Повна версія

Головна arrow Інформатика arrow ІНФОРМАЦІЙНІ СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ ВИРОБНИЧОЮ КОМПАНІЄЮ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

СИСТЕМИ БЕЗПЕРЕРВНОГО УПРАВЛІННЯ ЖИТТЄВИМ ЦИКЛОМ ВИРОБИ

Концепція і системи управління безперервним життєвим циклом вироби

Управління інноваціями, прискорення виведення нової продукції на ринок є важливою стратегічною складовою в діяльності будь-якого виробничого підприємства. Практично задача кожного підприємства полягає в реалізації досягнень науки в нові конструкції виробів і інноваційні технології. Вихід підприємств на ринок пов'язаний з жорсткою конкуренцією з боку провідних світових компаній, що використовують сучасні досягнення науки та інноваційні технології та постачають споживачам нові високотехнологічні товари, конкурентоспроможні за витратами і екологічно чисті. Підприємства поставлені перед необхідністю різко скоротити терміни освоєння та випуску нових виробів, забезпечити їх відповідність вимогам ринку до якості продукції, що виробляється і домогтися економічного зростання. Системи безперервного управління життєвим циклом вироби є найбільш ефективним засобом підвищення конкурентоспроможності підприємства на світовому ринку наукомістких виробів.

Концепція PLM (Product Lifecycle Management), висунута на початку 2000-х рр., Виникла як результат еволюції систем автоматизованого проектування (CAD) і розвитку інформаційних технологій (рис. 2.5).

Еволюція систем CAD

Мал. 2.5. Еволюція систем CAD

Концепція PLM розглядає весь життєвий цикл продукту (рис. 2.6) - починаючи з маркетингових досліджень, проектування виробів, планування і управління виробництвом, закінчуючи підтримкою і утилізацією продукту, і дозволяє координувати окремі етапи життєвого циклу продукту (PLM).

Можна зустріти різні визначення PLM. Згідно з визначенням IBM , PLM - це технологія, що дозволяє компанії управляти продуктами на всіх етапах його життєвого циклу, починаючи від стадії розробки концепції і закінчуючи виведенням з експлуатації. Аналітики компанії CIMdata, що спеціалізується на аналізі світового ринку PLM, визначають технологію як стратегічний підхід, який дозволяє за допомогою набору бізнес-рішень підтримувати спільну розробку, менеджмент, поширення і використання інформації про продукт, управління інформацією протягом усього життєвого циклу - від концепції до утилізації . PLM-системи забезпечують спільне створення, управління, поширення і використання інформації і об'єднують персонал, процеси і ІС. Слід розуміти, що PLM - це не готове або настроюється програмне рішення, а якась сукупність технологій і методів інтеграції вже функціонуючих на підприємстві комп'ютерних систем із засобами колективної роботи з метою створення єдиного інформаційного простору підприємства, в якому співпрацюють конструктори майбутніх виробів, інженери, технологи, а також економісти і фахівці з систем управління, що займаються проектуванням і технічною підготовкою майбутнього виробництва і здійсненням реального виробни ва. PLM включає в себе кілька елементів: базові стандарти та інформаційні технології (наприклад, XML, засоби візуалізації, спільної роботи і інтеграції виробничих програм); системи автоматизованого проектування виробів, технологічного процесу, такі як CAD, САМ, САЕ і т.д .; основні програми для управління інформацією, контент-менеджменту, документообігу і т.д .; додатки для управління конфігураціями; спеціалізовані галузеві рішення.

Основні етапи життєвого циклу вироби

Мал. 2.6. Основні етапи життєвого циклу вироби

Розглянемо зміст основних етапів життєвого циклу виробу (див. Рис. 2.6) і взаємодія ІС в процесі управління життєвим циклом продукту. На рис. 1.8 були розглянуті етапи життєвого циклу вироби і системи, застосовувані на кожному з етапів.

На етан маркетингових досліджень аналізується стан ринку, прогнозується попит на різні види виробів і розвиток їх технічних характеристик. Цей етап життєвого циклу підтримується системами управління взаємовідносинами з клієнтами (CRM), які дозволяють збирати, обробляти і аналізувати інформацію про клієнтів і виконаних для них замовленнях.

Етап проектування підтримується САПР. В САПР промислових підприємств виділяються автоматизовані системи розрахунків і інженерного аналізу (CAE), системи конструкторського (CAD) і технологічного проектування (САРР), автоматизована система технологічної підготовки виробництва (САМ).

На етапі проектування створюється об'ємна геометрична модель вироби і виконуються різні види інженерного аналізу. Для створення об'ємної моделі вироби конструктор може скористатися методами тривимірного твердотільного, поверхневого моделювання або поєднанням цих методів. Залежно від функціональної повноти різні програмні системи автоматизованого конструювання дозволяють будувати 2 D-моделі виробів у вигляді креслень і ескізів, геометричні ЗО-моделі за допомогою засобів симуляції і візуалізації. У більшості систем інженерного аналізу (САЕ) використовується метод кінцевих елементів. Аналіз в системі САЕ, як правило, проводиться на основі спрощеної геометричної моделі, створеної в системі CAD, яка передається в пакет аналізу за допомогою стандартних інтерфейсів. Сучасні системи САЕ забезпечують вирішення широкого спектра завдань аналізу лінійної і нелінійної статики і динаміки, стійкості, акустики, теплопередачі, оптимізації конструкції, аеропружності і багато інших, аналізуючи технічні та економічні умови складання майбутнього виробу.

На етапі підготовки виробництва вирішуються завдання розробки технологій виготовлення виробу САРР, оснастки на основі їх геометричних моделей, отриманих на етапі проектування, а також здійснюється підготовка програм для верстатів з ЧПУ по спроектованим технологіям.

Сукупність систем CAD, САЕ, САМ і САРР, між якими налагоджений інформаційний обмін, утворюють систему наскрізного проектування вироби та виробництва. За допомогою спільного використання інтернет-середовища і VPD-технологій віртуальної розробки виробів проектувальники, розташовані в різних країнах світу, ефективно взаємодіють і практично «в реальному часі» працюють спільно, виконуючи одночасно комп'ютерне проектування та моделювання, загальне компонування і перевірку всіх складових вузлів нового високотехнологічного продукту.

Для вирішення проблем спільного функціонування компонентів САПР різного призначення, координації роботи систем CAD / CAM / САЕ, управління проектними даними та проектуванням були розроблені системи управління проектними даними (PDM), що з'явилися на початку 1990-х рр., Які використовувалися в основному на етапах конструкторсько -технологічної підготовки виробництва. Для підвищення ефективності роботи потрібно додаткове програмне забезпечення, в якому консолідувалася б вся інформація про використання виробу, відстежувалася її актуальність і забезпечувалася її цілісність, підтримувалися технології спільної роботи. Системи управління життєвим циклом вироби (PLM) стали функціональним розширенням систем управління проектними даними (PDM). Згодом вимоги, які висувалися до PDM-систем, були розширені до всього виробничого циклу, що розглядається в широкому сенсі, що і призвело до виникнення PLM-технологій. На сьогоднішній день PDM нового покоління - це системи спільного управління цифровими даними про виріб (collaborative Product Definition management - cPDm), вони є веб- орієнтованими і складають центральну частину ідеології і систем класу PLM.

У процесі спільного проектування в ІС створюється електронна модель вироби. Інформація про продукт, що міститься в PLM-системи, є цифровим макетом цього виробу і основою для прийняття рішення по всіх етапах життєвого циклу продукту, починаючи від вироблення технічних вимог до виробу та обґрунтування техніко-експлуатаційних показників виробництва нового високотехнологічного продукту. Цифровий макет - сукупність електронних документів, що описують виріб, його створення і обслуговування, містить електронні креслення і (або) тривимірні моделі виробу і його компонентів, креслення і (або) моделі необхідного оснащення для виготовлення компонентів вироби, різну атрибутивную інформацію по компонентам (номенклатура, вага, довжина, особливі параметри), технічні вимоги, директивні документи, технічну, експлуатаційну та іншу документацію. Електронна модель вироби використовується в цілях:

  • • інтерпретації всього становить модель набору даних (або його частини) в автоматизованих системах;
  • • візуального відображення конструкції вироби за допомогою ЗО-маке- тов в процесі виконання проектних робіт, виробничих та інших операцій;
  • • виготовлення креслярської конструкторської документації в електронній та (або) паперовій формі.

Наявність електронної моделі виробництва виробів повинно включати в себе не тільки технічні параметри виробів, а й технологічні та економічні параметри, пов'язані з підготовкою їх виробництва і виробництвом. Необхідно формувати комплексну цифрову модель проектованого вироби, яка містить конструкторську (електронну модель вироби), технологічну (інженерну цифрову модель відпрацювання технологій збирання та виробництва) і техніко-економічну модель виробництва і експлуатації виробу. Таким чином, формується єдине джерело знань про виріб і процесах його виготовлення.

Технологічні дані про виріб, що формуються в процесі проектування, необхідні як в системах управління виробничими процесами (MES), так і в системах планування і управління ресурсами підприємства (ERP), за допомогою яких здійснюється управління реальним виробництвом на основі замовлень, що поступають.

Більшість етапів життєвого циклу, починаючи з визначення компаній - постачальників сировини і компонентів виробів і закінчуючи реалізацією продукції, виконуються з використанням систем управління ланцюгами поставок (SCM). Під ланцюгом поставок, як правило, розуміють сукупність стадій збільшення доданої вартості продукції при її русі від компаній-іоставщіков до компаній-споживачів. Основним завданням управління ціпи поставок є мінімізація витрат при просуванні матеріального потоку.

Управління автоматизованим виробництвом здійснюється за допомогою систем MES, SCAD A, CNC (ЧПУ), розглянутих в параграфах 1.2.2 і 2.2. У сукупності перераховані системи дозволяють відслідковувати процес виробництва і якість продукції, грунтуючись на даних, зібраних з верстатів. На основі електронного цифрового моделі виходять експлуатаційні дані про виріб, які використовуються в процесі виробництва, вони трансформуються в інтерактивну електронну інструкцію про збірку, інтерактивні електронні технічні керівництва (IETM), що встановлюються на робочих місцях у виробництві і передаються за допомогою PDM-технологій на рівень MES -системи.

Частина інформації, яка присутня в електронній моделі виробу, трансформується в кодогенеріруемие програми для виконання виробничих процесів на верстатах з ЧПУ. Інформація про тестованих характеристиках якості вироблених виробів з рівня управління виробничими процесами надходить до технологам і в систему комплексного управління якістю на підприємстві (TQM), служить підставою для оперативного внесення змін в конструкції виробу або технологію його виготовлення.

В результаті аналізу застосовуваних на виробничому підприємстві ІС можна зробити висновок, що інформаційний простір розділено на технічну і технологічну інформацію, з одного боку, і економічну інформацію, яка використовується для управління, планування, організації виробництва, - з іншого (табл. 2.1).

Таблиця 2.1

Інформаційні системи управління та проектування в виробництві

Техніка і технологія

Управління та планування

PDM

(Product Data Management) - система управ- ління даними про продукт

CAD (Computer Aided Design) - система автоматизованого проектування

ERP (Enterprise Resource Planning) - система планування і управління ресурсами підприємства

САМ (Computer Aided Manufacturing) - система автоматизованого виробництва

MRP (Manufacturing Requirement Planning) - система планування виробництва і вимог до матеріалів

CAE (Computer Aided Engineering) - автоматизоване конструювання

CRM (Customer Relationships Management) - управління взаємовідносинами з замовниками

IETM (Interactive Electronic Technical Manuals) - інтерактивні електронні технічні керівництва

SCM (Supply Chain Management) - система управління ланцюгами поставок

SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) - диспетчерське управління і збір даних

TQM (Total Quality Management) - тотальне управління якістю.

MES (Manufacturing Execution Systems) - виробнича виконавча система

CNC (Computer Numerical Control) - комп'ютерне ЧПУ

Координація різних служб на виробничому підприємстві визначає необхідність координації інформаційних потоків з технологічними даними між різними контурами управління: проектно-технологічним, виробничим і управлінським. Потоки технологічних даних, що циркулюють на виробничому підприємстві, із застосуванням технологій керування даними в інтегрованих системах PLM і ERP, MES і нішевих (ЧПУ) виробничих системах на основі єдиного інформаційного простору, представлені на рис. 2.7.

Сучасні PLM-системи пропонують високотехнологічні рішення в сфері електронного документообігу та систем керування технологічними даними (PDM), які створюють єдиний інформаційний простір на підприємстві для конструкторів (CAD-системи), інженерів (САЕ), технологів (САМ), управлінців і проектувальників майбутнього виробництва , що працюють з симуляціями і ЗО-моделями, фахівців в галузі управління якістю (QM). Управління технологічними і іншими даними (PDM) і архітектурні рішення, збудовані за моделями сучасного менеджменту, в таких системах забезпечують взаємодію з економічним контуром на рівні ERP-, SCM-систем, з виробничим контуром на рівні MES-систем (електронні інструкції і креслення) і ЧПУ за допомогою кодогенераціі, здійснюваної на основі електронного макету виробу, а також з системами управління та контролю якості (QM). Інтеграція зазначених систем на базі PDM-технологій, що стали кровоносною системою ІІСУ, дозволяє сьогодні стикувати і мінімізувати часовий розрив між бізнес-процесами проектування і виробництва, скоротити ризики, терміни розробки та виведення на ринок нових виробів, здійснювати ефективне управління проведенням змін.

Впровадження на підприємстві PLM-технологій передбачає вирішення завдання створення єдиного інформаційного простору виробничого підприємства. Завдяки цій системі інформація про продукт стає доступною на будь-якій стадії його життєвого циклу для всіх підрозділів підприємства, постачальників, партнерів, а також замовників і клієнтів. Система управління підприємством на основі PLM-рішень в реальному масштабі часу забезпечує управління всією інформацією про виріб, процесах проектування і виробництва, продажу і сервісу, експлуатації та утилізації. Таким чином, мова йде про створення ІІСУП, оптимально реалізує і стиків технічні та економічні процеси координації та регулювання окремих елементів життєвого циклу продукту по всьому технологічному ланцюжку його створення, виробництва і продажу.

Першими почали впроваджувати PLM-системи великі компанії, що займаються автомобіле- і авіабудуванням: Boeing, Ford, Daimler Chrysler, Lockheed Martin, Toyota. В даний час система PLM функціонує на багатьох великих промислових підприємствах. Для впровадження PLM потрібно інтеграція вже працюють на підприємствах систем CAD, САМ, САЕ, ERP, SCM, WMS і ін. Створення таких великих інтеграційних рішень вимагає цілого комплексу впроваджень і внутрішніх перетворень на підприємствах. Всі системи управління є гнучкими, що дозволяє налаштовувати їх йод вимоги конкретного підприємства.

Потоки технологічної та управлінської інформації на виробничому підприємстві

Мал. 2.7. Потоки технологічної та управлінської інформації на виробничому підприємстві

зі

зі

Сфера застосування PLM-рішень швидко розширюється, охоплюючи все більше областей, в яких обмін і використання інформації, пов'язаної з виробом, забезпечують істотне збільшення цінності. Необхідно відновлення повного індустріального циклу від моделювання та проектування до виведення з експлуатації промислових об'єктів, створення електронних моделей вироби і виробництва на основі високотехнологічних рішень комп'ютерного моделювання та цифрового виробництва. Розширюються функціональні можливості PLM-систем, які підтримують життєвий цикл вироби починаючи з етапу збору вихідних вимог і розробки концептуальної моделі і закінчуючи сервісним обслуговуванням, ремонтом і виведенням з експлуатації. Одним з лідерів ринку PLM-рішень є компанія Siemens / PLM.

Розглянемо основні економічні ефекти і ефекти інтеграції при впровадженні систем управління життєвим циклом виробів на підприємствах. Ефекти від впровадження PLM на підприємстві пов'язані з підвищенням ефективності процесу розробки продукції, істотним спрощенням використання інформації про продукти, підвищенням швидкості і якості прийнятих на всіх етапах проектування вироби та виробництва рішень, рівня роботи з постачальниками і обслуговування клієнтів.

Сучасні інформаційні технології і принципи управління даними і процесами на виробничих підприємствах створюють умови для ефективного управління змінами, скорочуючи час проведення цих змін за рахунок створення баз даних (прототипів виробів) і швидкого розгортання робіт з модернізації виробів, швидкої модифікації цифрової моделі вироби, для вдосконалення зразків виробів і їх якості. Скорочується часовий проміжок між етапами розробки і реальним виробництвом продукту, що в кінцевому підсумку призводить до скорочення терміну виведення нової продукції на ринок.

Рішення по створенню вироби формуються в єдиному середовищі управління життєвим циклом продукту і процесом його створення, виробництва, продажу і сервісу. Інформація про продукт, що міститься в PLM-системи у вигляді цифрового макету цього виробу, служить основою для прийняття рішення на всіх етапах життєвого циклу продукту починаючи від вироблення технічних вимог і обгрунтування техніко-експлуатаційних показників виробництва нового високотехнологічного продукту. Всі модулі PLM-системи включають в себе передові технології в області автоматизації проектування і використання новітніх інформаційних технологій та електронного бізнесу. Підприємства починають розуміти, що переоснащення конструкторських робіт - це лише один з етапів побудови ефективного життєвого циклу вироби, що від ефективності підготовки виробництва залежить рентабельність продукції (особливо це стосується складних виробів з тривалим циклом виробництва або будівництва). В сучасних умовах технологічна підготовка виробництва стає не тільки об'єктом економії, а й ключовим фактором, що забезпечує конкурентоспроможність підприємства на ринку. Нові високі технології управління життєвим циклом продукції та оптимальні рішення дають можливість підприємствам скорочувати інвестиційні витрати на створення і виробництво продукції, на поліпшення її якості, знижувати операційні витрати, збільшувати обсяги виробництва, підвищувати конкурентоспроможність.

Пріоритетним напрямком розвитку науки виробничого менеджменту та модернізації методів ведення бізнесу на підприємствах є формування інтегрованої системи управління виробництвом, що використовує оптимальні рішення по наскрізного контролю і регулювання виробництва по всьому технологічному ланцюжку життєвого циклу продукту, починаючи від вибору стратегії і тактики організації виробництва, технічної підготовки виробництва ( автоматизації проектування і конструювання) до автоматизації оперативного управління підприємств я виробництвом і реалізації продукту і закінчуючи його сервісом і експлуатацією. Використання технічних засобів ЗІ-моделювання та наскрізного проектування з передачею проекту вироби прямо на верстат дозволяє виконати замовлення на виготовлення нового продукту швидко і якісно.

Використання інформації про виріб на кожному етапі його життєвого циклу дає можливість компаніям виробляти інноваційну продукцію високої якості за рахунок впровадження тотальної системи менеджменту якості (TQM) на всіх рівнях виробничої ієрархії і фазах підготовки і виробництва життєвого циклу продукції.

Вступ світової і національної економіки в новий технологічний уклад і розвиток відповідно до світових тенденцій розвитку менеджменту пов'язані також з переходом на нові стандарти комплексного управління якістю, нові технології управління життєвим циклом виробів, нові методи організації і управління виробництвом, синхронізованого з ринком [1] .

Перспективними галузями застосування PLM є:

  • • управління процесом формування ідей і управління знаннями;
  • • проектування виробничих і логістичних систем;
  • • цифрове виробництво;
  • • аналіз і управління процесом моделювання;
  • • управління післяпродажним обслуговуванням, включаючи техобслуговування, гарантійне обслуговування, ремонт і експлуатацію;
  • • управління вимогами до виробу;
  • • управління портфелем продукції;
  • • управління ресурсами в дискретному виробництві;
  • • управління інтеграцією електронних пристроїв (ЧПУ) і програмного забезпечення;
  • • управління технічними характеристиками / рецептурою / номенклату- рій;
  • • управління відповідниками.

  • [1] Василевська Т. І., Гончаров В. Я, Саломатін Я. А. Виробничий менеджмент: інноваційна адаптивна система управління підприємством і координації жізненногоцікла продукту на основі PLM-технологій: підручник. У 2 кн. Мінськ: БДП, 2012.
 
<<   ЗМІСТ   >>