Черепашков А.А., Носов Н.В. Компьютерные технологии, моделирование и автоматизированные системы в машиностроении

Подождите немного. Документ загружается.

422

6.3. Технологии интеграции данных об изделии

к ним могут быть присоединены любые дополнительные данные

в виде чисел, текстовых строк, таблиц и пр., которые называются

атрибутами и используются для повышения функциональности

поиска (поиск по атрибутам). Атрибутивная информация может

обрабатываться в самой PDM и использоваться для составления

выборок и отчетов (см. рис 6.3.3).

В хранилище, управляемом PDM-системой, содержится так

называемое внутреннее представление ДЭ. Создание и модифи-

кация ДЭ производится в прикладных автоматизированных си-

стемах. Просмотр ДЭ и ЭМИ, ориентированных на восприятие

и обработку человеком, в PDM осуществляется или с помощью

специальных программ-визуализаторов (например, eDrawings),

или с использованием заранее заготовленных графических изо-

бражений (графических моделей), которые играют роль так на-

зываемого вторичного представления (см. рис.6.3.5). Наличие

функций вторичного представления существенно ускоряет по-

иск и воспроизведение информации, просматриваемой и анали-

зируемой человеком.

Если данные, хранящиеся в системе, являются электронными

документами, то PDM позволяет автоматизировать использова-

ние технологий электронно-цифровой подписи (ЭЦП). Вновь соз-

данные документы проходят операцию хеширования и оснаща-

ются ЭЦП, а используемые — проверяются на аутентификацию

и идентифицируются (см. рис 6.3.4).

Использование PDM-системы для создания электронного ар-

хива является одной из важнейших и первоочередных задач при

внедрении комплексной системы автоматизации предприятия.

Чаще всего в процессе внедрения осуществляются поэтапное

оснащение подразделений автоматизированными рабочими ме-

стами и автономное наполнение и настройка баз данных.

При создании электронного архива большое значение имеет

обеспечение уникальности хранимых электронных документов,

которые согласно ГОСТ должны выступать в роли подлинников.

Только PDM может гарантировать актуальность документа, по-

скольку в базе данных предусмотрен механизм, препятствующий

созданию одноименных объектов. При необходимости повтор-

ного вхождения и модификации автоматически формируются

ссылки и учитываются версии документов.

423

424

дяется возможность учитывать не только сами исправления, но

архивировать все варианты документов, составляющих «исто-

рию жизни» изделия. Сохраняя вместе с извещениями все вер-

сии документов, в которых проводились изменения по данно-

му извещению, можно в любой момент времени ознакомиться

с предыдущими версиями документа, выбирая их по номеру или

по дате изменения.

В отличие от традиционной методики, когда исходный до-

кумент обрастает пачкой бумаг, которые внимательно надо

изучить, чтобы правильно прочитать чертеж, в электронном ва-

рианте в последнюю версию документа уже внесены все исправ-

ления. Это существенно экономит рабочее время и сокращает

число возможных ошибок и потерь.

Управление составом изделия. Автоматизация управления со-

ставом изделия считается одним из главных достижений PDM-

технологий. По своему определению PDM-система должна со-

держать самую полную информацию о составе изделия, включая

варианты его исполнения, возможные конфигурации и многое

другое.

ГОСТ 2.053-2006 вводит в употребление основные понятия,

непосредственно касающиеся автоматизации управления соста-

вом изделий в PDM.

Согласно положениям этого стандарта Электронная структу-

ра изделия (ЭСИ) является обобщающим документом, консоли-

дирующим технические данные об изделии, и предназначена для

организации информационного взаимодействия между автома-

тизированными системами.

Понятие ЭСИ было введено в стандарты специально для ис-

пользования при разработке новых систем управления данных

425

Раздел 6. Создание, внедрение и интеграция систем и технологий

об изделии как обобщение опыта реализации многочисленных

известных примеров PDM.

В компьютерной среде состав изделия отображается в виде

ЭСИ, которая содержит не только конструктивные элементы,

составляющие изделие, а также все иерархические отношения

(связи) между его составными частями и другие данные в зави-

симости от его назначения. При этом область назначения ЭСИ

устанавливается самая обширная.

Кроме отображения конструктивных элементов электронная

структура изделия может использоваться:

— для представления интегрированной (присоединенной

к конструктивным элементам) разнотипной информации о свой-

ствах (характеристиках) изделия и его частей;

— для представления вариантов состава и структуры изделия;

— для представления проектной и рабочей конструкторской

документации на изделие;

— для представления информации о правилах применяемости

и взаимозаменяемости частей изделия;

— для представления обозначений изделия и его составных

частей (классификации).

Таким образом, расширенное толкование состава изделия,

предусмотренное определением ЭСИ, включает большой объ-

ем сложно-структурированной информации. Как документ ЭСИ

предназначена для анализа и обработки человеком, поэтому для

удобства работы специалистов может применяться несколько раз-

личных представлений состава изделия для различных предметных

областей: конструкторский состав, технологический состав, марке-

тинговый состав и т.д. Предметное представление состава изделия

представляет собой частный случай (результат фильтрации) общего

массива информации, составляющей полный состав изделия.

ЭСИ — конструкторский документ, выполняемый только в элек-

тронной форме и формируемый автоматизированным способом на

основе информации, хранящейся в общей базе данных (ОБДИ).

Электронную структуру изделия представляют в визуальной

форме, с использованием компьютерных технических средств,

в виде ориентированного ациклического графа (рис 6.3.7) или,

чаще всего, в форме многоуровневого списка, как показано на

реальном примере, на рис. 6.3.8.

426

Рис. 6.3.7. Визуализация структуры изделия в виде графа

Операции формирования, пополнения, удаления, редактиро-

вания, копирования структуры, элементов и атрибутов объектов

составляют набор инструментов управления составом изделия.

Управление составом изделия, в том числе, заключается

в установлении входимости и применяемости компонентов из-

делия.

Входимость — понятие, характеризующее использование со-

ставных частей изделия в составе конечного изделия или/и его

составных частей.

Понятие входимости широко используется при управлении

классификацией состава изделия. Классификация состава ис-

пользуется для задач унификации и стандартизации выпускае-

мой продукции.

Применяемость — характеристика связи, показывающая, при

каких условиях данная составная часть использована в конечном

изделии или другой составной части.

Управление конфигурацией изделия. Управление конфигура-

цией — это управленческая технология, связанная с разработкой,

выпуском и поддержкой жизненного цикла сложных изделий,

производимых во многих вариантах [24]. Мы будем рассматри-

вать управление конфигурацией в конструкторском контексте.

В российской промышленности приняты следующие понятия

конфигурации изделий.

Базовое изделие, которое формально можно определить по

факту утверждения комплекта проектно-конструкторской доку-

ментации, принятой для изготовления изделия.

Модификация изделия — вариант изделия, созданный на

основе базовой конфигурации изделия с целью изменения

427

Раздел 6. Создание, внедрение и интеграция систем и технологий

428

6.3. Технологии интеграции данных об изделии

основных тактико-технических (функциональных) характери-

стик изделия.

Исполнение изделия — вариант изделия, созданный на основе

базового изделия с целью удовлетворения специфических требо-

ваний заказчика без изменения основных функциональных ха-

рактеристик изделия.

Семейство изделий — базовое изделие и все модификации

и исполнения, созданные на его основе.

Автоматизированное управление конфигурацией изделия за-

ключается в установлении применяемости элементов изделия

и их состояния в различных вариантах поставок (рис. 6.3.9).

Управление процессами. Управление бизнес-процессами,

и прежде всего конструкторско-технологической подготовкой

производства, возможно в том случае, когда все участвующие

в процессе пользователи включены в состав автоматизирован-

ной системы.

Управление коллективной работой необходимо при совместном

проектировании одного изделия. В любой базе данных обязатель-

но необходимо исключить ситуацию, когда одновременно про-

исходит модификация общих данных. В большинстве PDM для

этого используется механизм разделения доступа. Одна и та же

429

Раздел 6. Создание, внедрение и интеграция систем и технологий

деталь или сборка может быть в активном использовании только

у одного пользователя. Для того чтобы отредактировать объект

пользователь должен «взять его в работу», при этом автоматиче-

ски система переводит изделие в режим «Спеск-in», закрывая его

от других изменений. Остальные участники процесса в реальном

масштабе времени получают сведения о состоянии объекта. Они

могут просматривать информацию, но редактирование станет

возможным только тогда, когда свою работу закончит активный

пользователь и объект перейдет в состояние ожидания «Спеск-

out» — свободен от изменений.

Управление потоком работ пользователей осуществляется

с использованием специализированных подсистем, называе-

мых «Work Flow» и позволяющих в интерактивном режиме пла-

нировать, сопровождать и контролировать последовательность

деятельности персонала автоматизированной системы. В этом

случае PDM-система формирует и автоматически направляет за-

дания всем задействованным в процессе пользователям, контро-

лирует сроки и объем выполненных по плану работ (рис. 6.3.10).

К функциям управления процессами можно отнести и кон-

трольную процедуру протоколирования действия пользователей,

в том числе и с целью учета содержания и временных затрат на

выполнение проведенных работ.

PDM может вести учет и протоколирование использования

документов и данных, что полезно не только для обеспечения

безопасности информации, но и для возможности объективного

анализа рабочих процессов руководителями и службами каче-

ства (рис. 6.3.11).

Кроме комплекса управляющих функций PDM-система мо-

жет оснащаться многочисленными вспомогательными функ-

циями.

Вспомогательные функции PDM могут быть самыми разно-

образными и многочисленными [24]. Например, можно выделить

следующие группы услуг и функций, предоставляемых пользо-

вателям, администраторам и разработчикам PLM-системы пред-

приятия:

- коммуникационные функции, предназначенные для авто-

матизации общения пользователей системы, например, элек-

тронная почта, рассылка внутренних сообщений и т.п.;

430

6.3. Технологии интеграции данных об изделии

— транспортные функции, связанные с передачей и пересыл-

кой данных между прикладными системами и пользователями;

— трансляция данных из одного формата хранения и обмена

данными в другой;

— визуализация и обработка изображений моделей и элек-

тронных документов, в том числе и получение твердых копий

(распечатка) документов.

Вспомогательные функции PDM обеспечивают дополнитель-

ными сервисными услугами и возможностями пользователей

и администраторов PLM-системы, в том числе:

— индивидуальное календарное планирование работ;

— автоматизацию администрирования программного и

информационного обеспечений, например, удаленное управ-

ление;

— прикладной

интерфейс программирования API (Application

Programming Interface), предназначенный для выполнения дора-

боток и развития системы силами прикладных программистов

и наиболее квалифицированных (продвинутых) пользователей

автоматизированной системы.

431

Раздел 6. Создание, внедрение и интеграция систем и технологий

6.4. Методика организации автоматизированной

проектной деятельности в среде PDM

Основной выгодой от использования на предприятии PDM-

системы является уменьшение потребного времени разработки

изделия, а также повышение качества проекта, выражающееся

в сокращении числа ошибок и неувязок. Как следствие, достига-

ется заметное сокращение срока выхода изделия на рынок.

По результатам исследований известной аналитической фир-

мы McKinsey & Со, приведенных на рис. 6.4.1 [24], влияние на

прибыль отдельных факторов повышения конкурентоспособно-

сти значительно различается. Максимальное влияние на конку-

432

6 4. Методика организации автоматизированной проектной деятельности

433

рентоспособность оказывает общее сокращение сроков выхода

изделия на рынок.

Для единичного и мелкосерийного производства, которое

характерно для значительной части современных машиностро-

ительных предприятий, поддерживающих позаказный режим

работы с клиентами, наибольшее влияние на сроки поставок

оказывает этап конструкторско-технологической подготовки

производства. Это свидетельствует о том, что внедрение ком-

плексной PLM-системы и PDM-технологий в частности акту-

ально не только для промышленных гигантов со сверхсложными

изделиями или огромной номенклатурой продукции, а и для ма-

лых и средних предприятий, работающих в позаказном режиме.

Положительное влияние внедрения PDM-системы на сокра-

щение сроков технической подготовки производства определя-

ется за счет следующих основных аспектов [24]:

- избавление конструктора от непроизводительных трудовых

затрат, связанных с поиском, копированием и архивированием

данных, что при работе с бумажными данными составляет 25-

30% рабочего времени;

- улучшение взаимодействия между конструкторами, техно-

логами и другими участниками ЖЦ изделия за счет поддержки

методики параллельного проектирования, что приводит к сокра-

щению общего количества доработок и изменений;

- значительное сокращение сроков проведения изменений

конструкции изделия или технологии его производства за счет

улучшения контроля потока работ в проекте;

- резкое увеличение доли заимствованных или слегка изме-

ненных компонентов в изделии (до 80%) за счет автоматизации

поиска компонента с необходимыми характеристиками.

Однако столь впечатляющие достижения возможны только

при правильной организации работ и включении всех участни-

ков производственных этапов жизненного цикла изделий в ин-

тегрированную информационную среду.

Хранилище информации, создаваемое средствами PDM-

системы, должно содержать полную информацию об изделии,

включая состав и структуру изделия, компьютерные модели, элек-

тронные чертежи и спецификации, планы процессов проектиро-

вания и производства, нормативные и справочные документы,

Раздел 6. Создание, внедрение и интеграция систем и технологий

программы для станков с ЧПУ, результаты инженерного анализа

корреспонденцию, данные о партиях изделия и отдельных экзем

плярах изделия и любую другую содержательную информацию.

Пользователями PDMсистемы выступают сотрудники всех

отделов предприятия, непосредственно участвующие в осущест

влении ЖЦ изделия, в том числе конструкторы, технологи, ра

ботники технического архива, а также сотрудники, работающие

в других смежных областях (сбыт, маркетинг, снабжение, финан

сы, сервис, эксплуатация), и все другие заинтересованные и упол

номоченные на это специалисты, вне зависимости от формальной

подчиненности и принадлежности к официальным структурам.

Главной задачей PDMсистемы является предоставление каж

дому пользователю автоматизированной системы нужной ему ин

формации (в соответствии с предоставленными правами доступа)

в нужное время, с минимальной задержкой и в удобной форме.

Иногда, с целью экономии, в подразделении может быть

установлено только одно клиентское рабочее место PDM (рис.

6.4.2). Такой режим предусматривает наличие посредника между

пользователем и единым информационным пространством, от

крываемым средой системы управления данными об изделии.

В этом случае пользователи периодически передают резуль

таты своего труда и запросы необходимой информации на выде

ленное рабочее место, а занесение данных в базы данных и про

цедуры поиска информации производятся оператором.

пользователей

Рис. 6.4.2. Схема автоматизированной работы

при частичном оснащении персонала

434

£ 4. Методика организации автоматизированной проектной деятельности

Рис. 6.4.3. Схема автоматизированной работы проектного персонала

автоматизированной системы в интегрированной

информационной среде (ИИС)

435

Передача электронных документов может осуществляться

посредством компьютерной сети или физически передаваться от

человека к человеку с помощью промежуточных носителей ин

формации (дискеты, CD, FLASHкарты). Кстати, роль операто

ра может исполнять и руководитель низшего или даже среднего

звена соответствующего подразделения. Тогда он получает в свое

распоряжение самую непосредственную возможность управле

ния документацией. Кроме этого, процесс занесения документов

может быть совмещен с их контролем и учетом, что также явля

ется одной из важнейших функций технического руководителя.

В числе существенных недостатков такой схемы можно вы

делить наличие промежуточного звена передачи информации,

необходимость исполнения дополнительной операторской ра

боты, замедление информационных оттоков, усложнение кол

лективной работы над проектом, а также психологический эф

фект «отлучения» пользователя от единого информационного

пространства.

Схема работы с оператором может быть рекомендована толь

ко как промежуточный вариант при поэтапном внедрении PDM

Раздел 6. Создание, внедрение и интеграция систем и технологий

системы или как инструмент автоматизации во вспомогательных

подразделениях предприятия.

На рис 6.4.3 показана схема использования PDM в пря-

мом доступе всех пользователей. На ПК каждого конструктора

установлено отдельное клиентское место. В этом случае в рас-

поряжении пользователей находятся все разрешенные функции

и возможности системы управления данными об изделии. Од-

нако это еще не последний уровень интеграции пользователей

в единое информационное пространство.

Для целевого персонала автоматизированной системы, вы-

полняющего основные проектные процедуры (работники кон-

структорских и технологических подразделений), PDM-система

должна играть роль рабочей среды.

6.4.7. PDM-система как основная рабочая срела

персонала комплексной автоматизированной системы

Использование PDM в роли рабочей среды предусматривает

особый метод деятельности пользователя в составе комплексной

автоматизированной системы, заключающийся в том, что элек-

тронные модели, документы и данные инициируются, создают-

ся, модифицируются и пополняются в режиме непосредственно-

го взаимодействия с PDM-системой. Клиент PDM запускается

на персональном компьютере пользователя самым первым из

прикладных программ и выполняет функцию «рабочего стола»

персонала PLM-системы.

Если пользователь работает в среде PDM, то он, по умол-

чанию, не создает и не хранит содержательную информацию

на своем персональном компьютере. Допускается размещение

только частных данных, не имеющих отношение к совместной

работе над проектом. Даже вызов прикладных программ, необ-

ходимых пользователю для создания и редактирования докумен-

тов, осуществляется автоматически, непосредственно с рабочего

стола PDM. Только в этом случае обеспечиваются максималь-

ный уровень автоматизации коллективных действий персонала

автоматизированной системы, достоверный учет работ, сохран-

ность и эффективное управление информацией.

Все конструкторские документы (наборы данных), создавае-

мые и обрабатываемые конструктором, хранятся на сервере. Этот

436

6 4. Методика организации автоматизированной проектной деятельности

437

ежим предоставляет самый оперативный доступ к документам

их обновление, что обеспечивает совместную работу конструк-

торской бригады над одним проектом.

При работе проектного персонала в среде PDM автомати-

чески решаются вопросы создания и модификации состава из-

делий, автоматически порождаются спецификации и выборки.

В целом увеличивается производительность труда коллектива

проектировщиков и сокращается число ошибок согласования

и увязки узлов и деталей изделия.

Таким образом, инженерным службам предприятия предо-

ставляются не отдельные программы, а отлаженный и эффек-

тивный комплекс взаимосвязанных и взаимодополняющих си-

стем, автоматизирующий всю цепь проектно-конструкторских

работ и технологическую подготовку производства.

Работы по конструкторской подготовке производства, вы-

полненные непосредственно в среде PDM, позволяют автома-

тически получить массив данных об изделии, полностью отве-

чающий требованиям как самой конструкторской службы, так

и служб-смежников.

6.4.2. Применение PDM лля повышения эффективности

технологической полготовки произволства

Как показывает опыт автоматизации промышленных пред-

приятий, в новых рыночных условиях традиционно сложившие-

ся информационные потоки не отвечают потребностям, пре-

жде всего, самих технологических служб. В условиях дефицита

времени, отводимого на техническую подготовку производства,

технологи нуждаются в кардинальном улучшении и повышении

оперативности информационной поддержки.

Наиболее эффективными решениями данной проблемы пред-

ставляется комплекс следующих мероприятий:

— обеспечение оперативного доступа технологических служб

ко всему комплексу конструкторской документации, включая

и электронные графические документы;

— сокращение непроизводительных издержек на поиск и пе-

редачу информации об изделии;

— сокращение ошибок, несогласованности и несоответствий

в конструкторской документации;

Раздел 6. Создание, внедрение и интеграиия систем и технологий

Рис. 6.4.4. Схема автоматизированной работы технологических

служб в едином информационном пространстве

438

6 4. Методика организации автоматизированной проектной деятельности

439

— внедрение прогрессивных методов параллельного проекти-

рования конструкторской и технологической документации;

— внедрение современных систем автоматизации технологи-

ческой подготовки производства на рабочих местах технологов.

Конструкторская документация (КД) и иная информация об

изделии, занесенная в единое информационное пространство,

является необходимым условием для обеспечения своевремен-

ной и полной технологической подготовки производства.

На рис. 6.4.4 показана схема информационной поддержки

технологических служб машиностроительного предприятия

средствами PDM, которая обеспечивает оперативный доступ

технолога ко всему актуальному массиву КД уже на этапе согла-

сования.

В комплексной PLM-системе автоматизированные места тех-

нологов должны быть оснащены современными интерактивны-

ми САПРТП, интегрированными в ИИС. В этом случае технолог

также получает возможность работать не только с электронным

архивом, но непосредственно участвовать в совместной работе

над проектом изделия в среде PDM.

Сразу, в момент открытия КД на согласование, автоматиче-

ски запускается соответствующее приложение (интерактивная

САПР ТП), и технолог может начать проработку проекта кон-

сТ

рукции на технологичность. Таким образом, начало техноло-

гической подготовки происходит параллельно с продолжением

традиционного процесса оформления бумажного подлинника

существенно экономит общие временные затраты на техниче-

скую подготовку производства. При этом можно прогнозировать

увеличение согласующих итераций «конструктор-технолог». Это

обстоятельство способствует тщательности и глубине проработки

проекта и должно быть компенсировано наличием современного

программного обеспечения и скоростных компьютерных сетей.

Затраты на внедрение комплексной автоматизации в техноло-

гических службах окупаются за счет сокращения числа ошибок,

переделок и брака в процессе производства.

В интегрированной информационной среде, при органи-

зации работ непосредственно в среде PDM, благодаря ком-

плексному использованию интерактивной САПР ТП и кон-

структорской САПР, становится возможным автоматически

импортировать введенную ранее проектную информацию об

изделии и использовать ее при создании технологии. Это свой-

ство PLM позволяет избежать повторного ручного ввода про-

ектных данных (рис. 6.4.5).

По результатам разработки технологии в базы данных PDM

может передаваться следующая информация:

— маршрут изготовления;

— сведения об используемом оборудовании;

— сведения об используемой оснастке и инструменте;

— нормы времени;

— комплект технологических карт.

Основные преимущества работы технолога в интегрирован-

ной среде PDM и САПР ТП:

— автоматическое получение конструкторских данных, необ-

ходимых в ходе проектирования техпроцессов;

— использование общезаводских классификаторов оборудо-

вания, мерительного, режущего инструмента, оснастки;

— автоматизированное проектирование на основе типовых,

групповых техпроцессов и техпроцессов-аналогов;

— автоматическое формирование полного комплекта техноло-

гической документации по разработанной модели техпроцесса;

Раздел

Создание, внедрение

интеграция систем

теунплпг.,,,-.

440

6 4. Методика организации автоматизированной проектной деятельности

6.5. Электронные технические руководства

Поставка эксплуатационной технической документации на

электронных носителях давно уже перестала быть исключитель-

ной возможностью компьютерных фирм, производителей про-

граммного обеспечения и цифровой аппаратуры. В настоящее

441

- автоматическая передача данных, полученных в ходе созда-

ния технологических процессов, в общую базу данных.

Информация, созданная на этапе технологической подготовки,

может быть использована для дальнейшей обработки в системах

управления производством, что позволяет предоставить надежные

данные для определения плановой и фактической себестоимости

продукции, степени загрузки оборудования, управления закупка-

ми и другими важными производственными показателями.

6.4.3. Использование корпоративных справочников

материалов и сортаментов

Одним из важнейших условий согласованной работы различ-

ных структур предприятия, участвующих в обработке проектной

информации, является оперирование едиными справочными

данными. Так, материал, выбранный конструктором для из-

делия, должен быть согласован с экземпляром сортамента, ко-

торый назначит нормировщик, и обеспечен возможностью его

закупки службой материально-технического снабжения. Необ-

ходимые данные по материалам содержатся в соответствующих

базах PDM-системы.

Общие справочники, а также автоматизированная система

технологического проектирования имеют возможность обеспе-

чить достоверными данными службы трудового и материального

нормирования на предприятии.

Удобство получения всей необходимой информации об изделии

(в рамках определенных полномочий) обеспечивается с помощью

автоматизированного создания вспомогательными подсистемами

PDM разнообразных отчетов по запросам пользователей.