Автоматизация на предприятии: долгий путь к успеху

Светлана Молочных

Архитектура КАСПП

История наших взаимоотношений

Описание компонентов в реальности

Трудности

Отправные точки

Экономическая эффективность

Вопрос о том, насколько полезна больному шоковая терапия, не нашел однозначного ответа в медицине. В других областях он также не решен. Представьте ситуацию, когда на крупном промышленном предприятии начинается внедрение новых технологий. Это длительный, сложный и психологически трудный процесс. Удачна ли приведенная аналогия — судите сами. А успех выхода из этой ситуации напрямую зависит от общих усилий специалистов предприятия и компании — системного интегратора.

Причины, по которым предприятие начинает процесс автоматизации, известны. Они, как правило, мотивированы экономически и связаны с положением предприятия на рынке, необходимостью зарабатывать прибыль, развиваться и адаптироваться к переменам. Для обеспечения такой мобильности необходима активизация производственного и управленческого процессов, включающая:

• сокращение сроков разработки и выпуска изделий;
• расширение ассортимента выпускаемой продукции;
• возможность быстрого перехода на выпуск новых товаров;
• сокращение документооборота и затрат времени на подготовку и обработку документации;
• экономичное использование материалов и др.

Решению этих и других задач способствует современное программное обеспечение, которое внедряется на предприятии. Ниже мы рассмотрим комплекс автоматизированных систем подготовки производства (КАСПП).

Архитектура КАСПП

Любой комплекс автоматизированных систем подготовки производства выполняет ряд определенных функций, главными из которых являются:

1. концептуальный дизайн изделия, включающий поиск основной идеи, компоновку, предварительный расчет характеристик и конструктивных параметров, а также дизайн внешнего вида изделия;
2. проектно-конструкторская разработка, конструирование деталей, узлов и изделий;
3. технологическая подготовка производства, включающая разработку технологического процесса, конструирование оснастки и инструмента.

Далее следуют изготовление изделия, испытания и необходимые исследования, а также сертификация качества (рис. 1).

В идеальном варианте предприятию требуется не только автоматизация соответствующих этапов АСТПП. Конечной целью автоматизации работы предприятия является интеграция и взаимодействие всех его подразделений как единого механизма. Задача не сводится к оснащению отделов конструкторов и технологов соответствующей техникой и программными продуктами. Переходя от меньшего к большему и от простого к сложному, следует организовать работу конкретных отделов и групп так, чтобы результаты их труда могли успешно использоваться другими, в том числе неконструкторскими подразделениями предприятия. Необходимы свободный обмен данными в масштабах всего предприятия и связь с филиалами, поставщиками, партнерами из других городов и из-за рубежа. Эта задача может быть решена путем использования Internet/Intranet. Отсюда вполне очевидна другая сторона медали. Предлагаемые предприятию системы должны иметь не только лучшее соотношение цены и качества. Грамотно подобранные системы помимо четкого выполнения своих функциональных задач должны успешно работать «в команде», хорошо взаимодействовать с уже имеющимся ПО, чтобы объединить разобщенные ранее участки в единую информационную среду предприятия.

В настоящее время на рынке представлено достаточное количество различных промышленных систем, в том числе CAD/CAM. Это многообразие позволяет выбирать системы с учетом особенностей производственного процесса конкретного предприятия. Сделать правильный выбор и «оживить» созданный механизм можно только при условии взаимодействия предприятия, проводящего у себя автоматизацию, и компании — системного интегратора, выполняющей данный заказ.

Компания «Диал Инжиниринг» разработала проект создания сквозного цикла технической подготовки производства изделий. В настоящее время проводятся его поэтапное внедрение и адаптация на различных промышленных предприятиях. Одно из таких предприятий-заказчиков — ОАО «Мотовилихинские заводы» (г. Пермь).

История наших взаимоотношений

Реализация проекта для ОАО «Мотовилихинские заводы» включала несколько последовательных этапов.

1. 1996 год — первое знакомство специалистов «Диал Инжиниринг» с предприятием, в ходе которого наметились перспективы дальнейшего сотрудничества и общие черты будущего проекта, начался выбор систем. Имевшиеся в тот период на рынке системы САПР не могли решить все поставленные предприятиями задачи. Как уже говорилось выше, несколько сапровских мест для конструкторов «погоды не делают».
2. 1998 год — начата разработка проекта по созданию комплекса систем технической подготовки производства, включающего выбор подходящих CAD/CAM/CAE и их тестирование.
3. 1999 год — поставка программного обеспечения и необходимых аппаратных средств.
4. 2000 год — подготовка решений по КАСПП, включающая разработку эксплуатационной документации (инструкции для пользователей, системная администрация и др.), обучение пользователей и сервисное обслуживание.

Описание компонентов в реальности

Так комплекс автоматизированных систем технической подготовки производства получил реальное воплощение на ОАО «Мотовилихинские заводы». Для решения определенных задач было проведено внедрение прогрессивных систем CAD/CAM/CAE:

• 3D-система think3. Эта система выполняет необходимые конструкторские работы и таким образом дает возможность решать задачи, связанные с трехмерным и поверхностным моделированием, созданием сложных сборок, фотореалистическим отображением объектов, а также выполнением чертежно-конструкторской документации. think3 имеет все современные интерфейсы для обмена данными с другими системами. Возможен обмен с Microsoft Office через OLE и с Web-пользователями через Internet/Intranet.
• Интегрированная CAD/CAM/CAE-система Euclid3. Огромные функциональные возможности системы позволяют решать задачи концептуального проектирования, промышленного дизайна, детального проектирования, конструирования изделий из листового металла, технологической подготовки производства, в том числе разработки программ для станков с ЧПУ. Помимо этого система выполняет проектирование промышленных объектов и разработку чертежно-конструкторской документации. В данном проекте Euclid3 интегрирована в работу КАСПП как уже имеющаяся на предприятии система.
• AlphaCAM — система создания управляющих программ для станков с ЧПУ, позволяющая создавать программы для всех видов механообработки (токарной, 3- и 5-осевого фрезерования, электроэрозии, лазерной, газовой, плазменной обработки и др.). В AlphaCAM можно программировать обработку изделий из металла, дерева, керамики, пластмассы, композитных и других материалов. Большая библиотека постпроцессоров позволяет создавать программы для множества станков.
• NCSimul осуществляет редактирование и визуализацию программ для станков с ЧПУ в режиме «станок — приспособление — инструмент — деталь». Уникальной особенностью NCSimul является возможность редактирования управляющих программ непосредственно в процессе их выполнения. Система самостоятельно создает виртуальный образ станка с ЧПУ и визуализирует процесс обработки изделия, описанный в программе. Внедрение NCSimul позволяет выполнить отладку программ в короткие сроки, с большой экономией материала и более эффективным использованием станочного парка.
• DiaMeter — новое приложение к think3, выполняющее назначения полей допусков, создающее схемы размерных цепей и производящее их расчет методом полной взаимозаменяемости (минимума-максимума) и неполной взаимозаменяемости (теоретико-вероятностный) в трехмерных моделях и чертежах сборочных узлов, созданных с помощью think3. Программа дает возможность визуализировать результаты расчетов в табличной форме, внедрять значения предельных отклонений размеров в разрабатываемый документ и сохранять результаты в файле и базе данных.
• DiaMan — программный комплекс, разработанный специалистами «Диал Инжиниринг». Он обеспечивает автоматизацию технологической подготовки производства. По своему функциональному назначению представляет собой АСТПП. Комплекс обеспечивает поддержку ряда пользователей, занятых в процессе технологической подготовки производства.
• Программный продукт Samcef предназначен для решения расчетных задач методом конечных элементов. Используется в различных областях машиностроения, аэрокосмической и электротехнической промышленности, судостроении и энергетике. Основные модули Samcef позволяют решать целый ряд специфических расчетных задач: статический и динамический линейный анализ, анализ устойчивости, нелинейный температурный анализ, анализ переходных и гармонических процессов и др. Важным преимуществом Samcef является наличие двух специальных модулей, выполняющих анализ упругих элементов и динамический анализ ротора.

Вообще, получение сквозной технологии КАСПП является намного более сложной задачей, чем поставка на предприятие нескольких программных средств (рис. 2). Перечисленные элементы — всего лишь составные части целого. Их объединение в четко работающий механизм оказалось очень не простой задачей, решение которой достигается поэтапно.

Трудности

Предприятий, которые могут заявлять, что в любой момент с радостью возьмутся за внедрение у себя новых технологий, просто не существует. Даже если такое утверждение высказано, это, к сожалению, только намерение. Процесс внедрения встречает на своем пути ряд вполне объективных препятствий, которые можно разделить на три группы: финансовые, психологические и технические.

Невозможность приобретения того количества мест CAD/CAM, которое необходимо предприятию, как правило, обусловлена финансовыми трудностями. Обычно помимо мощной системы необходима «средняя» или «легкая» система для выполнения чертежей. Многие предприятия пришли к выводу о необходимости пакетов, управляющих информацией о разрабатываемых изделиях (PDM) и способных значительно увеличить стоимость проекта. Это препятствие было преодолено благодаря использованию системы think3, которая обладает функциональными возможностями мощных САПР, позволяет в единой среде выполнять чертежи и трехмерное моделирование, а также имеет встроенный PDM. Низкая стоимость лицензирования think3 и отсутствие большого первоначального взноса значительно уменьшают общую стоимость внедрения проекта для предприятия.

Психологические причины, препятствующие внедрению новых технологий, тоже стандартны: привычка к старым методам проектирования, отсутствие навыка работы с ПК, длительное использование разрозненных пакетов. Проблема была решена путем проведения серии курсов подготовки пользователей с подробным разъяснением наиболее сложных операций, консультаций специалистов по всем возникающим вопросам, встреч и семинаров. Хорошим стимулом послужил опыт пользователей систем с других предприятий. Конечно, многое зависит от личных взглядов и предпочтений. Готовых рецептов здесь нет, главное, что убеждает сильнее всего, — успешная работа систем и, как следствие, более быстрый и простой процесс проектирования и подготовки производства изделия.

Технические препятствия возникают всегда, особенно при выполнении крупных проектов. Поэтому к работе над проектом были привлечены квалифицированные специалисты, способные реально и быстро помочь пользователю найти «общий язык» с системами, понять их функционирование и возможности, ответить на все вопросы. Успешное внедрение новых технологий — это всегда результат совместных усилий специалистов предприятия и компании, для получения которого требуется определенное время.

Отправные точки

Первоначальный процесс внедрения и эксплуатации автоматизированной системы можно разбить на несколько этапов:

• приобретение программно-аппаратных средств;
• запуск программно-аппаратных средств;
• обучение сотрудников работе с этими средствами;
• освоение сотрудниками новой техники;
• создание базы данных стандартных и типовых элементов по специфике предприятия;
• разработка конструкторско-технологической документации в электронном виде в едином информационном пространстве;
• отработка технологии эксплуатации системы: организационное взаимодействие между подразделениями, изменение СТП РГ предприятия, перенос информации между составными модулями системы.

Все перечисленные этапы внедрения были выполнены и продолжают выполняться в настоящее время в рамках проекта. Их цель — создать надежный задел для повышения эффективности производства изделий и сокращения затрат времени и средств за счет внедрения автоматизированных систем.

Экономическая эффективность

Сразу сказать, насколько быстро внедрение новой технологии даст результат в денежном эквиваленте, очень сложно. Общие технико-экономические показатели эффективности могут быть следующие:

• сокращение продолжительности цикла «проектирование» — конструирование — технологическая подготовка производства» на 30-40%;
• снижение трудоемкости технической подготовки производства на 40-50%;
• снижение материалоемкости изделий на 60-75% (за счет автоматизации процесса отладки программ для станков с ЧПУ, что к тому же резко снижает процент брака);
• снижение затрат на производство изделия на 30-40%;
• обеспечение соответствия качества изделий, создаваемых на предприятии, международным стандартам;
• подготовка основных условий для сертификации предприятия на соответствие ИСО 9000, 9001.

Однако следует реально смотреть на вещи и понимать, что такого результата можно достичь только по прошествии определенного времени. Органичное внедрение автоматизированных систем в структуру предприятия предполагает период их промышленной эксплуатации.

***

Специалисты компании «Диал Инжиниринг» уверены в надежности предложенных технических решений. Программные продукты, включенные в проект, имеют все перспективы для дальнейшего развития. Компания — разработчик САПР think3 выпускает ежегодно по две новые версии системы. Ядро системы на языке С++ позволяет пользователям создавать собственные приложения — в зависимости от потребностей производства. Специалисты «Диал Инжиниринг» также разрабатывают приложения, отвечающие потребностям российских предприятий.

Не будем оспаривать выводы профессионалов в других областях, но в данном случае очевидно, что проект автоматизации в масштабах предприятия требует постепенного выполнения. Скорость его внедрения ограничена целым рядом объективных причин, многие из которых были перечислены выше. Однако, имея желание и потребность работать на мировом уровне промышленных технологий, можно добиться хороших результатов. Стимулом здесь выступает необходимость производить качественную продукцию в короткие сроки и с минимальными затратами.

«САПР и графика» 12'2000