2 - 2002

Организация внедрения САПР — главный вопрос компьютеризации производства

Лилия Губич

Информатизация процессов проектирования, производства и управления является сегодня основным фактором выживаемости и важным средством реструктуризации и реконструкции предприятий. При этом, с учетом ограниченности финансовых ресурсов, очень большое внимание должно уделяться вопросам методологии реализации проектов по внедрению информационных систем.

Глобальность задачи по компьютеризации производственных процессов отечественных предприятий на современном уровне и необходимость ее решения в кратчайшие сроки требуют объединения усилий всех участников этого процесса: производственных коллективов; фирм — поставщиков базовых программно-технических средств; фирм — разработчиков прикладных программных комплексов для конкретных производственных условий; специалистов подразделений предприятия, обеспечивающих организацию, адаптацию и сопровождение компьютерных систем предприятий. Естественно, что для этого необходим соответствующий уровень оснащения предприятия вычислительной техникой и базовым программным обеспечением, а также квалификации специалистов заказчика.

Не менее важна и разработка методологии перехода к сквозным компьютерным технологиям проектирования и производства, учитывающей специфику отечественных предприятий, сложившиеся инженерные традиции и действующие технологии. Традиционные методы должны быть творчески переосмыслены, а не отброшены при закупке зарубежных программно-технических средств. Методы внедрения компьютерных технологий, ориентированные прежде всего на усовершенствование организации процессов проектирования и производства, обеспечат успех проводимых мероприятий и позволят значительно сэкономить финансовые средства. Во всем мире этим вопросам уделяется огромное внимание. В наших условиях «переходной» экономики вопрос выбора методов, средств и подходов к компьютеризации особенно актуален. Рассмотрим некоторые аспекты методологии внедрения компьютерных систем.

Информационные технологии в современном понимании ориентированы на достижение стратегических целей в деятельности предприятий, а именно — на обеспечение конкурентоспособности, эффективности управления производственной деятельностью, целенаправленного планирования и т.д. Современные экономические условия предъявляют очень жесткие требования к проектированию и запуску в производство новых изделий. С одной стороны, тенденции к усложнению форм и структуры изделий, а с другой — динамичное обновление новых видов продукции и жесткие сроки их запуска в производство. Для разрешения этого противоречия, а значит, для достижения главной цели — обеспечения конкурентоспособности предприятия на рынке производителей данной продукции, необходимо найти новые формы взаимодействия между различными службами предприятий, участвующими в создании и последующем серийном изготовлении новых изделий.

Сегодня большинство предприятий — как на уровне руководства, так и на уровне инженерно-технического состава — понимают, что без использования комплексных компьютерных технологий, охватывающих сферу управления, проектирования и производства, невозможно добиться изменения положения дел. Компьютеры сегодня можно встретить практически во всех службах подавляющего числа предприятий. Шаги в направлении компьютеризации неизбежно сопровождаются и кадровыми перестановками, и созданием специальных подразделений, и усиленной автоматизацией отдельных «ключевых» служб предприятия. Однако удовлетворение от проведенных мероприятий и получение ожидаемого экономического эффекта пока случаются редко. Причина, по-видимому, кроется в следующем: при переходе на компьютерные технологии, которые принципиально отличаются от традиционных бумажных методов, необходимы критический пересмотр и комплексная реорганизация всей деятельности предприятия.

Порой «узкие» участки производственного процесса предприятия пытаются «расширить» путем использования вычислительной техники. При этом выбор программного продукта часто производится совершенно необоснованно. Но необходимо понимать, что система автоматизации какой-либо деятельности не способна изменить что-то сама по себе, если ничего не меняется вокруг нее. В результате использование хорошо известной САПР, работающей на сотнях предприятиях, может не дать ожидаемого результата. Совершенно ясно, что система автоматизации здесь ни при чем и списывать на нее неудачу нельзя. Следует разобраться в основных причинах подобных просчетов и сформулировать необходимую последовательность действий для руко-

водителей предприятий, которая поможет выбрать правильную стратегию компьютеризации, гарантирующую получение эффекта от затраченных средств и усилий. Довольно часто ситуация усугубляется недостаточной компетентностью подавляющего большинства руководителей предприятий в вопросах компьютерных технологий. Поэтому повсеместно наблюдаются попытки перепоручить принятие решений специалистам среднего звена, которые, в свою очередь, не хотят брать на себя ответственность за эти решения, так как не обладают соответствующими полномочиями для их реализации. Предлагаемые вниманию читателя заключения сделаны на основе обобщения опыта работы большого числа предприятий, занятых внедрением у себя систем автоматизированного проектирования различных объектов, а также анализа действий ряда крупных предприятий Белоруссии и России по внедрению компьютерных технологий.

Трудности предприятий, которые, ничего не меняя в сути своей деятельности, пытаются поправить дела закупкой программно-технических комплексов, имеют более глубокие корни, чем это может показаться на первый взгляд. Прежде всего эти проблемы связаны с использованием устаревших технологий и методов работы, не адекватных стратегическим целям предприятия, а также с неэффективной системой управления предприятием. На таких предприятиях обычно неясны перспективы развития предприятия, сотрудники морально подавлены, а об эффективном маркетинге и говорить не приходится. Другими словами, предприятия часто не имеют четко осознанной стратегии действий и развития как на уровне руководства, так и на уровне коллектива предприятия в целом. Наличие подобной стратегии — иерархического «дерева целей», путей и методов их достижения — должно лечь в основу деятельности любого предприятия. Доведение этой стратегии до каждого работника и вовлечение в ее реализацию всего коллектива позволяют включить в задачу автоматизации человеческий фактор — без этого переход на компьютерные технологии невозможен. Отсутствие такой стратегии в значительной мере дезорганизует работу всей управленческой структуры, затрудняет развитие предприятия и снижает эффективность его деятельности. В результате многие управленческие решения не имеют под собой твердой основы, базируются на ложных представлениях. На результат внедрения компьютерных технологий существенное влияние оказывают следующие факторы:

  1.  Интегрированный подход. Охватывает ли внедряемая компьютерная технология весь жизненный цикл изделия — от идеи до его сервисного обслуживания?
  2.  Интеграционные свойства. Какой предполагается интегральный эффект от внедрения компьютерных методов, как его рассчитать и измерить в процессе создания и функционирования компьютерной системы?
  3.  Вживаемость системы. Насколько реализуемый проект компьютеризации учитывает особенности конкретного предприятия, каково соотношение затрат на приобретение базовых средств и их адаптацию к данным производственным условиям?
  4.  Ожидание реальной отдачи. Как будут соотнесены и взаимно учтены интересы управления действующим производством с его одновременной модернизацией на базе компьютерных технологий?
  5.  Мобильность и адаптируемость системы. Какие механизмы закладываются для развития самой компьютерной системы предприятия (ведь она постоянно должна совершенствоваться с появлением новых средств информатизации производственных процессов)?
  6.  Обоснованность выбора системы. Насколько обоснованны проводимые мероприятия по компьютеризации на базе всестороннего анализа внешних и внутренних факторов деятельности предприятия и стратегического планирования?

На рис. 1 приведена схема реализации проекта компьютеризации предприятия, который должен определить стратегию и тактику практических действий в данном направлении. При этом очень важным является вопрос оценки самого проекта компьютеризации по определенной совокупности показателей.

Приступая к компьютеризации предприятия, руководители и ведущие специалисты должны оценить интеллектуальные, финансовые и трудовые ресурсы, необходимые для достижения поставленных целей, а также сроки их реализации. Серьезной проблемой остаются разработка методологии оценки технико-экономической эффективности проводимых мероприятий по компьютеризации, перевод в количественные значения тех качественных преимуществ, которые дает компьютерная технология проектирования и производства (рис. 2).

Примером эффективного внедрения компьютерных систем может служить проект, реализованный на Барановическом станкостроительном заводе (БСЗ) ЗАО «АТЛАНТ» (Белоруссия) по созданию комплексной системы автоматизации производства на базе системы ГеММа-3D, позволяющей моделировать детали оснастки, разрабатывать программы для станков с ЧПУ и управлять станочным оборудованием. Проект реализовывался в следующей последовательности: сначала была освоена система ГеММа-3D, затем разработаны постпроцессоры на станки инструментального производства и, наконец, организована локальная цеховая сеть для прямого управления станками с ЧПУ.

Принятая на БЗС последовательность внедрения CAD/CAM-систем, начиная с компьютеризации производственного базиса инструментального производства, является наиболее эффективной и создает основу для существенного ускорения освоения выпуска новой продукции. Оперативная разработка управляющих программ и передача их по сети на станки с ЧПУ значительно сокращают потери времени технолога-программиста.

Возможности системы ГеММа-3D позволяют получить программы обработки деталей технологической оснастки практически любой сложности с точностью и чистотой на уровне возможностей станочного оборудования и применяемого инструмента. Внедрение комплексной системы, включая управление станками с ЧПУ, было продиктовано тем, что объем управляющих программ был чрезвычайно большим и требовал исключения бумажной перфоленты как носителя информации для станков с ЧПУ по причине малой емкости ленты, медленного ввода-вывода информации, низкой надежности носителя данных и используемых периферийных устройств (перфораторы, перфовводы). Поэтому было принято решение о создании системы прямого управления станками с ЧПУ (DNC).

Реализация данного проекта позволила: повысить надежность передачи данных для фрезерной и координатно-шлифовальной обработки деталей сложной формы, смоделированной в 3D-среде системы ГеММа-3D; ускорить ввод-вывод информации; увеличить емкость обрабатывающих программ и производительность обработки на станках ЧПУ. В центре разработанной системы DNC находится центральная ПЭВМ типа IBM PC, включенная в локальную цеховую сеть. В нее также входят устройство распределенного обмена информацией со станками (мультиплексор) и контроллеры приема-передачи данных на станках. Контроллеры разработаны на базе микроЭВМ, снабжены энергонезависимой оперативной памятью, обеспечивающей хранение управляющих программ объемом до 4 тыс. кадров, индикатором и клавиатурой. Контроллер выполняет следующие функции: запрос программы оператором станка с помощью клавиатуры; контроль передачи данных; хранение программ в энергонезависимой памяти; ввод программ в устройство управления станка; обратная передача программ из устройства управления станка или собственной памяти в управляющую ПЭВМ.

Программное обеспечение DNC, размещенное на цеховом компьютере, включает графический редактор управляющих программ, позволяющий вывести изображение траектории движения инструмента и технологических параметров, а также текст управляющей программы на компьютере. Цеховой компьютер управляет станками с ЧПУ в фоновом режиме и используется для постпроцессирования (преобразования в коды конкретных систем управления) управляющих программ, визуального контроля управляющих программ в станочных кодах. Редактор управляющих программ позволяет оператору станка с ЧПУ ознакомиться с программой перед ее выполнением, провести имитацию обработки и ввести в текст программы определенные коррективы — изменить технологические параметры обработки, траекторию инструмента, точки начала и конца обработки, параметры технологического останова и др.

Несмотря на то что сегодня имеются средства, позволяющие использовать более удобные носители информации, чем бумажная перфолента (например, кассеты внешней памяти), опыт эксплуатации системы DNC показал, что такие устройства существенно уступают проводной связи по надежности и эргономичности и не обеспечивают возможность организации современного программного сервиса. Технические средства DNC и его программного обеспечения совместно образуют современное эффективное инструментальное средство управления оборудованием с ЧПУ.

Опыт эксплуатации программно-технических средств DNC на БСЗ подтверждает их высокую эффективность. Кардинально возросли надежность управления станками с ЧПУ (благодаря исключению бумажной перфоленты) и скорость обмена данными со станками, достигнута экономия рабочего времени технолога-программиста и оператора-станочника. Чрезвычайно полезным оказались сервисные программные средства, размещаемые на управляющей ПЭВМ в непосредственной близости от рабочих мест операторов станков с ЧПУ. Графический редактор позволил наглядно представлять программу обработки перед ее запуском (что особенно важно для программ, продолжительное время хранящихся в архиве), а также вносить в них необходимые коррективы. Архив управляющих программ обеспечивает упорядоченное хранение разработанных программ, их модификацию и замену. Наличие энергонезависимой памяти в контроллерах повышает надежность работы и создает дополнительные удобства оператору станков с ЧПУ. Контроллер минимизирует количество обращений к управляющей ПЭВМ и обеспечивает автономность работы станков с программами, размещенными в памяти контроллеров (включая возможность их остановки в перерывах на обед, между сменами и пр.).

Экономия рабочего времени, которая была отмечена уже в первые 2-3 месяца эксплуатации комплексной системы «АРМ технолога-программиста — АРМ станочника — станки с ЧПУ» была эквивалентна работе одного станка в обычном режиме.

Представляемый проект был реализован совместно специалистами БСЗ ЗАО «АТЛАНТ», ЗАО «НТЦ ГеММа» (г.Жуковский) и УП «Системы автоматизации» (г.Минск).

В настоящее время планируется расширение состава АРМ — как по видам работ (проектирование технологической оснастки), так и по расширению функций на имеющихся АРМ (обновление версии системы ГеММа-3D, подключение к цеховой сети новых станков). 

«САПР и графика» 2'2002