенное методическое значение. К таким документам относятся техническое задание (ТЗ), эс­ кизный проект, технический проект и рабочая документация. Иногда выполняют лишь единый технорабочий проект. Определяющим документом интегрированной системы авто­ матизации производства является т е х н и ч е с к о е з а д а н и е. Его разрабатывает создатель системы, а заказчик участвует в его со­ ставлении и утверждает составленный документ. Это соответству­ ет конкурсной организации работ по созданию требуемой интег­ рированной системы автоматизации производства. Дополнительно к ТЗ на систему в целом могут быть разработа­ ны и частные ТЗ на подсистемы, отдельные компоненты, компь­ ютерные и программные средства, информационное обеспечение, комплектующие и др. Техническое задание на интегрированную систему управления производством должно содержать следующие разделы: • общие сведения;

• назначение и цели создания и развития системы;

• характеристика производства;

• требования к системе автоматизации;

• состав и содержание работ по созданию или развитию систе­ мы автоматизации;

• порядок контроля и приемки системы;

• требования по составу и содержанию работ по подготовке производственного объекта к вводу системы автоматизации в дей­ ствие;

• требования к документированию;

• источники разработки. В разделе «Общие сведения» освещаются такие вопросы, как наименование и условное обозначение, присваиваемые создавае­ мой системе автоматизации, наименование и обозначение кон­ тракта, наименование фирм производителя и заказчика и их рек­ визиты, перечень документов, на основании которых создается данная система, планируемые сроки начала и окончания работ по созданию всей системы и ее частей, порядок оформления и предъявления заказчику результатов работ по изготовлению и на­ ладке всей системы и ее частей, а также отдельных средств, ис­ пользуемых системой. В разделе «Назначение системы» указывается вид автоматизи­ руемой деятельности, например ведение документооборота или подготовка производства, а также приводится перечень объектов, для которых предполагается использовать данную систему. В разделе «Цели системы» приводятся наименования и указы­ ваются значения технических, технологических, производствен­ но-экономических и других показателей производственного объек­ та, которые должны быть обеспечены в результате создания и использования данной системы. В разделе «Характеристика производства» приводятся краткие сведения об объекте автоматизации или ссылки на соответству­ ющие документы, которые содержат необходимую информацию о самом объекте, условиях его эксплуатации и об окружающей среде. Раздел «Требования к системе автоматизации» должен состо­ ять из трех подразделов: «Требования к системе в целом», «Требо­ вания к функционированию системы», а также «Требования к различным видам обеспечения (технического, алгоритмического, программного, организационного, информационного, лингви­ стического, метрологического, методического) создаваемой си­ стемы». В подразделе «Требования к системе в целом», должны быть указаны показатели назначения, а также требования к структуре и функционированию системы, численности и квалификации персонала и режиму его работы, надежности, безопасности, эр­ гономике и технической эстетике, эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту и хранению компонентов системы, за­ щите информации от несанкционированного доступа, в аварий­ ных ситуациях и от влияния внешней среды. В «Требованиях к функционированию системы» приводится перечень входящих в нее подсистем, их назначение и основные характеристики, требования к числу уровней иерархии и степени централизации системы, а также к способам и средствам инфор­ мационного обмена, методам диагностирования системы и режи­ мам ее функционирования. В требованиях по надежности приводятся перечень и количе­ ственные значения требуемых показателей надежности для всей си­ стемы в целом и для ее составных частей, а также перечисляются возможные аварийные ситуации. Называются также соответствую­ щие требования к показателям надежности для используемых тех­ нических компьютерных средств и программного обеспечения. В требования по безопасности включаются требования по мон­ тажу, наладке, обслуживанию, эксплуатации и ремонту исполь­ зуемых технических компьютерных средств, а также по защите от электрических и магнитных полей, акустических шумов и по до­ пустимым уровням освещенности, запыленности и вибраций. В требования по эргономике и технической эстетике включа­ ются показатели, определяющие взаимодействие человека и тех­ нических средств создаваемой системы автоматизации, В требованиях к эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту и хранению оговариваются: • условия и регламент эксплуатации;

• предварительные требования к площадям для размещения персонала и технических средств автоматизации;

• численность и квалификация обслуживающего персонала и режимы его работы;

• состав, размещение и условия хранения запасных частей и требующихся приборов;

• требования к организации обслуживания. Могут также быть оговорены заранее требования к сервисной аппаратуре и стендам, к различного рода тренажерам и докумен­ тации на них, а также ряд специальных требований. Заранее оговариваются также требования к различным перечис­ ленным выше видам обеспечения системы, в том числе к исполь­ зованию языков профаммирования высокого уровня и к языкам взаимодействия пользователей и технических средств системы. Очень важными являются требования к информационному обес­ печению системы. При выполнении этих требований регламенти­ руются информационный обмен между компонентами системы, информационная совместимость данной системы со смежными системами, использование классификаторов и тех или иных ме­ тодов кодирования, использование систем управления базами данных, процессы сбора, представления, обработки и движения данных в системе, защита данных при авариях и сбоях в электро­ питании, контроль, хранение, обновление и восстановление дан­ ных, а также процедура придания юридической и финансовой силы документам, вырабатываемым техническими средствами данной системы. Следует обращать особое внимание на «Состав и содержание работ по созданию или развитию системы» и на «Порядок конт­ роля и приемки системы». В разделе ТЗ «Состав и содержание работ по созданию или разви­ тию системы» должны быть указаны перечень этапов работ по созда­ нию данной системы, сроки их выполнения, соответствующие исполнрггели, а также должны содержаться ссылки на документы, под­ тверждающие и определяющие участие этих исполнителей. В разделе ТЗ «Порадок контроля и приемки системы» должны быть оговорены статус приемочной комиссии, виды, объем и методы испытаний всей системы и ее составных частей, а также общие требования к приемке работ по стадиям, включая пере­ чень участвующих лиц и организаций, место и сроки проведения, порядок согласования и утверждения приемочной документации. Специфическим и имеющим большое значение для данного класса систем автоматизации является раздел ТЗ, озаглавленный «Требования по составу и содержанию работ по подготовке про­ изводственного объекта к вводу системы автоматизации в дей­ ствие». Этот раздел должен содержать перечень основных меро­ приятий с их исполнителями и сроками, которые следует выпол­ нить при подготовке производственного объекта к установке и вводу в действие данной системы автоматизации. К основным мероприятиям такого рода обычно относятся: • приведение поступающей в систему информации в соответ­ ствие с требованиями к информационному и лингвистическому обеспечению;

• осуществление требуемых изменений в автоматизируемом объекте;

• создание требуемых условий функционирования автоматизи­ руемого объекта;

• создание необходимых подразделений и служб;

• определение сроков и порядка комплектования штатов и обу­ чения персонала. После составления, согласования и утверждения ТЗ можно приступать к составлению э с к и з н о г о п р о е к т а. Он должен включать в себя разработку: • структурной схемы автоматизации и компьютеризации;

• организационной структуры автоматизации;

• структуры комплекса технических средств;

• функциональной структуры;

• перечня ТЗ на разработку специализированных технических средств. Далее может выполняться этап разработки т е х н и ч е с к о г о п р о е к т а системы автоматизации. Технический проект должен содержать уточненные редакции документов, создаваемых на эта­ пе эскизного проектирования, а также следующие документы, характерные только для этого этапа: • ТЗ на строительные, электротехнические, сантехнические и другие подготовительные работы, а также перечень этих ТЗ;

• ведомость покупных изделий;

• перечень входных и выходных сигналов, данных и докумен­ тов;

• описание функций автоматизации;

• описание информационного обеспечения создаваемой систе­ мы автоматизации, организации информационной базы, систе­ мы классификации и кодирования, массивов информации;

• описание комплекса технических средств;

• описание программного обеспечения;

• описание организационной структуры;

• проектная оценка надежности;

• план расположения системы и локальный сметный расчет;

• формы документов и видеограмм. На этапе рабочего проекта создаются следующие документы: • общее описание системы;

• ведомости эксплуатационных документов, включая потреб­ ности в материалах и компьютерных носителях;

• каталог базы данных, массив и состав входных данных (сооб­ щений), инструкции по формированию и ведению базы данных;

• описание технологического процесса обработки информации;

• чертеж общего вида системы, схемы установки технических средств, схемы структуризации системы, схемы и таблицы под­ ключения внешних и внутренних разъемов, схемы принципиаль­ ные и структурные;

• инструкции и руководство пользователя;

• программы и методики испытаний компонентов;

• формуляр и паспорт на систему и ее компоненты;

• локальная смета.

8.2. Система автоматизированных рабочих мест на машиностроительном предприятии В процессе организации управления современным автоматизи­ рованным многономенклатурным машиностроительным производ ством при работе с производственным и инженерно-техническим персоналом должны выполняться следующие функции: • обеспечение эффективной структуры должностей с минималь­ ным штатом сотрудников и ограниченной возможностью доуком­ плектования производственно-технических подразделений при освоении новых изделий;

• повышение квалификации руководителей и исполнителей в этих научно-технических подразделениях в связи с освоением новых изделий, включая их общую и профессиональную подготовку;

• расстановка руководителей и кадров исполнителей с учетом рациональной организации работы научно-технических подраз­ делений;

• разработка структуры производства и управления, а также ин­ формационных потоков и взаимосвязей между подразделениями и сотрудниками;

• создание соответствующих форм документооборота и его струк­ туры, которые смогут организовать производственный процесс. Для повышения эффективности и производительности труда управленцев и специалистов в настоящее время для них создают­ ся автоматизированные рабочие места (АРМ). Современное АРМ, применяемое в автоматизированных мно­ гономенклатурных производствах машиностроения, как правило, реализуется на базе дисплейного монитора, монохромного либо цветного, с устройством ввода информации в виде клавиатуры, а также процессора, являющегося системным блоком. Кроме кла­ виатуры могут быть использованы и другие устройства ввода ин­ формации, например сканеры. Программно-математическое обес­ печение такого АРМа обычно является специализированным и ориентировано на производственные проблемы, решаемые тем специалистом или руководителем, который этим АРМом пользу­ ется. Подобные АРМы обычно являются терминалами локальной вычислительной сети. Использование АРМов, в первую очередь, если они подклю­ чены к локальной вычислительной сети, создает возможность интеграции труда управленцев и организаторов производства, а также различных специалистов, в том числе конструкторов, тех­ нологов и программистов. Одна из возможных схем использования системы АРМов, раз­ мещенных на различных уровнях автоматизированного многоно­ менклатурного машиностроительного производства, рассматри­ ваемого как единое интегральное целое, приведена на рис. 8.1. На верхнем уровне иерархии, к которому относятся задачи управления деятельностью фирмы в целом, размещаются АРМы директора и его заместителей, главных специалистов, например главных конструктора, технолога, бухгалтера, механика и др., начальников отделов служб, специалистов отделов по планирова Управление фирмой Функции управления Принадлежность АРМа Директора Заместителя директора Главных специалистов Начальников отделов служб Специалистов отделов по планированию и учету Операторов складов заводского подчинения Маркетинг Технико-экономическая политика Склады Основное производство Сбьгг Вспомогательное производство Материальнотехническое снабжение Качество Кадры 1 Бухгалте])скии учет Техническая подготовка производства Функции технической подготовки Конструкторская САПР САПР изделий САПР деталей Технологическая САПР САПР технологических процессов САПР управляющих программ Нормирование Управление технологической 1 подготовкой Принадлежность АРМа Конструктора Технолога Нормировщика Рачетчика норм Расчетчика расхода материалов Программиста ЧПУ Инженера подготовки производства * База данных АРМ J База данных Автоматизированн ое производство Участки автоматизированного Принадлежность АРМа производства Руководства Экономиста Плановика Диспетчера Служб маркетинга Мастеров Операторов оборудования Операторов ОТК Операторовкомплектовщиков инструментальной подготовки, сборки УСПО Операторов транспортной системы [ 1 Вспомогательные Транспортная система Специальные Склады: литых деталей плоскостных деталей деталей типа тел вращения Термическое отделение Сборка и испытания Упаковка и консервация > База данных произ­ водства Рис. 8.1. АРМы автоматизированного машиностроительного предприятия нию и учету, а также операторов складов общезаводского назна­ чения. На уровне технической подготовки производства, к которому относятся задачи автоматизации конструкторской и технологи­ ческой подготовки производства, а также нормирования, разме­ щены АРМы конструктора, технолога, нормировщика, расчет­ чика норм по труду, расчетчика расходов материалов и составите­ лей управляющих программ для оборудования с ЧПУ. Поскольку эти задачи являются весьма многочисленными и требуют боль­ ших трудозатрат, оказывается целесообразным вьщелить пробле­ му управления технической подготовкой производства. Соответ­ ственно на уровне технической подготовки производства разме­ щается АРМ инженера, управляющего технической подготовкой производства. На нижнем уровне иерархии обеспечивается оперативное уп­ равление ходом автомати:5ированного многономенклатурного про­ изводства. Поэтому здесь размещаются АРМы руководства произ­ водством, экономистов, плановиков, диспетчеров, работников служб эксплуатации, мастеров, операторов оборудования, опера­ торов ОТК, операторов-комплектовщиков, операторов подготов­ ки инструмента, операторов сборки универсальных сборных при­ способлений и оснастки (УСПО) и операторов системы транс­ портировки. На реальном предприятии наряду с высокоавтоматизирован­ ным может существовать и производство обычного уровня авто­ матизации. В этом случае осуществляется управление традицион­ ными цехами, для чего создаются АРМы начальников цехов, на­ чальников бюро, мастеров участков, диспетчеров бюро, эконо­ мистов цехов, контролеров ОТК, а также операторов внутрице­ ховых кладовых. Следует также заметить, что указанные АРМы могут в неко­ торых случаях использоваться несколькими лицами и соответ­ ственно одновременно принадлежать нескольким уровням уп­ равления. Через АРМы проходит документация, обеспечивающая требу­ емое протекание произдодственного процесса, в том числе: • модели производственно-сбытовой деятельности;

• оперативно-календарные планы;

• ведомости материально-технического снабжения;

• оперативные отчеты о ходе производственно-сбытовой дея­ тельности за тот или иной период времени;

• информация, необходимая для проведения оперативных со­ вещаний;

• задания на выполнение оперативных решений;

• результаты контроля за оперативными решениями;

• производственные графики на те или иные периоды времени;

• графики обеспечения производства сырьем, материалами, комплектующими изделиями, специальной техникой, кадрами, транспортом применительно к тем или иным периодам време­ ни;

• графики внешних и внутренних перевозок применительно к тем или иным периодам времени. С помощью АРМов решаются в режиме диалогового проекти­ рования задачи, относящиеся к конструкторским и технологи­ ческим САПР, в первую очередь следующие: • сравнение и выбор проектных вариантов;

• проектирование специальной оснастки и инструмента;

• проектирование процессов сборки;

• управление процессами комплектования заказов и партий обработки;

• управление автоматизированными складами и транспортны­ ми системами;

• мониторинг оборудования. С помощью АРМов можно решать такие неизбежные для лю­ бого многономенклатурного производства задачи, как оформле­ ние заказов, учет наличия и уровней запасов сырья, материалов, комплектующих и готовых изделий. АРМы применяются также для составления и документирования различного рода отчетов и про­ гнозов, например продаж, а также для документирования раз­ личных операций складирования и транспортировки. 8.3. CALS-технологии В настоящее время в области информационных технологий сфор­ мировалось самостоятельное направление, получившее в англо­ язычной научно-технической литературе название CALS-техно­ логии (Continuous Acquisition and Life cycle Support — непрерыв­ ные поставки и поддержка жизненного цикла). Русскоязычное наи­ менование такой информационной технологии — ИПИ, что оз­ начает «Информационная поддержка жизненного цикла изделий». В справочнике НАТО, датированном мартом 2000 г., CALS определяется как «...совместная стратегия государства и промыш­ ленности, направленная на совершенствование существующих процессов в промышленности путем их преобразования в инфор­ мационно-интегрированную систему управления жизненным цик­ лом изделий». В настоящее время CALS — это концепция, объединяющая • принципы и технологии информационной поддержки жизненно­ го цикла продукции на всех стадиях этого цикла, основанная на использовании интегрированной информационной среды, обес­ печивающая единообразные способы управления процессами вза имодействия всех участников подобного цикла, а именно, заказ­ чиков продукции, включая государственные учреждения и ведом­ ства, поставщиков, в том числе производителей, продукции, а также ремонтного и эксплуатационного персонала. Эти способы должны реализовываться в соответствии с требованиями действу­ ющих международных стандартов, которые регламентируют пра­ вила такого взаимодействия. Основное содержание концепции CALS составляют инвариант­ ные понятия, которые реализуются полностью или частично в течение жизненного цикла продукции независимо от ее назначе­ ния и физической природы. Общая структура концептуальной модели CALS приведена на рис. 8.2. Основу концептуальной модели CALS составляет интегриро­ ванная информационная среда. В интегрированной информацион­ ной среде действует единая система правил представления и хра­ нения информации, а также обмена ею, в соответствии с кото­ рыми протекают информационные процессы, сопровождающие и поддерживающие жизненный цикл изделия. В этом реализуется главный принцип CALS, который заключается в том, что однаж­ ды возникшая информация сохраняется в интегрированной ин­ формационной среде и становится доступной всем участникам жизненного цикла в соответствии с существующими правилами доступа к информации. CALS представляет собой логически струк­ турированный набор принципов и технологий, реализующих стра Технологии управления данными об изделии, процессах, ресурсах Рис. 8.2. Концептуальная модель CALS тегию построения интегрированной информационной среды, под­ держивающей жизненный цикл сложных изделий. Программной основой построения интегрированной информа­ ционной среды является специализированный класс программных систем, получивший название PDM-систем (Product Date Management). Системы типа PDM обобщают такие технологии, как управление документами, конструкторскими и технологиче­ скими данными об изделии, управление проектами, работами и ресурсами. Можно выделить три типа базовых технологий, комплексная реализация которых позволяет отслеживать и контролировать про­ цесс разработки и выпуска продукции: • управление конфигурацией изделия;

• управление качеством;

• управление проектами, работами и ресурсами. Управление конфигурацией изделия заключается в обеспече­ нии соответствия фактических свойств изделия заданным требо­ ваниям заказчика. Управление качеством сводится к обеспечению удовлетворен­ ности потребителя. Наконец, управление проектами, работами и ресурсами сво­ дится к проверке и обеспечению хода работ по проектам, а также к проверке и обеспечению расходования соответствующих ресур­ сов. Начиная с середины 1990-х гг. практически все отечественные машиностроительные предприятия стали переходить к позаказному изготовлению продукции, имеющей целый ряд разновид­ ностей. С переходом на позаказное изготовление продукции у пред­ приятий-изготовителей возникает необходимость в отслеживании и контроле тех производственных процессов, которые необходи­ мы для выпуска продукции, имеющей ряд разновидностей. При этом должны обеспечиваться требования, предъявляемые заказ­ чиком, а также максимально возможный уровень унификации ком­ понентов изделия. В первую очередь, это распространяется на кон­ структорскую подготовку производства. В интегрированной информационной базе предприятия конфи­ гурация изделия представляется древовидной иерархической струк­ турой, элементами которой являются объекты конфигурации. Каж­ дый объект конфигурации представляет собой изделие или его часть, осуществляющую в конечном счете какую-либо функцию. Заметим, что понятие «конфигурация» здесь используется в более широком смысле, чем такое его толкование, при котором конфи­ гурация есть внешнее очертание или взаимное расположение пред­ метов либо их частей. Здесь под конфигурацией понимается сово­ купность функциональных, физических и эксплуатационных свойств изделия, предлагаемого к разработке, разрабатываемого или уже существующего, сгруппированных в соответствии со струк­ турой данного изделия и отражаемых в документах, соответству­ ющих различным стадиям жизненного цикла этого изделия. Конфигурация в целом и составляющие ее объекты конструи­ рования должны быть соответствующим образом документирова­ ны, а эти документы утверждены. В качестве документации кон­ фигурации обычно рассматривают различного рода технические требования, чертежи изделия или массивы электронных данных аналогичного назначения. На стадии проработки контракта и технического задания форми­ руется функциональная документация, которая должна быть со­ ответствующим образом утверждена. При построении интегрированной информационной среды следует учитывать существующие международные нормативные документы. Они подразделяются на четыре группы. К первой из этих групп следует отнести методологические ин­ струкции и международные стандарты, разработанные междуна­ родной организацией по стандартизации (ISO). Методологическая инструкция ISO 10007. Эта инструкция со­ стоит из следующих разделов. • Система управления конфигурацией, описания и цели, где описываются основные задачи управления конфигурацией, опре­ деляется перечень основных процедур, осуществляемых в рамках управления конфигурацией. • Процесс управления конфигурацией, где описываются про­ цедуры, осуществляемые в рамках управления конфигурацией, а именно идентификация, контроль, учет статуса, аудит (провер­ ка). • Организация управления конфигурацией, где определяется организационная структура, реализующая управление конфигу­ рацией, описываются ее основные функции, обязанности и пол­ номочия. • Процедура управления конфигурацией: 1) выбор объекта конфигурирования с учетом заданных кри­ териев;

2) правила нумерации при идентификации объекта конфигу­ рирования;

3) определение функций менеджера по управлению конфигу­ рированием;

4) рекомендации по идентификации, оценке, утверждению и внесению изменений в конфигурацию изделия;

5) ведение отчетности по конфигурации, механизм согласова­ ния и утверждения конфигурации;

6) рекомендации по разработке плана управления конфигура­ цией. в приложениях к этой инструкции приводится рекомендуемая структура и содержание плана управления конфигурацией, связь управления конфигурацией с другими стандартами ISO, а также пример взаимодействия основных процедур, осуществляемых в рамках управления конфигурацией, с этапами жизненного цикла изделия. Международный стандарт ISO 10303-203 регламентирует схему данных и набор информационных объектов и их атрибутов, необ­ ходимых для описания конструкции изделия. К этим данным от­ носятся: • идентификационные данные об изделии, его составе и кон­ фигурации, относящиеся к этапу проектирования;

• данные об изменениях в конструкции и их документировании;

• обозначения страны, отрасли промышленности, предприятия;

• данные о применяемости материалов изделия;

• данные, необходимые для контроля утверждения проекта;

• обозначения поставщиков и их оценка;

• данные о контракте;

• сведения о возможной секретности;

• сведения, используемые или полученные в результате анали­ за или испытания. Для единообразного описания изделий рекомендуется созда­ вать их информационные модели на базе типовых блоков с ис­ пользованием специального языка EXPRESS-G. Следует иметь в виду, что этот стандарт относится только к утвержденному и полностью завершенному проекту. Международный стандарт ISO 10303-44 определяет виды ре­ сурсов, необходимых для управления структурой и составом из­ делия в течение его жизненного цикла. Этот стандарт регламенти­ рует: • описание изделия в соответствии с требованиями потребителя;

• описание отношений между компонентами изделия;

• зависимости между техническими требованиями к изделию;

• управление конфигурацией изделия. Ко второй группе относятся стандарты Организации Североатлантического договора (NATO). Стандарт STANAG 4159 содержит описание технических и эк­ сплуатационных требований к изделию военного назначения, фун­ кциональные и физические признаки изделия, а также эксплуа­ тационную информацию. Стандарт STANAG 4188 описывает требования и процедуры, которые направлены на реализацию политики управления кон­ фигурацией применительно к изделиям военного назначения. К третьей группе относятся стандарты, разработанные Амери­ канским Институтом инженеров по электротехнике и электронике (ШЕЕ).

Стандарт IEEE Std 828 описывает планирование управления конфигурацией программного обеспечения. Стандарт IEEE Std 1042 содержит руководящие указания по планированию управления конфигурацией программного обеспе­ чения. К четвертой группе относятся стандарты, разработанные Ми­ нистерством обороны США (MIL), а также разработанный этим Министерством нормативный документ. Стандарт MIL-STD-480 устанавливает требования, форматы и процедуры технологии управления конфигурацией, а также со­ держит инструкции по подготовке и передаче предложений на изменения. Стандарт MIL-STD-481 является сокращенной формой стан­ дарта MIL-STD-480 и описывает основные требования, форматы и процедуры контроля конфигурации. Стандарт MIL-STD-483 описывает методы управления конфи­ гурацией изделия и программного обеспечения. Стандарт MIL-STD-973 заменяет ранее выпущенные стандар­ ты MIL-STD-480, MIL-STD-481 и MIL-STD-483. Как согласованная пара документов по управлению конфигу­ рацией были разработаны стандарт MIL-STD-2549 и норматив­ ный документ MIL-HDBK-61. Стандарт MIL-STD-973 состоит из следующих разделов: • цели, содержание и принципы управления конфигурацией промышленного изделия;

• планирование и управление конфигурацией на протяжении жизненного цикла промышленного изделия;

• процедуры технологии управления конфигурацией;

• управление данными. В нормативном документе MIL-HDBK-61 содержится следую­ щее: • рекомендации по принципам, методам и практике управле­ ния конфигурацией промышленного изделия;

• руководящие указания по проведению идентификации и кон­ троля конфигурации, учету статуса конфигурации и ее проверке;

• рекомендации по способам определения степени достижения целей управления конфигурацией и методам совершенствования процесса;

• руководящие указания по управлению данными.

8.4. Управление конфигурацией изделия Понятие «конфигурация» может толковаться по-разному в за­ висимости от контекста, в котором оно применяется. Понятие «контекст» обозначает возможность описания той области, в ко торой создается данный объект, на различных стадиях жизненно­ го цикла изделия с различных точек зрения. Наиболее существен­ ными являются: • потребительский контекст;

• организационно-производственный контекст;

• конструкторский контекст. Рассмотрим перечисленные наиболее существенные точки зре­ ния. С точки зрения потребителей сложных изделий технология уп­ равления конфигурацией выглядит как многоступенчатый про­ цесс формирования и анализа разнообразных требований к свой­ ствам и структуре конечного изделия, а также многократного под­ тверждения того, что эти требования выполняются на разных ста­ диях жизненного цикла изделия. С точки зрения потребителей технология управления конфигу­ рацией состоит в следующем: • декомпозиция общих требований к конечному изделию, про­ изведенная таким образом, чтобы выделить из этих требований такие группы, которые можно однозначно сопоставить с конк­ ретными компонентами конечного изделия;

• формирование информационной модели функциональной струк­ туры конечного изделрш, состоящей из выделенных компонентов;

• сопоставление предъявленных к конечному изделию и к его вьщеленным компонентам требований со свойствами конкретных конструкторских решений, реализующих по предложению разра­ ботчика эти компоненты;

• выявление отклонений и принятие решения об изменении конструкции конечного изделия и его компонентов, имеющих своей целью сближение заданных требований и получаемых ха­ рактеристик;

• проверка корректности информационной модели, отобража­ ющей произведенные изменения. После внесения и соответствующего документирования изме­ нений конструкции конечного изделия и его компонентов про­ цесс сопоставления требований и реально получаемых свойств может повторяться. В результате, исходная конфигурация изделия может быть скорректирована, а в пределе полностью заменена. Эти действия могут повторяться и на последующих этапах жиз­ ненного цикла изделия, например после завершения процесса проектирования, изготовления и испытаний опытного образца, установочной серии, головного образца, а также в процессе ис­ пользования конечного изделия по назначению. Для выполнения названных действий заказчик и поставщик изделия согласованно назначают специальное уполномоченное лицо, называемое менеджером по конфигурации (Configuration Manager).

На него возлагается ответственность за логическую совмести­ мость и достаточность информации об изделии в целом и его ком­ понентах, подготовку отчетности о состоянии конфигурации ко­ нечного изделия, а также за то, чтобы документы, относящие­ ся к конфигурации конечного изделия, в любой момент времени сохраняли свою актуальность. С организационно-производственной точки зрения основным определяющим документом всего комплекса мероприятий по раз­ работке и изготовлению изделия является план управления конфи­ гурацией. Его основной целью является описание мероприятий по управлению указанным процессом на различных этапах жизнен­ ного цикла изделий. В существующих нормативных документах нет жестких указа­ ний, однозначно определяющих содержание плана по управле­ нию конфигурацией. Любой документ может быть принят за такого рода план, если он в необходимой степени отражает информационное содержа­ ние процесса управления конфигурацией и учитывает специфику производства конкретного изделия. Структура плана по управле­ нию конфигурацией приведена в виде структурной схемы на рис. 8.3. Конструкторский контекст процесса управления конфигура­ цией необходимо учитывать с самого начала этого процесса и на всех стадиях жизненного цикла изделия. С учетом этого контек­ ста на основании информационной модели, отображающей фун­ кциональную базовую конфигурацию, формируется проектная базовая конфигурация, которая используется в технологическом, производственном, эксплуатационно-ремонтном и других кон­ текстах. В процессе проектирования изделия целесообразно преобразо­ вать исходную информационную модель в новую, проектную, модель, в которой исходные функциональные компоненты ко­ нечного изделия разбиваются на компоненты низших рангов (аг­ регаты, узлы или подузлы). Это облегчает принятие технических проектных решений как по конечному изделию в целом, так и по входящим в него компонентам. В конструкторском контексте общие технические требования к конечному изделию преобразуются в технические требования и условия, которым должны удовлетворять компоненты этого ко­ нечного изделия. Для управления конфигурацией конечного изделия в конст­ рукторском контексте используются следующие понятия, приня­ тые в отечественной промышленности. Базовое изделие — это изделие, на которое на некоторую дату разработан и утвержден в установленном порядке полный комп­ лект конструкторской документации. Базовое изделие является Начало Определение целей процесса управления конфигурацией Определение налагаемых на процесс управления конфигурацией ограничений Определение стандартных и других необходимых для процесса управления конфигурацией документов Разработка концепции дальнейшей деятельности и стратегии достижения заданных целей, включая: 1) определение задач процесса управления конфигурацией на каждой стадии жизненного цикла изделия;

2) определение способов достижения постав­ ленных целей;

3) определение способов получения информации с этапов жизненного цикла изделия Определение участников процесса управления конфигурацией, включая описание их функций и ответственности Определение технологии процесса управления конфигурацией, в том числе: 1) форматы и параметры передачи данных;

2) требования по ограничению доступа к данным Определение действий по идентификации, учету статуса и аудиту конфигурации, предпринимаемым на каждом этапе жизненного цикла изделия Конец Рис. 8.3. Структурная схема организации процесса управления конфигу­ рацией основой, на которой разрабатываются различные модификации и исполнения. Модификация изделия — это разновидность, создаваемая на ос­ нове базового изделия в связи с изменением его функционально сти, а именно в связи с ее расширением в сторону большей уни­ версализации, или, наоборот, в связи с ее сужением в сторону большей специализации. Исполнение изделия — это разновидность изделия, создавае­ мая на основе базового изделия в целях обеспечить возможность его использования в специфических условиях окружающей сре­ ды либо с целью удовлетворить специфические требования за­ казчика. Примером может служить тропическое исполнение того или иного изделия. Базовое изделие и все его разновидности, такие как модифи­ кации и исполнения, образуют семейство изделий. Существуют эмпирические правила, согласно которым выбор варианта исполнения или той или иной модификации компонен­ та ограничивается возможностью использования лишь определен­ ного варианта данного компонента. Такие правила называются правилами совместимости. Выявление, формулировка и соблюде­ ние этих правил является одной из важнейших сторон управле­ ния конфигурацией. Проблема выработки таких правил совместимости, называемых также правилами-«фильтрами», является весьма важной. Эта про­ блема по своему содержанию,является чисто конструкторской, поскольку обоснованно назначить такие правила может только конструктор — разработчик данного изделия. С точки зрения ком­ пьютерного управления конфигурацией здесь возникают две за­ дачи: • создание базы данных, содержащей описания конструктив­ ных компонентов со всеми присущими им атрибутами, свойства­ ми и характеристиками, а также ссылки на соответствующую тех­ ническую документацию;

в этой же базе данных могут храниться и полные описания уже созданных изделий;

• создание базы знаний, содержащей правила совместимо­ сти. Правила совместимости, иначе называемые продукционными правилами, представляют собой фразы типа [УСЛОВИЕ — ДЕЙ­ СТВИЕ], т.е. «если выполняется [УСЛОВИЕ], то необходимо со­ вершить [ДЕЙСТВИЕ]». Правила совместимости учитывают огра­ ничения, накладываемые, например, конструктивными размера­ ми изделия, эффективностью применения того или иного изде­ лия и др. Выполнение правил совместимости заключается в изменении структуры изделия в соответствии со значением, вкладываемым в понятие [ДЕЙСТВИЕ]. Эти правила могут храниться в базе знаний, например в форме готовых таблиц возможных, т. е. допустимых конструкторских ре­ шений или же в форме матриц.

8.5. Методики и алгоритмы управления конфигурацией изделия на различных стадиях жизненного цикла Программной основой для создания интегрированных инфор­ мационных сред, обеспечивающих возможность управления кон­ фигурацией конечного изделия, при понимании понятия «кон­ фигурация» в широком смысле, являются специальные проблем­ но-ориентированные программные системы, называемые систе­ мами класса PDM (Product Date Management). В настоящее время системы класса PDM разработаны рядом крупнейших фирм и поступают в коммерческую продажу. Основное назначение PDM-системы — это интегрированное элек­ тронное описание изделия на всех стадиях его жизненного цикла. С помощью систем такого рода осуществляется отслеживание боль­ ших и постоянно обновляющихся массивов инженерно-техниче­ ских данных, необходимых на всех этапах проектирования и про­ изводства изделия, а также поддержка изделия на этапах его экс­ плуатации, сопровождения и утилизации. Системы такого рода отличаются от универсальных систем уп­ равления базами данных тем, что они интегрируют информацию, поступающую из различных источников в любых форматах и ти­ пах, и предоставляют ее пользователям в структурированном виде. В отличие от интегрированных систем офисного документооборо­ та такого рода системы работают не только с текстовыми доку­ ментами, но и с геометрическими моделями и данными. С помощью PDM-систем пользователи могут обращаться к любым данным, относящимся к различным стадиям разработки изделий, например к чертежам, диаграммам и спискам. PDM-системы в полном объеме реализуют функции управле­ ния составом изделия и его структурированием и управляют соот­ ветствующим обменом данными. Они обеспечивают создание различных взаимозависимых и вза­ имоувязываемых спецификаций — конструкторских, технологи­ ческих, заказных, на покупные изделия, спецификаций поставок и др. Наряду с управлением данными современные PDM-системы обеспечивают также и управление проектами, т. е. процессами раз­ работки изделий, контролируя информацию об изделии, вноси­ мых изменениях, а также осуществляя авторизацию. Основными из функциональных возможностей современных PDM-систем являются: • управление хранением данных и документами;

• управление информационно-справочной системой предпри­ ятия;

• управление конструкторско-технологическои подготовкой производства;

• автоматизация генерации выборок и отчетов;

• управление изделием на этапе эксплуатации;

• поддержка менеджмента качества. Анализ функциональных возможностей различных PDM-систем показывает, что к настоящему времени наиболее подходящей программной реализацией такого рода систем является отечествен­ ная разработка НИЦ «Прикладная логистика», получившая на­ звание PDM STEP SUITE (PSS). Для реализации технологии управления конфигурацией эта систе­ ма дополняется специальным программным блоком, реализующим следующие функции: • настройка системы на конкретные рабочие места пользовате­ лей;

• работа с требованиями, предъявленными к изделию;

• планирование и контроль работ по формированию новой кон­ фигурации изделия;

• сопоставление получаемых реальных характеристик изделия с предъявленными требованиями;

• редактирование конфигурации конечного изделия;

• согласование и утверждение в установленном порядке кон­ фигурации изделия на различных этапах его жизненного цикла;

• формирование документации на конфигурацию и соответству­ ющих отчетов. Часть сведений из общей базы данных об изделии в этой систе­ ме передается заказчику, например, в форме каталогов компо­ нентов, которые по требованиям данного заказчика могут быть применены в разрабатываемом для него изделии. Кроме того, для удовлетворения уникальных требований заказчика могут быть спе­ циально разработаны дополнительные компоненты. Для наиболее полного описания информационных объектов, включаемых в систему управления конфигурацией изделия, ис­ пользуются такое понятие как «характеристика», описывающая параметр, относящийся к изделию или к его версии, например «масса», «габаритные размеры», «тип системы охлаждения», а также понятие «категория», которое объединяет изделия или до­ кументы по какому-либо признаку. Между категориями могут су­ ществовать отношения иерархии. Общая база данных об изделии в программной среде PDMсистем содержит следующие разделы: • архив готовых решений по компонентам;

• архив готовых проектов;

• база данных текущего проекта. Работы по управлению конфигурацией изделия с помощью PDM-систем включают в себя ряд этапов.

Первым из этих этапов является определение требований за­ казчика к изделию. На этом этапе используется следующая ин­ формация, поступающая из общей базы данных об изделии: • сведения из «Архива готовых решений по компонентам», в которых содержится информация по тем изделиям и их разновид­ ностям, которые с точки зрения заказчика могут рассматриваться как дополнительные компоненты к соответствующим вариантам конечного изделия. Эта информация может предоставляться за­ казчику;

• сведения из «Архива готовых проектов», в которых содержит­ ся информация о ранее выполненных проектах. Эта информация также может предоставляться заказчику. Информация может предоставляться заказчику либо в бумаж­ ной форме, либо в виде электронного документа, представляю­ щего собой обменный файл. На основании полученных сведений заказчик формулирует тре­ бования, которые он может предъявить к конечному изделию. При этом он совершает следующие действия: • производит анализ полученных им сведений о базовом изде­ лии и его разновидностях;

• выбирает базовую конфигурацию, на основе которой будет разрабатываться новое изделие;

• проводит анализ полученных им сведений о дополнительных компонентах, которые могут быть использованы в конструкции нового изделия;

• выбирает дополнительные компоненты, которые должны быть использованы в конструкции нового изделия;

• назначает специфические требования к новому изделию. Сформулированные заказчиком требования передаются про­ изводителю либо в форме утвержденной копии бумажного доку­ мента, либо в виде электронного документа, представляющего собой обменный файл. В тех случаях, когда заказчик не формулирует свои требования к изделию, а ограничивается описанием тех конкретных задач, которые должно решать это изделие, подобные требования к из­ делию приходится формулировать производителю. Он должен стре­ миться подобрать соответствующее проектное решение из числа готовых. На втором этапе управления конфигурацией изделия с помо­ щью PDM-систем менеджеру по управлению конфигурацией не­ обходимо в разделе «База данных текущего проекта» построить функциональную конфигурацию конечного изделия. Построение такой конфигурации сводится к группированию предъявленных требований по функциям конечного изделия. Она представляется в виде многоуровневой древовидной структуры, узлами которой являются объекты конфигурирования. Осуществляется такое построение следующим образом. Все требования заказчика бывают четырех типов. Первый тип — это требования, относящиеся к «постоянной части» имеющегося проекта, которые содержат количественные значения требуемых характеристик изделия. Например, примени­ тельно к металлорежущим станкам такие требования могут иметь вид: «Мощность главного привода [значение]». Второй тип — это требования, относящиеся к компонентам конечного изделия, которые обычно носят качественный харак­ тер. Например, применительно к металлорежущим станкам такие требования могут иметь вид: «Окраска станка [цвет]». Третий тип — это специфические требования заказчика к ко­ нечному изделию, которые однозначно определяют принимаемые технические решения. Например, применительно к металлорежу­ щим станкам такие требования могут иметь вид: «Установить мо­ тор-шпиндель FANUC Alpha 6». Четвертый тип — это требования к функциям, выполняемым конечным изделием. Например, применительно к металлорежу­ щим станкам такие требования могут иметь вид: «Освещать зону резания». После получения и формализации требований заказчика к го­ товому конечному изделию менеджер по управлению конфигура­ цией должен в рамках процедуры контроля осуществить прора­ ботку этих требований, в частности установить связи между эти­ ми требованиями и конструкторскими решениями, представляю­ щими собой различные версии компонентов, которые не требуют доработки и могут быть включены в состав конечного изделия. Программная среда PSS позволяет автоматизировать этот процесс. После проработки требований заказчика к готовому конечному изделию объект конфигурации должен получить статус «проект выполним». После проработки требований заказчика к готовому конечно­ му изделию начинается процесс конструкторской проработки из­ делия. Здесь менеджеру по конфигурации необходимо в рамках про­ цедуры контроля конфигурации использовать, если это возмож­ но, имеющиеся готовые конструкторские решения, а если это невозможно, то для конструкторских решений, нуждающихся в доработке, инициировать изменения, определить последователь­ ность их внесения, внести изменения в структуру изделия, а так­ же оценить эффективность каждого изменения, соотнеся между собой степень удовлетворения требований заказчика, обеспечи­ ваемых внесением данного изменения, и величину необходимых для этого затрат. По мере удовлетворения требований заказчика к конечному изделию формируется конструкторское дерево проекта, описыва ющее проектную конфигурацию конечного изделия. Эта процеду­ ра осуществляется конструкторами, работающими над проектом изделия. Следует заметить, что в принципе при формировании конст­ рукции изделия или какого-либо его компонента возможны два подхода. Первый подход состоит в декомпозиции требований к конеч­ ному изделию или к его компонентам на требования более низких иерархических уровней, для того, чтобы однозначно сопоставить их сборочным единицам или деталям, входящим в состав компо­ нента. Декомпозиция требований заказчика на требования более низ­ ких уровней и составление их иерархии, осуществляемая на ста­ дии конструкторской подготовки, является творческим актом и осуществляется конструкторскими службами разработчика. Второй подход состоит в том, что вначале формируется струк­ тура изделия, а потом проектируется каждый компонент в этой структуре. Тогда результирующие требования, которым будет удовлетво­ рять конечное изделие, состоящее из спроектированных компо­ нентов, будут определены как итог импортирования требований, которые обеспечивает каждый компонент. После того как на стадии конструкторской подготовки произ­ водства будет сформирована проектная база конфигурации и от­ ражающая ее базовая документация будет соответствующим обра­ зом утверждена, начинается процесс технологической подготов­ ки производства изделия. Следует отметить, что в проектную документацию помимо комплекта конструкторской документации на конечное изделие должны входить также данные о проверках и расчетах, которые свидетельствуют о выполнении предъявленных к конечному из­ делию требований. В результате работы такого рода интегрированной системы конструкторско-технологической подготовки производится подготовка комплекта необходимой конструкторско-технологической доку­ ментации, включая сборочные и рабочие чертежи, специфика­ ции, маршрутные и операционные карты, схемы базирования и зажима и др. При производстве каждого экземпляра изделия в соответствии с разработанной конструкторско-технологической документаци­ ей в соответствие ему ставятся его атрибуты, заводской номер, а также дата выпуска, результаты выходного контроля и испыта­ ний данного экземпляра изделия. Вся информация о выполненном проекте помещается в раздел общей базы данных об изделии, называемый «Архив готовых про­ ектов».

8.6. Интегрированная организация производственно-сбытовой деятельности Современный подход к организации производственно-сбыто­ вой деятельности заключается в том, что эта деятельность рас­ сматривается как единое, интегрированное, целое, преследующее некоторую общую цель. Такой подход можно назвать дедуктив­ ным. При традиционном подходе к организации производственносбытовой деятельности, который можно назвать индуктивным, общий результат получается вследствие объединения результатов деятельности компонентов производственно-сбытовой системы, каждый из которых преследует свою собственную частную цель. Этот современный интегрированный подход к организации производственно-сбытовой деятельности основывается на прин­ ципах, которые получили общее название «логистика». Сам тер­ мин «логистика» происходит от древнегреческого слова «logistike», что можно перевести как «умение рассуждать, принимать обосно­ ванные решения, проводить практические расчеты». Оба этих методологических подхода к организации производ­ ственно-сбытовой деятельности — традиционный и современный интегрированный логистический — изображены на рис. 8.4. На этом рисунке материальный поток изображается символом =>, а информационный — символом -^, Суть интегрированного логистического подхода к организации производственно-сбытовой деятельности состоит в том, что лицу, принимающему решения, например генеральному директору фир­ мы, следует исходить из общих интересов фирмы, которые ему в соответствии с его разумением ясны. При этом ему следует доби­ ваться экономического компромисса между интересами началь­ ников подчиненных ему специализированных служб, которые могут не совпадать, а иногда и противоречить друг другу. Так, напри­ мер, главный бухгалтер заинтересован в уменьшении уровня за­ пасов и их разнообразия, так как для него это означает омертвле­ ние капиталов, которыми можно было бы пользоваться, положив в банк под проценты. Наоборот, начальник управления материально-технического снабжения заинтересован в повышении уровня запасов и их раз­ нообразия, так как это позволит ему оперативно положительно реагировать на все задумки главных конструктора и технолога, а также начальника производства. Современное многономенклатурное машиностроительное про­ изводство должно обладать количественной и качественной гибкостями. Это становится особенно важным в условиях, когда нужно оперативно реагировать на поступающие заказы, т.е. производ Служба 1 Управление службы Служба 2 Управление службы Служба N Управление службы N Служба Служба Служба N Интегрированное логистическое управление Рис. 8.4. Традиционное и интегрированное управления:

традиционное управление;

б — интегрированное логистическое управление СТВО должно обладать способностью быстро и в широких пределах изменять объемы и ассортимент выпускаемой продукции. Количественные и качественные изменения спроса на продук­ цию предприятия могут в известной мере сглаживаться создани­ ем запасов этой продукции. При этом предприятие может рабо­ тать в своем собственном ритме, а запасы продукции создаются на всякий случай. Однако в таком случае значительные капиталы оказываются омертвленными. Издержки на хранение готовой про­ дукции возрастают, и, следовательно, увеличивается стоимость этой продукции. Кроме того, создание значительных запасов го­ товой продукции старого типа приводит к известному консерва­ тизму фирмы, что снижает ее возможности в конкурентной борь­ бе. Качественная гибкость современного многономенклатурного машиностроительного производства достигается путем повыше­ ния квалификации производственного персонала всех уровней за счет высокой степени автоматизации на основе применения ком­ пьютеризации всех стадий подготовки производства и собственно производственных процессов, а также за счет интеграции всех этих стадий. Количественная гибкость современного многономенклатурно­ го машиностроительного производства достигается путем созда­ ния внутренних резервов рабочей силы и производственных мощ­ ностей, включая резервы оборудования. Если в условиях админи­ стративно-командной системы хороший руководитель обязан был максимально (в идеале — на все 100 %) загружать дорогостоящее высокопроизводительное технологическое оборудование, то при позаказной работе хорошим будет тот руководитель, у которого это оборудование эксплуатируется с запланированным недогру­ зом, и, следовательно, в распоряжении руководителя имеются резервные производственные мощности, которые позволяют ему гибко и оперативно реагировать на поступающие заказы. Сопоставление обоих методологических подходов к организа­ ции производства производится в табл. 8.1.

Т а б л и ц а 8. Показатель ' Традиционная организация производства Интегрированное производство Объем произ­ водственных запасов Максимально возможный Отказ от избыточных запасов Недопущение увели­ чения времени выполнения ни в коем случае В соответствии с при­ нятыми заказами Отказ от выпуска про­ дукции, не подтверж­ денной заказами Допущение увеличения Время выпол­ нения производ­ времени выполнения, ственного цикла если это снижает произ­ водственные издержки Минимизация Номенклатура изготавливаемых изделий Объемы выпуска Выпуск максимально крупными партиями Простои оборудования Уровень брака Минимизируются, Планируются для а в идеале не допускаются создания резервов мощностей Допускается техно­ логически обоснованный уровень брака Брак недопустим, если это может привести к снижению экономи­ ческого эффекга Нерациональные перевозки устраняются, а технологический процесс реорганизуется Рассматриваются как партнеры по общему делу Квалификация повышается в целях универсализации Внутризаводские Осуществляются в соот­ ветствии с принятой перевозки организацией техно­ логического процесса Отношения с поставщиками Производствен­ ный персонал Рассматриваются как противостоящая договорная сторона Квалификация повышается в рамках специализации При организации производственно-сбытовой деятельности рас­ сматривают два принципиально разных случая: удовлетворение разового и удовлетворение повторяющегося заказа. При удовлетворении разового заказа прежде всего выясняется путем обращения в автоматизированный «Архив готовых проек­ тов», не выполнялся ли этот заказ в прошлом. После такой про­ верки и подтверждения оригинальности заказа, он передается в конструкторско-технологическую службу, где прорабатывается воз­ можность проектирования изделия с удовлетворением требова­ ний заказчика, подбираются конструктивные аналоги и типовые технологические решения. Затем информация о заказе поступает в бюро обеспечения ин­ струментом и оснасткой, где проверяется возможность удовлет­ ворения данного заказа стандартными инструментом и оснаст­ кой, а также изготовления или приобретения требующихся спе­ циальных инструментов и оснастки. После этого информация о заказе поступает в бюро техникоэкономического планирования, где определяется возможный срок выполнения заказа и составляется его сметная калькуляция. Эта информация поступает также в планово-производственное бюро, где проверяется реальность соответствующих этому сроку момен­ тов запуска и выпуска всех относящихся к данному изделию дета­ лей, а также моментов поступления всех необходимых комплек­ тующих. После всех этих проверок данные о заказе поступают в финан­ сово-сбытовое бюро, где прорабатываются вопросы, связанные с оформлением договора. После заключения договора открывается заказ, который необходимо выполнять. Выполнение заказа начи­ нается с работы конструкторско-технологической службы, кото­ рая разрабатывает всю требующуюся техническую документацию и выявляют информацию, необходимую для технологической подготовки производства и для разработки управляющих профамм оборудования с ЧПУ. Одновременно данные о вновь открытом заказе поступают в плановые службы, где производятся необхо­ димые действия по его включению в производственные програм­ мы, и в бюро обеспечения инструментом и оснасткой, где осуще­ ствляются действия, необходимые для комплектации данного за­ каза инструментом и оснасткой. После завершения конструкторско-технологической подготов­ ки производства заказ снова поступает в планово-производствен­ ное бюро, где соответствующие работы включаются в кварталь­ ные, месячные и суточные производственные планы. Во время производственного процесса эти планы оперативно корректиру­ ются на основе поступающей информации о ходе производства. Изготовленные детали и компоненты поступают на склад го­ товых деталей. В соответствии с планом выпуска подсистема уп равления сборочным производством комплектует детали и другие компоненты изделия согласно заказу и организует работы по сборке изделия. Собранные и прошедшие испытания и приемку изделия поступают на склад готовой продукции. Сведения о поступлении заказанного изделия на склад готовой продукции передаются в финансово-сбытовое бюро, где оформляется сдача этого изделия заказчику согласно действующему договору. Если после передачи информации о заказе в автоматизирован­ ный архив выясняется, что такие изделия уже выпускались в про­ шлом, то нет необходимости заново выполнять всю конструкторско-технологическую подготовку. Действия, связанные с органи­ зацией, планированием и управлением производством, также как и с взаимодействием с заказчиком, выполняются в полном объе­ ме. Информационное обеспечение интегрированного производства включает в себя: • описание методов контроля вводимых данных, их состава и структур, запросов и отчетов, а также способов размещения вво­ димой информации;

• справочную информацию о возможностях и назначении тех или иных АРМов;

• диагностические сообщения;

• подсказки различных меню;

• меню функций, а также описание входа и выхода для различ­ ных меню. Одним из важнейших компонентов информационного обеспе­ чения создаваемой интегрированной производственной системы является надлежащим образом организованный документооборот. Организовать документооборот — это значит задать формы ис­ пользуемых документов и определить порядок их циркулирования. При этом надо стремиться использовать те формы документов, которые являются общепринятыми и общепризнанными и бази­ руются на использовании международных, отраслевых, а также локальных классификаторов. Хотя в настоящее время существует тенденция, согласно кото­ рой расширение масштабов компьютеризации должно со време­ нем привести к тому, что традиционная конструкторская, техно­ логическая и планово-производственная документация на бумаж­ ных носителях будет исключена из обращения и заменена внутрикомпьютерными массивами, правильным образом организован­ ный документооборот всегда будет оставаться существенной час­ тью всякой производственно-сбытовой деятельности. Это объяс­ няется следующими основными причинами: • необходимость обеспечения связи автоматизированного ин­ тегрированного производства со смежными службами и произ­ водствами, работающими в рамках традиционной технологии;

• необходимость перехода с автоматического на ручной или наладочный режим с регистрацией действий, произведенных пер­ соналом;

• необходимость сохранения и поддержания информации в слу­ чае возможного отказа средств компьютеризации. Все данные, используемые для любой производственно-сбы­ товой деятельности, можно подразделить на две группы. Во-пер­ вых, это нормативная, учетно-справочная или директивная ин­ формация, которая выдается по мере ее формирования либо по инициативе соответствующего лица или устройства, а во-вто­ рых, это внутрикомпьютерные модели. Нормативная и директивная информация поступают в интегри­ рованную систему управления автоматизированным производством от локальных систем оперативно-календарного планирования, представляющих собой программно-аппаратный интерфейс меж­ ду производственным комплексом и службами предприятия. Эти­ ми же данными может пользоваться и персонал различных уров­ ней. Учетно-справочная информация отражает реальный ход произ­ водственно-сбытового процесса за счет использования создавае­ мых и поддерживаемых внутрикомпьютерных моделей. В общем случае создания интегрированной производственносбытовой системы ее информационная структура состоит из сле­ дующих компонентов: • методы организации информационного обеспечения;

• системы классификации и кодирования;

• взаимосвязи между источниками и адресатами информации;

• комплекты форм и видеограмм документов;

• внутрикомпьютерные массивы информации;

• перечень и характеристики входной информации, а именно данные и сигналы;

• перечень и характеристики выходной информации, а именно данные, отчеты и сигналы. Алгоритм всякой производственно-сбытовой деятельности од­ нозначно определяется технологическим процессом преобразова­ ния соответствующей информации.

Контрольные вопросы 1. Чем обусловливается необходимость интеграции всех стадий подго­ товки производства и самого производственного цикла в машинострое­ нии? 2. Какая документация должна создаваться на этапе эскизного, тех­ нического и рабочего проектирований системы автоматизации? 3. Для чего на современных машиностроительных предприятиях со­ здается система АРМов? 4. Что такое CALS-технологии? 5. Что составляет основу концептуальной модели CALS? 6. Что называется программными PDP-системами? 7. Что из себя представляет отечественная программная среда PSS? 8. Какие действия должен выполнять менеджер по конфигурации? 9. Какие существуют международные стандарты по конфигурации из­ делия и что ими регламентируется? 10. Что называется базовым изделием? 11. Как организуется прохождение заказа в случае, когда этот заказ является повторяющимся и когда он является оригинальным? 12. Назовите разновидности требования заказчика. 13. В чем заключается процесс автоматизированного компьютерного проектирования и какая проектная документация разрабатывается в ре­ зультате проведения автоматизированного компьютерного проектиро­ вания? 14. Куда помещается разработанная проектная информация? 15. Какой подход к организации производственно-сбытовой деятель­ ности можно назвать дедуктивным? 16. Какой подход к организации производственно-сбытовой деятель­ ности можно назвать индуктивным? 17. Что включает в себя информационное обеспечение интегрирован­ ного производства? 18. Почему надлежащим образом организованный документооборот является неотъемлемой частью всякого интегрированного производства? 19. Что значит организовать документооборот? 20. Каким образом вьщаются нормативная, учетно-справочная и ди­ рективная информация по производственно-сбытовой деятельности? 21. Чем интегрированное управление производственно-сбытовой де­ ятельностью отличается от традиционного? 22. Какие критерии качества управления характерны для интегриро­ ванного подхода, а какие — для традиционного? 23. Какие требования к уровням запасов характерны для интегриро­ ванного подхода, а какие — для традиционного? 24. Какие требования к уровню брака характерны для интегрирован­ ного подхода, а какие — для традиционного?

с п и с о к ЛИТЕРАТУРЫ 1. Автоматизация процессов машиностроения / под ред. А. И. Дащенко, — М. : Высш. шк., 1991. — 480 с. 2. Гибкие производственные системы Японии / под ред. Л. Ю. Лищинского. — М.: Машиностроение, 1989. — 260 с. 3. Гжиров Р,И. Программирование обработки на станках с ЧПУ / Р. И. Гажиров, П. П. Серебреницкий. — Л.: Машиностроение. Ленинф. отдние, 1990. - 588 с. 4. Иващенко Н. Я. Автоматическое регулирование. Теория и элементы систем / Н. Н. Иващенко. — М. : Машиностроение, 1978. — 736 с. 5. Карданская Н.Л, Системы управления производством: анализ и про­ ектирование / Н.Л.Карданская, А.Д.Чудаков. — М. : Русская деловая литература, 1990. — 240 с. 6. Левин А. И, Концепция и технологии компьютерного сопровожде­ ния процессов жизненного цикла продукции / А.И.Левин, Е.В.Судов / / Информационные технологии в наукоемком машиностроении. Компь­ ютерное сопровождение индустриального бизнеса / под ред. А. Г. Братухина. — Киев : Техника, 2001. — С. 612 — 625. 7. Машиностроение : энциклопедия. В 7 т. — М. : Машиностроение, 1999. 8. Рогов В. А. Средства автоматизации производственных систем ма­ шиностроения / В. А. Рогов, А.Д.Чудаков. — М.: Высш. шк., 2005. — 400 с. 9. Толковый словарь по управлению / под ред. В. В. Познякова. — М.: Алане, 1994. — 254 с. 10. Феофанов А. Н. Гибкие автоматические линии в машиностроении / А.Н.Феофанов. — М. : Янус-К, 2002. — 189 с. 11. Черпаков Б. И. Роль ИАСУ в функционировании автоматизирован­ ных заводов / Б, И. Черпаков, Е. В. Судов / / Интегрированная АСУ авто­ матизированных производств. Сборник научных трудов ЭНИМС. — М., 1992.-С. 1-7. 12. Чудаков А. Д. Автоматизированное оперативно-календарное пла­ нирование в гибких комплексах механической обработки / А. Д. Чуда­ ков, Б.Я.Фалевич. — М. : Машиностроение, 1986. — 224 с. 13. Чудаков А. Д. Логистика / А. Д.Чудаков. — М. : Русская деловая литература, 2001. — 480 с. 14. Шандров Б. В. Автоматизация производства (металлообработка) / Б. В.Шандров, А.А. Шапарин, А. Д.Чудаков. — М. : Изд. центр «Акаде­ мия», 2002. — 256 с.

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.