Современная организация работ в сфере подготовки производства сложных изделий
Как было отмечено в статье «Производительность в подготовке производства: уникальные решения от компании Cimatron» (САПР и графика, № 1, 2’2001), чтобы достичь уровня развитых зарубежных стран по темпам выпуска сложных изделий, отечественным предприятиям необходимо не только внедрять современные программные комплексы для решения конструкторско-технологических задач подготовки производства, но и совершенствовать организацию работ.
Для отечественных предприятий, самостоятельно изготавливающих детали, узлы и оснастку для выпуска конечного продукта в неоправданно широкой номенклатуре, характерен низкий уровень специализации в сфере подготовки производства. Эта ситуация обострилась с разрушением в начале 90-х годов налаженных экономических связей, перепрофилированием, ликвидацией и возникновением новых предприятий, введением экономических барьеров между регионами. Сегодня кооперация предприятий восстанавливается, но инфраструктура нашего рынка в целом еще очень отстает от уровня зарубежных стран, где доля небольших частных фирм, специализирующихся на решении конкретных технических задач, значительно выше. Однако постепенно положение дел меняется. Одной из первых отраслей, начавших развивать широкую кооперацию, стала автомобильная промышленность, вокруг основных предприятий которой расширился круг партнеров-субподрядчиков, поставляющих как сложную технологическую оснастку, так и готовые детали и узлы. При этом основные предприятия, передавая часть работ партнерам, увеличивают в производственных процессах долю сборки (OEM-деятельность). Эта одна из важнейших мировых тенденций развития современной промышленности присуща и процессам реструктуризации отечественных предприятий.
В условиях развитой кооперации между заказчиками и исполнителями неизбежно возникает необходимость организации взаимодействия не только на уровне обмена геометрической информацией в электронном виде, но и на уровне совместного использования информации о выпускаемом продукте, его структуре, составе выполняемого проекта в целом. В основе такой организации работ лежит использование PDM-систем, на практике обеспечивающих реализацию концепции CPC (Collaborative Product Commerce — совместная разработка и использование информации об изделии). Одной из наиболее развитых систем для решения этих задач является PDM-система SmarTeam, связывающая не только применяемые на предприятии CAD- и ERP-системы, но и заказчиков, субподрядчиков предприятия и его филиалы своими решениями класса SCM (Supply Chain Management — управление цепочками поставок) и CRM (Customer Relationship Management — управление взаимоотношениями с заказчиками). К этим решениям относятся SmartWeb, SmartMulti-site, SmartBOM, mySmarTeam, mySmartPublish и ряд других. Таким образом, SmarTeam реализует идеологию Extended Enterprise (расширенное предприятие), объединяя в едином информационном пространстве всех специалистов, работающих над проектом.
Наряду с этим повышение уровня специализации должно охватывать не только предприятие в целом, но и отдельные решаемые задачи и рабочие места специалистов. При этом важно эффективно организовать существующий состав и последовательность выполняемых работ. Большую роль вопросам организации процессов подготовки производства отводит в своих разработках компания Cimatron, которая, с одной стороны, преследует цель обеспечить максимально возможный уровень автоматизации отдельных рабочих мест, а с другой — создать условия для быстрого прохождения результатов работы по всем технологическим цепочкам. На рис. 1 представлена схема взаимосвязи проектно-технологических работ, решаемых при проектировании сложного формообразующего инструмента (пресс-форм и штампов). Эта схема характерна как для предприятий инструментального профиля, так и для специализированных технологических подразделений предприятий машиностроения в целом.
Работы по подготовке производства оснастки производятся в определенной последовательности. Чтобы повысить производительность на каждом этапе подготовки производства, необходимо увеличить уровень специализации рабочих мест. Ориентация на устоявшиеся последовательности работ (рабочие процессы) в сфере подготовки производства привела компанию Cimatron к созданию на базе универсальной CAD/CAM-системы специализированного комплекса QuickTooling. Применение подсистем, входящих в этот комплекс, позволяет предприятиям с минимальными затратами провести реструктуризацию работ и перейти на эффективные схемы взаимодействия специалистов друг с другом, заказчиками и подрядчиками. Такую реструктуризацию обеспечивает создание на базе каждой подсистемы, входящей в комплекс, специализированных рабочих мест, что также дает возможность поэтапной реализации проектов комплексной компьютеризации на базе CAD/CAM-технологий. Рассмотрим подробнее использование этих технологий при решении задач, представленных в правой части схемы на рис. 1.
За рубежом прием заказа, расчет стоимости и управление прохождением заказа до его сдачи обычно осуществляет менеджер проекта, который, как правило, не владеет навыками работы в CAD-системах, но обладает необходимыми знаниями и опытом. До запуска заказа в производство менеджер должен оценить его сложность и на основе этого определить его стоимость и сроки выполнения. В процессе работы обычно возникает множество вопросов, которые необходимо согласовывать с заказчиком, который также может вносить свои изменения — как в геометрию, так и в технические требования. Диалог «заказчик—исполнитель» неформален и чреват ошибками и неточностями, которые нередко приводят к значительному увеличению сроков и стоимости выполнения заказа. Например, неполное или неточное документирование заказчиком проведенных изменений на практике приводит к необходимости переделки оснастки после ее изготовления. Кроме того, необходимо учитывать, что если CAD-системы у заказчика и исполнителя различны, то не будет обеспечена ассоциативность данных (автоматическое отслеживание изменений). Как же упростить и сделать более точным расчет сроков и стоимости выполнения заказа?
Один из путей — использование опыта реализации аналогичных проектов. Наличие в базе данных SmarTeam ранее выполненных проектов позволяет быстро найти аналогичный проект, информацию о сроках его изготовления и себестоимости и после внесения необходимых корректив сообщить заказчику данные, основанные на практических результатах. Но возникает вопрос: что же является аналогом? Ведь менеджер проекта не может знать обо всех реализованных проектах на предприятии. В этом случае важен опыт менеджера по определению возможностей выполнения заказа непосредственно на основе исходных данных (чертежей и моделей).
Специально для этого компания Cimatron разработала систему QuickConcept (демо-версия свободно распространяется с Интернет-сайта http://www.cimatron.com/). При работе с этой системой от менеджера не требуется знание CAD/CAM-систем, так как команды QuickConcept являются терминами предметной области. QuickConcept позволяет загружать геометрические модели в стандартном формате IGES или в формате системы Cimatron. После задания главного направления разъема оснастки система выполнит расчет линий разъема и разделит поверхности модели на наборы формообразующих поверхностей. Если какие-то поверхности остались неразделенными, то это означает, что в данном направлении они не разделяются и надо задать дополнительное направление разъема. Подобные действия производятся до тех пор, пока неразделенных поверхностей не останется (рис. 2). На основе этой информации менеджер проекта может оценить сложность и конструкцию будущей оснастки. Кроме того, система автоматически рассчитает объем и массу детали, площадь ее поверхностей и проецированную площадь поверхностей, что позволит оценить усилие замыкания формы. Автоматическое получение любых сечений модели и простановка всех необходимых размеров дает возможность определить габариты формующего блока и оснастки в целом. Для уточнения конструкции могут применяться системы анализа различных технологических процессов изготовления изделий (литье, штамповка, ковка и др.), например Moldflow или MSC.Superforge. Наличие всех этих данных дает возможность сделать правильный выбор модели формующей машины из имеющихся на предприятии.
Большое значение при отработке исходных данных на технологичность имеют величины углов уклона поверхностей и отслеживание изменений исходных данных. Анализ углов уклона QuickConcept производит автоматически, что позволяет своевременно определить зоны поднутрений и вертикальные стенки. Если заказчик откорректирует исходные данные и перешлет их исполнителю, система автоматически скорректирует все соответствующие модели. В случае возникновения у исполнителя вопросов относительно исходных данных, можно пометить на экране проблемные элементы и рядом записать текст вопроса. Возможность общения с заказчиком через Интернет в режиме online (все манипуляции с моделью заказчик и исполнитель видят одновременно, а протокол общения сохраняется) делает согласование исходных данных однозначным.
Исходными данными для технологической подготовки и планирования производства служат спроектированные в подсистеме QuickSplit формообразующие детали оснастки. Ключевыми здесь являются определение необходимых технологических операций и видов оборудования (фрезерного, электроэрозионного и др.), графическая конструкторская (чертежи) и технологическая (операционные эскизы, карты наладки) документация, расчетное время изготовления деталей и другая информация, формируемая подсистемами CAD/CAM Cimatron. Еще одна группа исходных данных содержит информацию о спроектированных электродах, которые используются для прошивной электроэрозионной обработки деталей оснастки. Эти электроды проектируются в подсистеме QuickElectrode (рис. 3). Разработка маршрутно-операционных технологических процессов и другой текстовой технологической документации (в соответствии с отечественными стандартами) может затем производиться в среде PDM SmarTeam.
Как было отмечено выше, повышение производительности работ требует повышения уровня специализации, что ведет к широкому применению стандартных решений. Наряду с применением современных технологий и оборудования с ЧПУ это позволяет снизить издержки на содержание большого штата рабочих-универсалов, производственных площадей и универсального обрабатывающего оборудования, а также обеспечить более высокий уровень унификации. В результате повышается взаимозаменяемость оснастки и инструмента, что приводит к повышению гибкости производства в целом. Вместе с тем в период развития кооперации (длительность которого зависит в первую очередь от уровня развития соответствующего сегмента и инфраструктуры рынка) предприятия с помощью средств Cimatron могут и самостоятельно изготавливать все необходимые детали и сборочные единицы.
Проектирование конструкции оснастки может выполняться в одном из специализированных приложений CAD/CAM Cimatron — в подсистеме MoldBase3D (рис. 4), в которой на выходе автоматически формируются спецификации для заказа стандартных деталей и конструктивных элементов по каталогам различных производителей. Эти каталоги деталей и узлов со всеми их параметрами, стоимостью и сроками поставки можно вести в PDM SmarTeam.
При изготовлении и сборке деталей большое значение имеет контроль качества обработки, проводимый в CAD/CAM Cimatron. Этот контроль выполняется подсистемой Verifier и обеспечивает формирование и просмотр на экране реалистичной цветовой карты распределения припуска, остающегося после обработки детали на станке с ЧПУ. Таким образом, еще до выхода на станок можно получить детальное представление о качестве выполняемой обработки.
На практике важен не только контроль качества обработки, проводимый методами компьютерного моделирования, но и сравнительный контроль качества произведенных изделий относительно их исходных геометрических моделей. Эффективное решение этой задачи обеспечивает использование подсистемы ReEnge CAD/CAM Cimatron, позволяющей на основе динамического обмера изделия получить его геометрическую модель. Обмер может быть выполнен на координатно-измерительной машине или с помощью измерительной головки, устанавливаемой в шпиндель фрезерного станка с ЧПУ. Результаты сканирования накладываются в ReEnge на исходную геометрическую модель изделия, что дает возможность выявить все отклонения.
Таким образом, применение рассмотренных выше специализированных решений (в отличие от применения только универсальных CAD/CAM-систем) дает предприятиям возможность решать весь комплекс задач — не только проектно-технологических, но и организационно-производственных. Кроме того, это позволит отечественным предприятиям достичь мирового уровня производительности при проектировании и подготовке производства сложной формообразующей оснастки и инструмента. Рассмотренные решения и соответствующие программные средства на российском рынке представляет компания «Би Питрон», имеющая большой практический опыт реализации сложных технических проектов компьютеризации машиностроительных предприятий.
«САПР и графика» 5'2001
