Автоматизированные системы жизненного цикла изделия

Принятие решения о вступлении в конкурентную борьбу на рынке существующих товаров или выхода на рынок с новым товаром требует содержательного обоснования и прогнозирования последствий планируемого решения. Одним из направлений повышения конкурентоспособности промышленного сектора экономики является применение современных ИТ для обеспечения процессов, протекающих в ходе всего жизненного цикла продукции и ее компонентов. Для этого необходим анализ содержания и ресурсного обеспечения всех стадий и этапов жизненного цикла планируемого к производству изделия во взаимосвязи с другими аспектами удовлетворения рассматриваемых потребностей.

Деятельность большинства производственных предприятий все в большей степени зависит от их информированности и способности эффективно использовать имеющиеся базы знаний, необходимых для их успешной деятельности. Таким образом, одной из основных задач современных ИТ можно считать безбумажное – электронное (кодовое) представление информации об изделии, т.е. разработку электронной модели изделия, которая становится базовым компонентом CALS-технологии, и открывающим принципиально новые возможности по информационному обеспечению всех стадий ЖЦ изделия на производстве.

Анализ предметной области является важнейшим этапом среди всех этапов жизненного цикла системы. Он оказывает существенное влияние на все последующие этапы, являясь в то же время наименее изученным и понятным процессом. Анализируется состояние, и прогнозируются изменения потребительских и конструктивно- технологических свойств нового и конкурирующих изделий, прогнозируется спрос, производственные возможности предприятия и смежных компонентов производительной системы. Смежными будут все предприятия и субъекты рынка, участвующие в реализации всех этапов жизненного цикла изделия.

Специалисты уже давно предвидели, что процессы разработки, подготовки производства, изготовления, маркетинга и продажи, эксплуатации и поддержки подчиняются одним естественным законам и могут быть формализованы в явном виде. Технически эта сдерживалось недостаточной мощностью компьютеров и средств коммуникаций, а на организационном и научном уровне были хорошо описаны лишь некоторые из процессов - системная интеграция имела столько же видов и форм, сколько было самих компаний-производителей.

Основные этапы жизненного цикла промышленных изделий представлены на рисунке. Там же указаны основные типы автоматизированных систем, используемых в жизненном цикле изделии.

Системы, указанные на рисунке, поддерживают следующие этапы и процедуры в жизненном цикле изделий:

САЕ – Computer Aided Engineering (автоматизированные расчеты и анализ);

CAD – Computer Aided Design (автоматизированное проектирование);

САМ – Computer Aided Manufacturing (автоматизированная технологическая подготовка производства);

PDM – Product Data Management (управление проектными данными);

ERP – Enterprise Resource Planning (планирование и управление предприятием);

MRP II – Manufacturing (Material) Requirement Planning (планирование производства);

MES – Manufacturing Execution System (производственная исполнительная система);

SCM – Supply Chain Management (управление цепочками поставок);

CRM – Customer Relationship Management (управление взаимоотношениями с заказчиками);

SCADA – Supervisory Control And Data Acquisition (диспетчерское управление производственными процессами);

CNC – Computer Numerical Control (компьютерное числовое управление);

S&SM – Sales and Service Management (управление продажами и обслуживанием);

СРС – Collaborative Product Commerce (совместный электронный бизнес).

Современные САПР (или системы CAE/CAD), обеспечивающие сквозное проектирование сложных изделий или, по крайней мере, выполняющие большинство проектных процедур, имеют много модульную структуру. Модули различаются своей ориентацией на те или иные проектные задачи применительно к тем или иным типам устройств и конструкций. При этом возникают естественные проблемы, связанные с построением общих баз данных, с выбором протоколов, форматов данных и интерфейсов разнородных подсистем, с организацией совместного использования модулей при групповой работе.

Эти проблемы усугубляются на предприятиях, производящих сложные изделия, в частности с механическими и радиоэлектронными подсистемами, поскольку САПР машиностроения и радиоэлектроники до недавнего времени развивались самостоятельно, в отрыве друг от друга.

Для решения проблем совместного функционирования компонентов САПР различного назначения разрабатываются системы управления проектными данными – системы PDM. Они либо входят в состав модулей конкретной САПР, либо имеют самостоятельное значение и могут работать совместно с разными САПР.

Уже на этапе проектирования требуются услуги системы SCM, иногда называемой системой управления поставками комплектующих (Component Supplier Management), которая на этапе производства обеспечивает поставки необходимых материалов и комплектующих.

АСТПП, составляющие основу системы САМ, выполняют синтез технологических процессов и программ для оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ), выбор технологического оборудования, инструмента, оснастки, расчет норм времени и т.п. Модули системы САМ обычно входят в состав развитых САПР, и потому интегрированные САПР часто называют системами CAE/CAD/CAM/PDM.

Функции управления на промышленных предприятиях выполняются автоматизированными системами на нескольких иерархических уровнях.

Автоматизацию управления на верхних уровнях от корпорации (производственных объединений предприятий) до цеха осуществляют АСУП, классифицируемые как системы ERP или MRP II.

Наиболее развитые системы ERP выполняют различные бизнес- функции, связанные с планированием производства, закупками, сбытом продукции, анализом перспектив маркетинга, управлением финансами, персоналом, складским хозяйством, учетом основных фондов и т.п. Системы MRP II ориентированы главным образом на бизнес-функции, непосредственно связанные с производством.

АСУТП контролируют и используют данные, характеризующие состояние технологического оборудования и протекание технологических процессов. Именно их чаще всего называют системами промышленной автоматизации.

Для выполнения диспетчерских функций (сбора и обработки данных о состоянии оборудования и технологических процессов) и разработки программного обеспечения для встроенного оборудования в состав АСУТП вводят систему SCADA. Для непосредственного программного управления технологическим оборудованием используют системы CNC на базе контроллеров (специализированных компьютеров, называемых промышленными), встроенных в технологическое оборудование.

На этапе реализации продукции выполняются функции управления отношениями с заказчиками и покупателями, проводится анализ рыночной ситуации, определяются перспективы спроса на планируемые к выпуску изделия. Эти задачи решаются с помощью системы CRM. Маркетинговые функции иногда возлагаются на систему S&SM, которая, кроме того, служит для решения проблем обслуживания.

На этапе эксплуатации применяются специализированные компьютерные системы, занятые вопросами ремонта, контроля, диагностики эксплуатируемых систем. Обслуживающий персонал использует интерактивные учебные пособия и технические руководства, а также средства для дистанционного консультирования при поиске неисправностей, программы для автоматизированного заказа деталей взамен отказавших.

Следует отметить, что функции некоторых автоматизированных систем часто перекрываются. В частности, это относится к системам ERP и MRP II. Управление маркетингом может быть поручено как системе ERP, так и системе CRM или S&SM.

На решение оперативных задач управления проектированием, производством и маркетингом ориентированы системы MES. Они близки по некоторым выполняемым функциям к системам ERP, PDM, SCM, S&SM и отличаются от них именно оперативностью, принятием решений в реальном времени, причем важное значение придается оптимизации этих решений с учетом текущей информации о состоянии оборудования и процессов.

Перечисленные автоматизированные системы могут работать автономно, и в настоящее время так обычно и происходит. Однако эффективность автоматизации будет заметно выше, если данные, генерируемые в одной из систем, будут доступны в других системах, поскольку принимаемые в них решения станут более обоснованными.

Чтобы достичь должного уровня взаимодействия промышленных автоматизированных систем, требуется создание единого информационного пространства не только на отдельных предприятиях, но и, что более важно, в рамках объединения предприятий. Единое информационное пространство обеспечивается благодаря унификации, как формы, так и содержания информации о конкретных изделиях на различных этапах их жизненного цикла.

Контрольные вопросы и тесты для проверки знаний по теме

1. Что такое комплексная информационная система управления предприятием? Какие КИС вы знаете?

2. В чем сущность подхода MRP?

3. Какие задачи решают системы типа CRP?

4. Что характерно для концепции ERP?

5. Для чего используются программные системы класса OLAP?

6. Какие системы используются на рынке корпоративных информационных систем?

7. Почему система R/3 германской фирмы SAP AG является признанным лидером среди КИС?

8. Дайте определение и опишите структуру СППР.

9. Назовите признаки, определяющие вид ИАСУ.

10. Что такое экспертные системы?

11. Какие уровни управления предприятием вы знаете?