8 - 2020

Программный комплекс «КАПИТАН» для автоматизации машиностроительных предприятий


Алексей Богоявленский, к.т.н., доцент кафедры металлорежущих станков и инструментов, Уральский федеральный университет

Максим Богоявленский, технический директор, ООО Предприятие «АВБ»

Программный комплекс «КАПИТАН» предназначен для комплексной автоматизации машиностроительных предприятий, штат которых насчитывает от 200 до 1500 работников. Комплекс представляет PDM/CAPP/MES­систему и обеспечивает все виды работ по технологической подготовке и управлению процессом производства машиностроительных предприятий единичного, мелкосерийного, ремонтного и опытного производства.

Комплекс «КАПИТАН» состоит из четырех базовых модулей, объединенных единым информационным пространством: PRODTREE, АРМ­Технолог, ПЛАН­SQL, «Матучет». Комплекс взаимосвязанных модулей работает на единой базе данных MS SQL (по требованию заказчика база данных может быть заменена). Комплекс формировался постепенно за счет большого количества внедрений и впитал в себя все лучшие решения, которые были разработаны в процессе внедрений. Проект легко масштабируется и интегрируется с любыми другими автоматизированными системами — в этом случае часть функций обеспечивается другими системами.

Схема комплекса представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема программного комплекса «КАПИТАН»

Рис. 1. Схема программного комплекса «КАПИТАН»

Ведение конструкторского состава изделий выполняется в модуле PRODTREE.

Модуль PRODTREE обеспечивает следующие функции:

  • ведение составов изделий с изменениями состава в течение времени и просмотр в любой момент;
  • автоматический ввод нового конструкторского элемента в единую базу материальных ресурсов комплекса;
  • копирование изделий и узлов для создания модификации;
  • возможность задания списка возможных замен деталей и комплектующих с приоритетом их применения;
  • быстрый и легкий поиск входимости элементов в различные изделия;
  • предусмотрены дополнительные типы элементов состава изделия, расширяющие стандартный конструкторский состав изделия (спецоснастка, упаковка, ЗИП, прочие изделия).

К составу изделия подключаются любые конструкторские и технологические документы в электронном виде (3D­модели, чертежи, требования, извещения об изменении и др.). В качестве программ для редактирования или просмотра документов легко подключаются любые офисные приложения и графические системы конструкторской подготовки.

В модуле PRODTREE осуществлена прямая связь с модулем технологической подготовки производства АРМ­Технолог. На любой элемент состава изделия можно сформировать заготовку технологического процесса, передав все имеющиеся данные в технологическую систему, или подключить уже созданный техпроцесс к конструкторскому элементу (рис. 2).

Рис. 2. Представление состава изделия в модуле PRODTREE

Рис. 2. Представление состава изделия в модуле PRODTREE

Особенностью модуля PRODTREE является высокое быстродействие и простота освоения. На освоение подготовленному пользователю достаточно нескольких часов.

Разработка и хранение технологических процессов осуществляется в программном модуле АРМ­Технолог, который обеспечивает разработку технологических процессов механообработки, сборки, сварки, резки, горячей и холодной штамповки, ковки, литья металлов, литья пластмасс, прессования пластмасс, гальванической и термообработки, окраски и пр.

В результате на каждое изделие и деталь получается полный перечень данных, необходимых для проведения расчетов: материал, норма расхода, маршрут обработки, нормы времени, список используемого оборудования и инструмента.

Рис. 3. Пример оформления техпроцесса на маршрутной карте

Рис. 3. Пример оформления техпроцесса на маршрутной карте

Модуль АРМ­Технолог обеспечивает выполнение следующих функций:

  • разработка технологических процессов непосредственно в формате бланка технологической карты, что позволяет технологу при разработке технологического процесса видеть расположение информации на технологической карте. Пример оформления технологического процесса на маршрутной карте представлен на рис. 3;
  • возможность полуавтоматического формирования технологических процессов (режим Технологических циклов) с написанием текста перехода, подбором инструмента, расчетом режимов резания, трудового нормирования (в случае работы в полуавтоматическом режиме производительность технолога при разработке техпроцессов возрастает в 5­10 раз);
  • разработка технологических процессов литейного, штамповочного производства;
  • расчет режимов резания для всех видов механообработки как отечественным, так и импортным инструментом;
  • расчет режимов сварки с материальным и трудовым нормированием;
  • расчет трудоемкости операции как для обработки на станках, так и для ручных работ;
  • детальное трудовое нормирование, включающее подготовительно­заключительное время, вспомогательное время, связанное с переходом, время на обслуживание станка и личные надобности;
  • расчет нормы расхода основного материала заготовки и вспомогательных материалов на переход или операцию;
  • в качестве эскизов могут быть использованы любые растровые изображения или фрагменты КОМПАС­График. При этом программа автоматически вставит эскиз в технологическую карту. К каждой операции может быть привязано до пяти эскизов;
  • автоматическое формирование комплекта технологических документов. Состав комплекта документов настраивается;
  • ведение извещений об изменении в соответствии с ГОСТ.

Рис. 4. Главное окно при работе с техпроцессом

Рис. 4. Главное окно при работе с техпроцессом

Рис. 5. Окно работы с маршрутной картой

Рис. 5. Окно работы с маршрутной картой

АРМ­Технолог отличают простота освоения и высокая производительность инженера­технолога при разработке технологических процессов. По данным одного из наших заказчиков, использовавших АРМ­Технолог для разработки техпроцессов мелкосерийного и опытного производства в течение 15  лет, средняя производительность составляет два­три технологических процесса в день на одного технолога.

Главное окно АРМ­Технолог (рис. 4) позволяет просмотреть любую технологическую карту, любой из пяти эскизов или перейти к редактированию любой части техпроцесса.

Зеленые метки против операций указывают, что операция уже сформирована. Звездочки в клетках показывают наличие эскизов у соответствующих операций. Кнопки в верхней части формы позволяют просмотреть сводные по инструменту по типам (режущий, мерительный, вспомогательный), материалам, трудоемкости на весь техпроцесс.

Двойной клик мышью на строке «маршрут обработки» или строке с операцией (см. рис. 4) позволяет перейти к редактированию маршрутной (рис. 5) или операционной карты (рис. 6).

Рис. 6. Окно работы с операционной картой

Рис. 6. Окно работы с операционной картой

Одним из важных моментов при разработке технологического процесса является расчет нормы расхода основного материала для заготовки. Учитывая широкое разнообразие материалов, в программе предусмотрены различные варианты расчета, которые сведены в несколько форм (рис. 7).

Рис. 7. Выбор варианта расчета нормы расхода основного материала

Рис. 7. Выбор варианта расчета нормы расхода основного материала

В случае если заготовка представляет собой сложную геометрическую фигуру, плоскую или объемную, то выбираем вариант расчета Плоские фигуры или Объемные фигуры, в результате чего открывается форма, представленная на рис. 8.

Рис. 8. Форма для расчета заготовки, состоящей из сложных фигур

Рис. 8. Форма для расчета заготовки, состоящей из сложных фигур

АРМ­Технолог может работать в различных режимах, формируя технологический процесс из техпроцессов­аналогов, сохраненных блоков или фраз, в режиме построчного формирования с полуавтоматическим трудовым нормированием.

Для техпроцессов механообработки основным режимом мы считаем полуавтоматический с использованием Технологических циклов, который позволяет, выбрав из списка один из вариантов Технологических циклов и задав список параметров, получить до 20 строк текста в операционной карте с автоматическим подбором инструмента, расчетом режимов резания и трудовым нормированием технологического перехода. В качестве примера на рис. 9 приведен запрос параметров нарезания цилиндрической резьбы резцом, а на рис. 10 — результат полуавтоматического формирования перехода в технологической карте. При формировании перехода программа останавливается для контроля технологом выбранных режимов резания с возможностью внесения корректировок. При настроенных режимах резания корректировок не требуется.

Рис. 9. Задание параметров Технологического цикла

Рис. 9. Задание параметров Технологического цикла

Рис. 10. Результат выполнения Технологического цикла

Рис. 10. Результат выполнения Технологического цикла

В случае необходимости программа позволяет рассчитать или отредактировать режимы резания для механообработки (52 варианта обработки). Пример окна с редактированием режимов резания для резки ленточными пилами представлен на рис. 11.

Рис. 11. Расчет режимов резания для резки на пилах

Рис. 11. Расчет режимов резания для резки на пилах

Более сложным с точки зрения возможного количества вариантов для выбора является расчет режимов сварки. На рис. 12 показано окно выбора условий выполнения сварки и расчета параметров сварки. Одновременно с этим производится расчет расхода электродов, газа и трудоемкости операции. Для выбора размеров сечения шва можно воспользоваться стандартными значениями или рассчитать его по формуле на калькуляторе.

Рис. 12. Расчет параметров сварки

Рис. 12. Расчет параметров сварки

При большом количестве техпроцессов система поиска и отбора играет важную роль. От ее возможностей зависит, как быстро вы найдете аналог или перейдете к работе с нужным техпроцессом. Учитывая, что при разработке технологических процессов часто используется режим формирования техпроцесса на основе имеющегося аналога, а аналогом может служить любой из нескольких десятков или сотен тысяч техпроцессов, то очень важным для инженера­технолога является режим поиска технологического процесса.

Для этой цели используется форма поиска техпроцессов с применением большого количества вариантов отбора. Не покидая окно поиска техпроцессов, можно просмотреть текст техпроцесса, распечатать или передать данные по техпроцессу в систему планирования. Работа в режиме поиска и отбора технологических процессов представлена на рис. 13.

Рис. 13. Окно поиска, отбора и просмотра техпроцессов

Рис. 13. Окно поиска, отбора и просмотра техпроцессов

Все программы технологической подготовки производства требуют для своей корректной работы длительной и кропотливой настройки нормативно­справочной информации по оборудованию, используемому инструменту, режимам обработки, трудовому нормированию, формам печати, параметрам расчета режимов резания, режимам сварки. Данная работа производится с помощью специальной программы «Администратор технолога».

Для предприятий, где трудовое нормирование производится отдельно от разработки технологического процесса, имеется вариант программы АРМ­Нормировщик для трудового нормирования с несколько ограниченным функционалом по сравнению с АРМ­Технолог.

Состав изделия и разработанный техпроцесс являются основой для систем планирования и управления процессом производства. Эти функции в комплексе программ «КАПИТАН» выполняют модули ПЛАН­SQL и «Матучет».

Модуль ПЛАН­SQL обеспечивает:

  • создание заказов, состав заказов, контроль наличия технологии, нормы времени, материала, нормы расхода материала;
  • формирование месячного плана из созданных заказов с учетом трудовых лимитов и незавершенного производства;
  • расчет сводных подетальных норм расхода материала на заказ или месячный план;
  • расчет сводных норм расхода материала на заказ или месячный план по группам материалов;
  • расчет плановых калькуляций на заказ;
  • печать месячного плана в номенклатуре;
  • мониторинг фактического изготовления изделий в режиме реального времени;
  • формирование «порезных карт» для заготовительного участка;
  • формирование лимитно­заборных карт на материал и комплектующих на месяц;
  • расчет плановых калькуляций на изделие или заказ;
  • диспетчирование всего процесса производства в режиме реального времени.

Особенностью модуля ПЛАН­SQL является наличие следующих функций:

  • возможность запланировать на месяц весь заказ, только группу деталей из заказа, только отдельные операции для выделенных деталей;
  • расчет загрузки групп оборудования и рабочих, выявление «узких» мест;
  • дозагрузка оборудования по группам в ручном режиме из имеющихся дополнительных заказов;
  • формирование заявки на материалы и комплектующие на месячный план производства с учетом наличия материальных ресурсов на предприятии;
  • диспетчирование процесса производства и корректировка плана производства с учетом изменившейся ситуации;
  • перепланирование на основе альтернативного техпроцесса;
  • расчет фактической себестоимости продукции или заказа при наличии соответствующей отчетности.

Основное окно модуля планирования ПЛАН­SQL показано на рис. 14.

Рис. 14. Основное окно ПЛАН-SQL

Рис. 14. Основное окно ПЛАН-SQL

В основном окне можно просмотреть запланированные заказы, увидеть технологический маршрут изготовления любой детали из состава заказа, увидеть загруженность групп оборудования заказами, количество изготовленных деталей и заготовок. В этом окне производится планирование, корректировка плана и запуск различных расчетных процедур, формирующих потребность в материалах, задание на порезку заготовок.

Без оперативного учета движения материальных ценностей в производстве система планирования становится оторванной от реального процесса. Весь оперативный учет движения материальных ценностей и выполняемых работ реализован в модуле «Мат­учет».

Программный модуль «Матучет» — один из наиболее насыщенных функционалом. В основном работа ведется в табличных формах различного вида. В качестве примера на рис. 15 представлена форма оприходования материальных ресурсов на склад, а на рис. 16 — форма пооперационного оприходования заготовок или готовых изделий в цехе.

Рис. 15. Форма прихода материальных ресурсов

Рис. 15. Форма прихода материальных ресурсов

Рис. 16. Пооперационное оприходование заготовок

Рис. 16. Пооперационное оприходование заготовок

Для просмотра и ввода данных используются различные табличные формы.

Во многом функционал модуля «Матучет» повторяет функции учета бухгалтерских программ, но существенным отличием функционирования учета в модуле «Матучет» является то, что в бухгалтерии материал числится в виде материала, пока не превратится в деталь или готовое изделие, а в модуле «Матучет» ведется пооперационный учет преобразования материала в готовое изделие в режиме реального времени. В этом случае такая бухгалтерская операция, как подсчет незавершенного производства, ведется постоянно в режиме реального времени.

Кроме того, модуль «Мат­учет» обеспечивает:

  • оперативный учет наличия, движения материальных ценностей и отгрузки готовой продукции;
  • пооперационный учет изготовления деталей и узлов с привязкой к заказам, списание основных и вспомогательных материалов, комплектующих, с автоматическим формированием нарядов;
  • ведение внутрицехового складского учета материалов, полуфабрикатов, готовых деталей, готовой продукции;
  • сравнительный анализ расходования материала на изготовление и соблюдение требований технологического процесса;
  • учет хранения и выдачи на подотчет инструмента;
  • учет и анализ брака;
  • оформление документов для отгрузки готовой продукции;
  • автоматическое формирование суточных рапортов по изготовлению;
  • формирование инвентаризационных ведомостей и корректировку наличия на складах по результатам инвентаризации;
  • выдачу материальных ресурсов согласно лимитно­заборной ведомости;
  • расчет основной заработной платы работников на основе нарядов с передачей в бухгалтерскую программу;
  • формирование заявок поставщикам и отслеживание процесса получения материальных ценностей на предприятие (SCM).

В процессе планирования производства на месяц получается длинный список необходимых материалов и комплектующих, которые требуется закупить и доставить на предприятие.

Для облегчения процесса обеспечения производства необходимыми ресурсами был разработан SCM­модуль под названием «Снабженец». Основные возможности SCM­модуля показаны на схеме (рис. 17).

Рис. 17. Схема работы SCM-модуля

Рис. 17. Схема работы SCM-модуля

Для того чтобы получить единое информационное пространство предприятия, остается интегрировать комплекс программ «КАПИТАН» с имеющимися на предприятии финансово­бухгалтерскими программами для прямой передачи данных. Наиболее часто на предприятиях, где внедряются модули комплекса «Капитан», используются программы фирмы «1С».