Эффективное управление подготовкой производства — актуальная задача для современного предприятия

Радислав Бирбраер, Давид Липсман, Вячеслав Рева, Сергей Ефимов

Цели проекта

Почему Windchill?

Анализ бизнес-процессов

Подготовка к выполнению проекта

Windchill и трехмерное моделирование

Windchill и технологическая подготовка

Windchill и другие задачи проекта

Результаты и выводы

Инженерно-консалтинговая компания СОЛВЕР (SOLVER) продолжает цикл статей о реализованных ею проектах автоматизации проектирования и производства на ведущих отечественных предприятиях различных отраслей промышленности.

ОАО «Завод им. В.А.Дегтярева» («ЗиД») — старейшее российское предприятие, история которого насчитывает почти 85 лет. Изготавливавшиеся на заводе в годы Второй мировой войны знаменитые пистолет-пулемет Шпагина (ППШ), пехотный пулемет Дегтярева, противотанковое ружье Дегтярева (ПТРД) неразрывно связаны с победой Советской Армии в Великой Отечественной войне.

И сегодня «ЗиД» играет важную роль в оснащении российских Вооруженных Сил современным стрелково-пушечным оружием: авиационными пушками, переносными зенитно-ракетными комплексами, противотанковыми и противодиверсионными системами, крупнокалиберными пулеметами и другим оружием. Хорошо известна в нашей стране и гражданская продукция завода: мокики и мотоциклы, мотоблоки и аккумуляторные батареи, упаковочные автоматы для пищевой промышленности и промышленные швейные машины и т.д.

Постоянное совершенствование технологий и производства позволяет «ЗиД» соответствовать уровню передовых российских предприятий. Так, в прошлом году заводом был сделан шаг к построению на предприятии системы автоматизированного управления конструкторско-технологической подготовкой производства (КТПП). Для решения этой задачи были привлечены специалисты инженерно-консалтинговой компании СОЛВЕР, с которой завод уже имел положительный опыт сотрудничества. Кроме того, на выборе партнера сказалось и то, что отличительной чертой СОЛВЕР от других поставщиков программного обеспечения (ПО) и оборудования является использование в работе с заказчиками экспериментальных проектов. Такие проекты позволяют клиентам компании, не затрачивая больших финансовых средств, всесторонне ознакомиться с возможностями предлагаемых решений, проверить их функциональность и встраиваемость в действующую структуру предприятия еще до начала внедрения, а значит, заметно сократить неизбежные при этом риски.

Цели проекта

Целями экспериментального проекта были выбраны:

• проведение экспресс-анализа действующих на предприятии бизнес-процессов КТПП с использованием инструментария и методологии ARIS;

• ознакомление специалистов завода с предлагаемыми СОЛВЕР подходами и технологиями управления процессами подготовки производства;

• подготовка к развертыванию системы управления КТПП в масштабе предприятия, уточнение структуры рабочих мест, состава программного обеспечения, подготовка групп специалистов и организация нормативно-технической базы внедрения.

Предлагаемые решения должны обеспечивать возможность интеграции процессов подготовки производства нескольких предприятий-разработчиков, партнеров по бизнесу и заказчиков.

Объектом проектирования системы управления КТПП стала находящаяся в разработке перспективная модель стрелкового оружия — крупнокалиберная снайперская винтовка (рис. 1).

Почему Windchill?

В качестве базового инструмента для создания прототипа компанией СОЛВЕР были предложены технология и решения PDM/PLM-системы Windchill фирмы РТС. Аргументами в пользу такого выбора послужили следующие особенности этого программного продукта:

• надежность поставщика ПО, поскольку фирма РТС входит в группу мировых лидеров на рынке программного обеспечения в области CAD/CAM/CAE/PDM/PLM;

• интеграция с применяемыми на предприятии САПР, например с широко используемым здесь Pro/ENGINEER. Кроме того, Windchill обеспечивает интеграцию с такими системами, как CATIA, UG, CADDS5, AutoCAD и т.д.;

• соответствие стандартам в области управления конфигурациями CMII и менеджмента качества серии ISO 9000;

• поддержка управления проектами;

• наличие встроенной системы для визуализации данных об изделии, в том числе и инженерных (например, созданных в Pro/ENGINEER). Кроме того, система позволяет организовать интерактивные совещания через Интернет между территориально удаленными участниками для совместного обсуждения и коллективного решения возникающих в процессе работы вопросов;

• наличие мощной системы навигации по информации о продукте, позволяющей получать сведения об изделиях: на основании какого задания был создан тот или иной его компонент, какие еще работы при этом выполнялись, какие альтернативные решения рассматривались; технологический процесс изготовления каждого компонента, сколько времени занимает этот процесс и какова его стоимость (трудоемкость, нормы расхода материалов и т.д.) и многое другое;

• наличие готовых решений поддержки стандартизации и унификации, используемых в разработках компонентов, техпроцессов, инструментов, оснастки и т.д.;

• сопровождение информации о поставщиках;

• наличие мощных и в то же время простых в использовании средств администрирования системы и бизнес-логики ее функционирования;

• открытость системы, возможность ее адаптации под требования и специфику каждого предприятия;

• модульность системы, позволяющая оптимизировать затраты на внедрение системы и развитие функциональности.

Необходимо также отметить, что набор функциональных возможностей и унифицированные средства управления объектами обеспечивают выполнение многих стандартных задач КТПП и сопровождения производства продукции без доработки ПО вообще и без программирования в частности.

Анализ бизнес-процессов

В качестве инструментального средства моделирования и анализа бизнес-процессов конструкторско-технологической подготовки производства, действующих на предприятии, была выбрана система ARIS Toolset v6.1.

В результате анализа были выявлены следующие особенности состояния процессов, уже действующих на предприятии на момент начала проекта:

• схема технологической подготовки производства ориентирована на крупносерийное или массовое производство;

• в КТПП одновременно используются несколько различных систем CAD;

• отсутствует единая система информационного сопровождения данных о продукции. Большой набор используемого ПО (как правило, разработки завода) решает лишь отдельные задачи КТПП;

• полностью отсутствует электронный документооборот.

В качестве эксперимента после проведенного экспресс-анализа был выполнен «легкий» реинжиниринг разработки одного из технологических процессов, в результате чего только за счет перехода на электронный документооборот и связанной с ним возможности проведения процедур согласования параллельно в нескольких подразделениях было достигнуто сокращение сроков выполнения работ примерно на 30%. При этом длительности и состав работ не изменялись.

Подготовка к выполнению проекта

На этапе подготовительных работ реализации проекта были выполнены:

• инсталляция и настройка ПО;

• администрирование работы пользователей и групп пользователей — участников проекта;

• предварительное обучение участников проекта работе с используемой методологией и ПО;

• моделирование и экспресс-анализ действующих на предприятии бизнес-процессов (об этом уже говорилось выше);

• разработка подробного сетевого плана-графика работ (рис. 2);

• создание структуры электронного архива и настройка политик ее администрирования.

Windchill и трехмерное моделирование

Рабочее проектирование трехмерных моделей деталей и узлов снайперской винтовки было выполнено средствами Pro/ENGINEER (рис. 3) по разработанным ранее рабочим чертежам и схемам. При этом использовались как восходящий, так и нисходящий методы проектирования (рис. 4а), а также методы каркасного моделирования сборки и упрощенных представлений (рис. 4б).

Возможности моделирования в Pro/ENGINEER позволяют получить модели деталей различной сложности (рис. 5 и 6). Модели могут нести в себе всю информацию, необходимую для изготовления деталей (рис. 7): допуски на размеры, допуски формы и расположения поверхностей, сведения о чистоте поверхностей, текстовую информацию и т.д.

Средствами Pro/ENGINEER были созданы в полном соответствии с ЕСКД чертежи и спецификации (рис. 8). Чертежи деталей и сборочных единиц связаны с моделями двунаправленной ассоциативной связью — при изменении размеров и других параметров в модели меняется чертеж и, наоборот, при изменении размеров и параметров в чертеже меняется модель. Такой же ассоциативной связью связаны и спецификации.

На этом этапе проекта были продемонстрированы ключевые преимущества Pro/ENGINEER в качестве единой системы сквозной автоматизированной подготовки производства. Использование программного комплекса позволит существенно сократить сроки КТПП и затраты как на разработку изделий, так и на их сопровождение и производство.

Разработка моделей и сборок проводилась каждым исполнителем непосредственно после получения задания от администратора проекта. По завершении работ исполнитель передавал созданную им модель детали и ассоциированную с нею часть под управление Windchill. Структура изделия при организации работ по такой схеме выстраивалась автоматически (рис. 9).

При передаче под управление Windchill различная информация о геометрических и физических параметрах деталей и сборочных единиц также может быть передана автоматически (рис. 10). Это обеспечивается созданием прямых ассоциативных связей между параметрами Pro/ENGINEER и соответствующими атрибутами Windchill, что значительно снижает вероятность появления ошибочных данных о таких параметрах, как масса детали или площадь ее поверхности.

Windchill и технологическая подготовка

В рамках проекта средствами Windchill было продемонстрировано структурированное представление технологии изготовления продукта. Для сокращения временных затрат и снижения вероятности появления ошибок, а также для автоматической классификации операций техпроцессов (в соответствии с рекомендациями Госстандарта) был создан классификатор техпроцессов. В связи со сжатыми сроками выполнения проекта были классифицированы не все техпроцессы, однако даже в таком варианте построенный классификатор обеспечивает существенное снижение вероятности возникновения ошибок и сокращает время на создание технологических спецификаций.

Технологический процесс представляется в Windchill аналогично структуре изделия (рис. 11), то есть имеет иерархическое представление, где связями «использует/используется в» представлены структуры технологических операций и связанных с ними переходов. При необходимости в качестве описывающих документов (там, где это требуется) к операциям присоединяются операционные эскизы, которые также могут быть разработаны с использованием Pro/ENGINEER.

К преимуществам такого описания техпроцессов следует отнести быстрый доступ к информации о технологии изготовления каждой детали, а также концентрацию усилий на формировании корректных данных о каждой операции и переходе, а не на разработке бумажных документов.

Представления данных могут иметь многоуровневую структуру и содержать, например, информацию об оснащении каждой операции техпроцесса и обеспечении вспомогательными материалами и т.п. При таком подходе достигается параллельность выполнения работ по оснащению разрабатываемого техпроцесса, поскольку работы по каждой операции и/или переходу могут вестись параллельно несколькими исполнителями или группами.

На основе единого представления данных о техпроцессах могут быть получены различные аналитические отчеты, такие как:

• отчет о времени и трудоемкости изготовления детали по каждому технологическому процессу;

• затраты на изготовление каждого экземпляра детали;

• пооперационные ведомости вспомогательных материалов;

• ведомости используемого инструмента и оснастки;

• ведомости покупных изделий и материалов и т.д.

Организация ввода данных о трудоемкости изготовления каждой конкретной конфигурации изделия обеспечивает полную прозрачность затрат на выполнение каждой операции и всего процесса в целом.

В ходе проекта были переданы под управление Windchill технологические процессы на детали «пружина прижима» и «шептало».

Windchill и другие задачи проекта

Помимо вышеописанных процессов специалистам предприятия были продемонстрированы следующие возможности Windchill:

• получение и сопровождение различных спецификаций продукта, производственной спецификации изделия и технологического маршрута его изготовления;

• сопровождение спецификаций каждого заводского номера изделия. Данная возможность особенно важна при сопровождении сложной наукоемкой продукции, когда срок эксплуатации измеряется годами, а замена любых комплектующих должна отслеживаться, контролироваться и протоколироваться;

• сопровождение жизненного цикла изделия;

• управление рабочими процессами;

• управление применяемостью и повторным использованием изделий;

• решение задач комплектности проведения изменений и другие возможности.

В рамках экспериментального проекта были также выполнены следующие работы:

• на деталь «шептало» специалистами СОЛВЕР был разработан альтернативный техпроцесс для демонстрации более целесообразных с экономической точки зрения подходов к проведению технологической подготовки производства изделий (рис. 12). При этом была продемонстрирована функциональность Windchill для сравнения версий спецификаций (например, для сравнения экономических показателей вариантов техпроцессов изготовления);

• с использованием предлагаемых СОЛВЕР технологий и оборудования быстрого прототипирования были изготовлены прототипы двух деталей проектируемого изделия (рис. 13). Применение быстрого прототипирования демонстрирует, как уже на ранней стадии проектирования можно получить представление о различных свойствах разрабатываемых изделий, например оценить их эргономичность. Применение технологий быстрого прототипирования также позволяет без значительных затрат предоставить заказчику на согласование отдельные элементы конструкции изделия;

• продемонстрированы возможности интеграции Windchill c используемой в настоящее время в «ЗиД» системой управления ресурсами предприятия собственной разработки: специалистом СОЛВЕР была разработана программа преобразования структуры изделия в формат, удовлетворяющий требованиями представителей ИАСУ «ЗиД».

Результаты и выводы

1. Специалисты «ЗиД» были ознакомлены с предлагаемыми к внедрению методологиями и программным обеспечением — ARIS, MS Project, Windchill, Pro/ENGINEER.

2. Было проведено моделирование бизнес-процессов, действующих на предприятии. Экспресс-анализ процессов показал, что возможности и функциональность Windchill позволят осуществить полное и эффективное управление жизненным циклом продукции завода.

3. Проверка возможностей ПО была проведена на моделировании и сопровождении конкретного изделия, находящегося в разработке и перспективного для производства. Поэтому все наработки, полученные в ходе проекта, имеют практическое значение. Управление проектом осуществлялось специалистами «ЗиД» при консалтинговой поддержке компании СОЛВЕР.

Анализ выполненного экспериментального проекта решений, предложенных СОЛВЕР, показывает, что внедрение системы управления подготовкой производства на базе Windchill позволит:

• существенно улучшить действующие на предприятии бизнес-процессы — в плане сокращения как сроков их исполнения, так и затрат;

• примерно на 30% сократить сроки согласования и утверждения разрабатываемой документации за счет обеспечения ее параллельного прохождение в различных службах, а также прослеживаемости работы с документацией;

• осуществить интегрирование «ЗиД» с его разработчиками, расположенными в других городах и регионах России, при этом точно в срок обеспечивая исполнителей всей необходимой для выполнения работ информацией;

• существенно сократить сроки и повысить качество КТПП (особенно новых изделий) за счет более высокого уровня взаимодействия между специалистами различных предприятий, снизить вероятность ошибок при разработке технической документации, создать корпоративный электронный архив;

• обеспечить эффективный учет, анализ и управление затратами как на производство продукции, так и на конструкторско-технологическую подготовку производства.

Итак, цели экспериментального проекта были достигнуты в полном объеме. Поэтому вполне логично, что его продолжением стал проект внедрения, который осуществляется в настоящее время в «ЗиД» специалистами компании СОЛВЕР. О ходе и результатах этих работ мы обязательно расскажем читателям на страницах журнала «САПР и графика».

«САПР и графика» 1'2004