Поиск на Портале

Опубликовано: 21 февраля 2005 г.

Возможности информационных технологий по управлению жизненным циклом разработки и изготовления наукоемкого изделия в машиностроении

категории:  Статьи   просмотров: 6483

Источник информации: www.tehnopro.com

Владимир Митрофанов, Анатолий Рыбаков, Юрий Соломенцев, Сергей Шептунов.


Требования рынка к производственной среде

В условиях рынка и глобализации производства современное машиностроительное предприятие вынуждено искать новые подходы к организации своей деятельности в условиях c-commerce. Термин c-commerce (collaborative commerce) содержательно можно определить как "управление совместной разработкой, производством, выпуском и сопровождением изделий на базе информационных технологий (ИТ)".

Необходимость рациональной кооперации и взаимодействия на любых уровнях - как внутри предприятия, так и за его пределами осознается всеми и не подлежит сомнению. Но до настоящего момента рациональная кооперация существенно ограничена из-за несовместимости применяемых базовых технологий. Бурный процесс развития компьютерной техники породил различия и несовместимости отдельных технологий и систем между собой. И только сейчас стали формироваться требования к обеспечению кооперации, взаимодействия и защиты интеллектуальной собственности предприятия. Один из вариантов организации управления предприятием в условиях c-commerce на базе комплекса международных стандартов CALS приведен на рис. 1.



Рис. 1. Управление цепочкой "поставщик - производитель - потребитель" на основе международных стандартов

С-commerce ориентирует предприятия на глобальную кооперацию и взаимодействие как внешних, так и внутренних служб на информационной основе, охватывает все области деятельности (маркетинг, проектирование, инженерный анализ, продажи, услуги, логистика, утилизация и т.п.) для достижения конечной цели. То есть ИТ призваны увязать в единую производственно-технологическую среду множество разнородных программных приложений - от систем САПР, инженерного анализа, подготовки производства до систем управления бизнес-процессами и жизненным циклом изделия. Информационное объединение всех видов деятельности делает возможным создание производственных структур принципиально нового типа, которые будем именовать как производящее предприятие (КБ + ЗАВОД). (По нашему мнению этот термин лучше отражает сущность происходящих процессов при организации производства, чем "виртуальное" или "расширенное" предприятие).

Собственно технологии, используемые в рамках c-commerce, не являются чем-то принципиально новым для информатики. К базовым технологиям c-commerce следует отнести: компьютерные сети, электронную почту, СУБД, CAD/CAM/CAE-системы, реинжиниринг бизнес - процессов, компьютерные базы знаний, Workflow - технологии. В рамках предприятия базовой платформой построения среды c-commerce выступают компьютерные сети и программные средства управления информацией об изделии (product data management, PDM). Эти средства являются определяющими для технологической среды, где происходит обработка, хранение, отслеживание, управление и распределение корпоративных данных об изделиях и процессах для всех участников разработки с учетом установленных прав доступа.

Корпоративные данные включают в себя любые сведения, относящиеся к производимому или разрабатываемому изделию (рис. 2). Это могут быть файлы систем CAD/CAM/CAE, спецификации, описание структуры изделия, конструкторско-технологическая документация, информация о конфигурации, заказы на закупку, прайс-листы, средства учета и контроля финансовой деятельности и т.д.



Рис. 2. Объекты, участвующие в представлении сведений в корпоративной информационно - технологической среде производящего предприятия в машиностроении

Взаимосвязь всех данных, циркулирующих на предприятии, может быть представлена в виде технологических карт, оформленных в виде бизнес-процессов. Последние предназначены для формализованного описания деятельности предприятия, охватывают практически все информационные потоки, включают процедуры инициализации проекта, компьютерной поддержки выполнения решений, утверждения и т.д. Кроме того, в бизнес-процессах зафиксирован регламент прохождения работ между отдельными исполнителями, безопасность, секретность, стандарты, и многое другое, что тем или иным способом влияет на деятельность предприятия (рис. 3).



Рис. 3. Пространство решений при разработке наукоемкого изделия и технологической оснастки для его производства

Что могут дать ИТ предприятию

Производимое изделие служит единственным источником получения прибыли машиностроительным предприятием. Поэтому процессы конструирования, организации подготовки производства и собственно выпуска изделия выступают как центры формирования прибыли при любой стратегии развития. Такой взгляд на деятельность производства не зависит от того, связано это с автоматизацией или нет. Применение ИТ позволяет сделать цели и задачи по руководству предприятием более конкретными и ясными для всех исполнителей.

Поэтому на любом машиностроительном предприятии стоит проблема управления информацией об изделии. Информация об изделии и процессах на производящем предприятии включает огромное количество данных, как ранее созданных в ходе выполнения предыдущих проектов, так и постоянно создаваемых в ходе текущей практической деятельности сотнями или даже тысячами людей. Статистика показывает, что инженерно- технические работники тратят от 60 до 75 процентов времени на поиск, согласование и оформление решений, ранее использованных в предыдущих проектах. На уровне предприятия уже сотни инженеров участвуют в "сизифовом труде", тратя большую часть своего времени на работу, которая может быть выполнена в технологической среде нового типа с минимальными затратами. Управление информацией призвано значительно увеличить интеллектуальный капитал предприятия, упорядочить деятельность всех исполнителей, укрепить отношения с потребителями и поставщиками, быть базой для построения системы управления качеством. И на основе всего этого достичь значительных финансовых и конкурентных преимуществ.

С помощью информационных технологий крупные машиностроительные предприятия и холдинги, ориентированные на решение наукоемких задач с привлечением большого числа субподрядчиков, могут просто и относительно легко воплощать решение своих практических задач. Именно это свойство ИТ делает последние привлекательным инструментом для достижения успеха в конкурентной борьбе.

В условиях разработки и изготовления изделий в машиностроении роль и место ИТ можно пояснить с использованием рис. 4. Здесь сплошной линией показано типовое распределение финансовых ресурсов в ходе разработки и выпуска изделия рыночного спроса на производящем предприятии. Это распределение имеет две явно выраженные области: затратную и доходную. В первой области главная цель производящего предприятия может быть сформулирована как стремление к минимизации затрат, связанных с подготовкой производства и с выводом нового изделия на рынок. Во второй области главная цель производящего предприятия меняется и уже направлена на расширение области спроса для производимого изделия.

Под воздействием информационных инициатив, связанных с возможностями конкретных PDM/CAD/CAE/CAM систем, распределение финансовых ресурсов производящего предприятия должно принять новый вид. На рисунке 4 пунктирной линией показан ожидаемый характер распределения в новых условиях, а стрелками показано направление влияния отдельных информационных инициатив.

Соотношения между объемами финансовых затрат, получаемого дохода и времени перехода от первой области ко второй определяются как производимым изделием, так и соотношением "цена/функциональность" применяемых в производственных условиях конкретных PDM/CAD/CAE/CAM систем. Ясно, что организация разработки и изготовления двух таких разных изделий, как "пуговица" и "самолет" в абсолютных значениях будут различными, но характер зависимости будет один и тот же.

Комплекс решений, связанных с применением ИТ, охватывает все службы предприятия, и позволяет обеспечить достижение целей для различных категорий сотрудников:



Рис. 4. Влияние информационных технологий на управление финансовыми ресурсами производящего предприятия

здесь, стрелками показано направление влияния, а цифры указывают на соответствующие инициативы: 1 - сокращение затрат на проектирование; 2 - сокращение стоимости внесения изменения на поздних этапах; 3 - сокращение времени подготовки производства за счет перехода от натурных испытаний к компьютерному моделированию; 4 - ускорение технологической подготовки производства за счет совмещенного проектирования основного изделия и технологической оснастки для его изготовления (быстрое начало производства); 5 - улучшение удовлетворенности заказчика за счет участия последнего в ходе разработки изделия; 6 - быстрое реагирование на потребности рынка; 7 - удовлетворение потребностей заказчика качеством и производительностью; 8 - гибкость освоения новых рынков; 9 - возможность послепродажного расширения свойств изделия; 10 - организация использования накопленных компьютерных баз знаний в новых проектах (быстрый старт новых проектов). 

·         Руководители хотят получить эффективную и управляемую кооперацию внутри предприятия, экономическую выгоду и инновационные решения.

·         Инженеры, конструкторы и технологи являются первичными пользователями большинства из предлагаемых решений; поэтому, чтобы сделать их работу качественнее, быстрее, точнее, дешевле и эффективнее, им необходимы быстрые и лучшие визуальные средства для обеспечения доступа к информации, простые методы освоения и настройки на собственные профессиональные особенности, методы ведения компьютерных баз знаний с минимальным привлечением профессиональных программистов.

·         Специалисты в области информационных технологий, ответственные за интеграцию сетевых решений, аппаратного и программного обеспечения и стратегическое развитие предприятия, получают проверенные на практике средства.

Сегодня  роль PDM распространяется куда дальше, чем просто "обеспечение доступа к персонализированной информации для принятия бизнес-решений". Наличие PDM позволяет предприятиям улучшить производительность, интегрировать бизнес-приложения и сделать первый шаг на пути перехода к принципам c-commerce.

Цели внедрения ИТ на предприятии

Использование решений по управлению жизненным циклом изделия призвано обеспечить для машиностроительных предприятий достижение вполне конкретных целей: 

·         Сокращение времени выпуска новых изделий на рынок;

·         Оптимальную подготовку и распределение производственных задач с учетом наличных ресурсов предприятия;

·         Сокращение затрат;

·         Повышение качества;

·         Возможность использования компьютерного моделирования вместо проведения натурных испытаний;

·         Достижение полной удовлетворенности потребителя.

Сокращение  времени выпуска промышленных изделий. Большинство производителей в машиностроении борется за максимально быстрый выход новых изделий и решений на рынок. ИТ позволяют ускорить выпуск новых изделий на рынок. Это достигается путем управления унификацией изделий, сокращения циклов проектирования и утверждения, упрощения и повышения эффективности бизнес-процессов. ИТ предоставляют все необходимые средства для управления жизненным циклом изделия, включая средства управления проектами, управления данными об изделии, управления информационными системами и т.п.

Подготовка и распределение производственных задач. ИТ помогают обеспечить распределение знаний в режиме реального времени таким образом, чтобы сотрудники производящего предприятия могли осуществлять наиболее рациональное взаимодействие в ходе взаимосвязанной деятельности. Распределение знаний основано: 

·         на совмещении во времени процессов проектирования основного изделия и технологической оснастки для его изготовления в рамках единого проекта;

·         на повторном использовании накопленного опыта и ранее выполненных разработок при переходе от одного проекта к другому и т.д.

Сокращение затрат

Традиционно до 80% общих решений при разработке нового изделия формируется во время процесса проектирования, т.е. задолго до начала производства и собственно поставок. Технологи на базе PDM предоставляют возможность организовать новый вид производственно - технологической среды, которая обеспечивает средства управления разработкой на ранних стадиях жизненного цикла изделия. В рамках этой среды предприятия могут максимально использовать накопленные базы знаний, отслеживать и планировать затраты с самого раннего этапа, сокращать время на проектирование и утверждение, осуществлять совместную работу над планированием материально-технического снабжения, и, что более важно, осуществлять взаимодействие с потребителями и поставщиками для согласования характеристик нового изделия. Собственно уже сегодня ИТ предоставляют множество разрозненных средств для проведения сложного анализа влияния тех или иных изменений в изделии. При использовании PDM компьютерные средства моделирования призваны ответить на вопрос "что случится, если …" и позволяют учесть взаимосвязь между изменениями в изделии и самыми различными характеристиками, связанными с производимым изделием: выполнение требований потребителя, получение прибыли от продаж этого изделия, производственные графики, наличие компонентов на складе, себестоимость готового изделия и т.д.

Необходимость инвестиций в автоматизацию ранних стадий проекта связана со следующим. Мировой опыт показывает, что чем дольше проблемы, связанные с выпуском нового изделия, остаются необнаруженными, тем более дорогостоящим становится их устранение в дальнейшем. Решения, принимаемые на ранних стадиях разработки, существенно влияют на весь проект в целом. Обычно затраты на финансирование проекта, ассоциированные с инженерными решениями, не являются определяющими. Это связано с тем, что традиционное проектирование основано на интеллектуальной деятельности, не ограниченной такими физическими факторами, как необходимость обрабатывать сырье, использовать дорогостоящее оборудование и затрачивать много энергии. Именно этим можно объяснить, что руководство предприятия обычно согласно вкладывать большие деньги в автоматизацию основного производства, т.к. это то место, где ошибки проявляются в явном виде, но обычно их исправление на этом этапе стоит гораздо дороже, чем их предотвращение на ранних стадиях жизненного цикла изделия.

В ходе перехода к производству наукоемких изделий на заказ стало ясно, что большая часть времени и средств, связанных с не выполнением заказов и срывов сроков поставок, затрачивалась на решение проблем, обусловленных: ошибками в спецификациях требований, плохо проработанными решениями; неадекватным планированием проекта и т.д.

Все эти данные и решения обычно определяются на ранних стадиях проекта, когда к производству изделия еще и не приступали. Если раньше описание технологического процесса было традиционно необходимым только для сферы материального производства, то применение ИТ позволяет ввести управление на основе технологического процесса и в сфере интеллектуальной деятельности. Поэтому инвестирование в начальные этапы проекта становится оправданным только с применением ИТ.

Повышение качества проектирования и изготовления изделий достигается путем всестороннего компьютерного моделирования, стандартизации методов работы, фиксации ответственности за принятие решений, автоматизации процедур работы с документами как на этапе их создания, так и внесении изменений и совершенствования уровня взаимодействия в рамках производящего предприятия.

Компьютерное моделирование

Традиционное распределение затрат во времени на подготовку производства показано на рис. 5 сплошной кривой. Распределение затрат во времени при компьютерной подготовке производства показано пунктирной кривой. Рост затрат, связанный с приобретением лицензий и использованием опережающего компьютерного моделирования на практике, выделен штриховкой. Сокращение затрат на подготовку производства при компьютерном моделировании на рис. 5 также выделено штриховкой, только другого направления.

Соотношения между этими двумя заштрихованными областями и есть тот экономический эффект, который может быть достигнут в случае применения компьютерного моделирования. Экономическая эффективность использования средств инженерного анализа возрастает многократно при смещении момента использования средств инженерного анализа на более ранние этапы процесса проектирования. Это обусловлено возможностью замены многочисленных натурных испытаний на экспериментирование с компьютерными моделями.

Достижение удовлетворенности потребителя. По мере того, как предприятия вынуждены переходить от массового выпуска типовых изделий "на склад" к выпуску конфигурируемых изделий "под заказ", возрастает потребность в более эффективном взаимодействии с конечным потребителем. ИТ предоставляют возможность вовлечь потребителя в процесс проектирования, начиная от выработки требований к изделию и интеграции требований и конфигурационных параметров до активного участия в интернет-совещаниях по проекту. В рамках ИТ также осуществляется взаимодействие с системами управления работой с потребителем (CRM).



Рис. 5. Характер перераспределения затрат между традиционной и компьютерной подготовкой производства

Пути внедрения ИТ на предприятии

Внедрение средств PDM - это стратегические инвестиции, которые призваны оказать позитивный эффект на развитие предприятия в течение 5-10 лет в условиях рынка и глобализации производства. Эффективное управление этими инвестициями уникально для каждого предприятия. Протестировать все предложенные решения дорого финансово и недопустимо по времени. В тоже время общим для всех предприятий будет необходимость создания концепции стратегического развития предприятия.

Подготовка к внедрению вышеописанных технологий и принятие квалифицированного решения об инвестициях предполагает наличие (рис. 6): 

·         четко обозначенных целей внедрения технологий - как краткосрочных, так и стратегических;

·         обученного персонала (мировой опыт показывает, что на 1 доллар, вложенный в приобретение аппаратного и программного обеспечения, должно приходится до 4 долларов на обучение персонала);

·         разработки детального описания процессов "как есть", пересмотра существующих механизмов процедур утверждения и в зависимости от поставленных целей разработки описания процессов "как должно быть" (принципы реинжиниринга бизнес-процессов);

·         анализа существующего на предприятии состояния с аппаратным и программным обеспечением, применяющимися протоколами, стандартами и т.п. для определения потребностей на будущее развитие;

·         разработки требований к ресурсам проекта (что и в какое время следует докупать);

·         системного интегратора, обеспечивающего совместно с заказчиком материализацию возможностей ИТ в виде конкретных решений "под ключ" на предприятии;

·         методического подкрепления поставки и сервисного обслуживания.

 

             
         Добавить в Google Reader  Читать в Яндекс Ленте

Подписка на новости машиностроения
Для подписки на почтовую рассылку Вам необходимо войти или зарегистрироваться.

Последний выпуск
НОВОСТИ КОМПАНИЙ
18.12.2018
Creo Simulation Live: симуляция в реальном времени для параметрического моделирования
Corum изготовил конвейер специального исполнения для EVRAZ
ПГК откроет новое вагоноремонтное предприятие в Алтайском крае
СИБУР построит производство малеинового ангидрида – материала для строительства, сельского хозяйства, фармацевтики, автомобилестроения и других отраслей
"Мечел" закупил около 150 новых вагонов для перевозки угольной продукции
МАЗ представляет первый спортивный капотник
ОАО "РЖД" снизит тарифы на экспортные перевозки дизельного топлива, мазута, черных металлов и зерновых грузов в 2019-2020 годах
Роскосмос на Всероссийском форуме "ПроеКТОриЯ"
Ростех объявляет конкурс промышленной фотографии #БериФокусНаРостех
Флаг предприятия Техмаша установили на дне священного колодца майя
Петрозаводскмаш отгрузил реакторное оборудование в Индию для АЭС "Куданкулам"
3М: Как защититься от контрафакта в сфере СИЗ

Все новости >>

 Машиностроение в России   |   Машиностроение в мире   |   Технологии и методики   |   Программные и технические решения   |   Технологии будущего   |   Интервью   |   Опросы    |   Мнения пользователей 
© 2018 Портал машиностроения