Кутин Андрей Анатольевич д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Технология машиностроения»
Лекции – 40 часов Практические занятия – 20 часов Лабораторные работы – 20 часов Домашнее задание Экзамен
Шишов О.В. Современные технологии промышленной автоматизации. М.: Берлин, Директ-Медиа, 2015, 368 с. Zude Zhou, Shane Xie, Dejun Chan. Fundamentals of Digital Manufacturing Science. Springer, 2012, 365 p. С.Г.Селиванов, М.Б.Гузаиров, А.А.Кутин Инноватика : Учебник для вузов., М., Машиностроение, 2013. -640 с. Статьи из журнала «САПР и графика» тематическое приложение «Машиностроение»
Цель и задачи курса. Основные понятия и определения.
Основными задачами изучения дисциплины являются: изучение концепции информационной поддержки жизненного цикла изделий, изучение принципов построения, возможностей, преимуществ и недостатков основных отечественных и зарубежных систем автоматизации производства, освоение методики сквозного автоматизированного конструирования изделий, проектирования технологических процессов изготовления и цифрового производства, формирование навыков компоновки производственных групп цифрового оборудования с помощью графического 3 D моделирования. формирование навыков проектирования автоматизированных рабочих мест цифрового машиностроительного производства.
В большинстве случаев под термином «цифровое производство» подразумевается информационная (электронная) модель высокотехнологичного производства, охватывающая основные направления перспективных производственных технологий, новых материалов и информационно-коммуникационного обеспечения. Эта модель включает в себя информацию обо всех процессах, протекающих на производстве, а также весь объем информации об изделии, который можно распределить по этапам жизненного цикла изделия: конструкторские и технологические данные ; производственные данные и данные о качестве; логистические данные; эксплуатационные данные; экономические данные.
CAD – Computer Aided Design – компьютерное конструирование CAE – Computer Aided Engineering – компьютерное проведение инженерных расчетов CAPP – Computer Aided Process Planning – компьютерное проектирование технологических процессов CAM – Computer Aided Manufacturing – компьютерное программирование станков с ЧПУ
CRM (Customer Relationship Management) - система управления взаимоотношениями с клиентами SCM (Supply Chain Management) - система управления цепочкой поставок как внутри предприятия, так и за его пределами MES ( Manufacturing Execution System) — исполнительная система производства IETM — ( Interactive Electronic Technical Manual ) - ИЭТР — интерактивные электронные технические руководства
Project Management Manufacturing Resource Planning – управление проектами и ресурсами Configuration Management (CM) – управление конфигурацией Integrated Logistic Support (ILS) – интегрированная логистическая поддержка Интегрированная информационная среда – совокупность распределенных баз данных, содержащих сведения об изделиях, производственной среде, ресурсах и процессах предприятия Электронный документ – структурированный набор данных, включающий в себя заголовок, содержательную часть и электронно-цифровую подпись
PDM-система (Product Data Management) — система управления данными об изделии PLM - система (Product Lifecycle Management) – система, реализующая технологию управления жизненным циклом изделий MRP II (Manufacturing Resource Planning) – управление производственными ресурсами (планирование производства, логистика, управление финансами и др.) ERP (Enterprise Resource Planning) – управление ресурсами предприятия
«Индустрия 1.0»: механизация: замена мускульной силы на энергию пара 1784 г. «Индустрия 2.0»: электрификация: внедрение конвейерного производства 1870 г. «Индустрия 3.0»: автоматизация: внедрение роботизированных систем с ЧПУ 1969 г. «Индустрия 4.0»: «умное производство» сегодня
В настоящее время исследования по прогнозированию создания цифровых производств ускоренными темпами развиваются в США в Американском оборонном исследовательском агентстве (DARPA), в Германии в Фраунхоферском институте автоматизации и организации производства (IFF, г.Магдебург), в Нидерландах в компании Oce Technologies и других научных центрах. Компанией Siemens разработана программа “Industry 4.0”, в КНР программа «Производство 2025»,которые определяют основную концепцию развития цифровых производств. В Российской Федерации также проводятся аналогичные исследования, но пока без системной увязки всех технологий и процессов, реализуемых в цифровом производстве
Основной целью построения информационной модели производства является установление количественных и логических связей между переменными, характеризующими состояние контролируемых показателей деятельности предприятия и его участков. Под этими переменными понимаются параметры изделия (конструкторские данные), контролируемые параметры технологических процессов, производственные данные (информация, связанная с обработкой, сборкой, транспортированием, хранением изделий). Разработка информационной модели машиностроительного предприятия заключается в тщательном исследовании реальных информационных потоков в производстве, алгоритмов переработки информации и объектов автоматизации с целью совершенствования информационной системы, выбора технических средств механизации и разработки принципов автоматизированной системы управления предприятием
Цифровой макет предприятия определяет информационные связи между элементами производственной системы предприятия при выполнении производственной программы, которые используются при структурном моделировании технологической, транспортной и других подсистем. На рисунке приведен пример цифрового макета предприятия, на котором стрелочками обозначены логистические связи элементов технологической и транспортной подсистем, возникающие при производстве конкретного издели я.
Компьютеризация подготовки производства
Уровень цифрового проникновения Высокий Низкий 1970 Производство Проектирование Автоматизация проектирования и производства 1980 1990 2000 2010 2020 Снабжение Производство Проектирование Автоматизированное конструирование и производство Маркетинг Снабжение Производство Проектирование Электронное создание продукта Логистика Сервисное сопровождение Маркетинг Снабжение Производство Проектирование Цифровые двойники и совместное проектирование Продажи Логистика Сервисное сопровождение Маркетинг Снабжение Производство Проектирование Совместное управление жизненным циклом и цифровой облачный бизнес
создание всего технологического процесса или отдельных операций и переходов; поиск и выбор режущего и вспомогательного инструмента, оборудования, стандартной и универсальной оснастки из соответствующих библиотек; генерацию по электронному маршруту маршрутных карт движения изделий (заготовок, полуфабрикатов, деталей); процедуры электронного согласования моделей, чертежей, эскизов, документов и маршрутов; процедуры проведения изменений; получение сводной информации по используемым материалам для изготовления изделий; проектирование чертежей оснастки; разработку управляющих программ станков ЧПУ основного и вспомогательного производства.
В целом задача автоматизации подготовки производства заключается в том, чтобы обеспечить создание цифровых образов изделий, их прототипов, чертежей и документации, формирование программ для станков с ЧПУ, автоматизированных и автоматических технологических линий, раскроя листового металла, подбора заготовок, а также данных для расчёта трудозатрат на изготовление деталей. Виртуальный образ детали, созданный с помощью информационных технологий и программных инструментов, должен быть автоматически описан в файлах-спецификациях и воплощаться в чертежи. В свою очередь цифровые чертежи и трёхмерные цифровые описания деталей должны служить исходными данными для программ управления оборудованием и различных экономико-производственных расчётов.
внедрить в технических подразделениях предприятия единую технологию проектирования и подготовки производства; внедрить технологию управления инженерными данными, конфигурациями изделий в единой базе данных предприятия; осуществить подключение пользователей автоматизированных подразделений к локальной или корпоративной вычислительной сети; внедрить систему электронного технического документооборота и управления потоком работ в процессах конструкторско-технической подготовки производства; обеспечить обучение или переподготовку персонала; произвести техническое перевооружение автоматизируемых подразделений;
№ Фирма разработчик САПР Основные продукты Стоимость, млн. долл. США 1 Dassault Systemes (France/USA) CATIA ENOVIA (PDM) Solid Works 2614.0 2 Autodesk (USA) Autоdesk Inventor AutoCAD 360 Delcam 2312.2 3 Siemens PLM (Germany/USA) NX Solid Edge Team center ( PDM) 1768.4 4 PTC (USA) Creo Parametric Creo Simulation 1 257.2
№ Фирма разработчик САПР Основные продукты Стоимость, млн. рублей 1 Аскон Компас 3 D Лоцман Вертикаль 983.0 2 Топ-системы T-Flex 3D T-Flex DOCs 700.2 3 ЛЕДАС Компоненты к зарубежным САПР Нет данных 4 Нонософт Нано CAD Нет данных
Система класса ERP - это корпоративная информационная система для автоматизации планирования, учета, контроля и анализа всех основных бизнес-процессов и решения бизнес задач в масштабе предприятия. ERP-система помогает интегрировать все отделы и функции компании в единую систему, при этом все департаменты работают с единой базой данных и им проще обмениваться между собой разного рода информацией. ERP система включает в себя различные функциональные модули: бухгалтерский и налоговый учет, управление складом, транспортировками, кадровый учет, управление взаимоотношениями с клиентами. Различные программные модули позволяют заменить устаревшие разрозненные информационные системы по управлению логистикой, финансами, складом, проектами. Вся информация хранится в единой базе данных, откуда она может быть в любое время получена по запросу
Формулирует стратегические цели и долгосрочные пути развития компании в виде мероприятий (проектов) по отношению к внешней (поставщики, клиенты) и внутренней (маркетинг, закупки, производство, продажи) среде. Распределяет ответственность структурных подразделений компании за инвестиции, прибыль, доходы и расходы, позволяет точно спланировать финансовый результат и проконтролировать отклонение в его достижении по итогам периода. Определить, какие ресурсы, в каких объёмах и для чего расходуют подразделения компании. Связывает производимые расходы с достижением стратегических целей компании, например: объём продаж, прибыль, свободный денежный поток, стоимость компании.
С позиции менеджмента организации логистику можно рассматривать как стратегическое управление материальными потоками в процессе снабжения: закупки, перевозки, продажи и хранения материалов, деталей и готового инвентаря (техники и проч.). Понятие включает в себя также управление соответствующими потоками информации, а также финансовыми потоками. Логистика направлена на оптимизацию издержек и рационализацию процесса производства, сбыта и сопутствующего сервиса как в рамках одного предприятия, так и для группы предприятий.
Подсистема управления и учета персонала осуществляет: организацию найма персонала, организацию собеседования, оценки отбора и приема персонала, учет приема, перемещений, поощрений и увольнения работников, профессиональную ориентацию и организацию рационального использования персонала, управление занятостью, делопроизводственное обеспечение системы управления персоналом.
Планирование выпуска продукции в соответствии с планами продаж, проектами, заказами. Формирование производственных планов цехов по всей технологической цепочке создания продукции. Планирование потребностей в материалах, сырье, комплектующих, рабочей силе, оборудовании. Расчет плановых затрат на производство продукции и ее рентабельности. Оперативное планирование производства и диспетчирование. Производственный учет - учет движения материалов и покупных комплектующих, деталей и сборочных единиц в производстве. Учет фактических затрат на производство продукции и калькуляция ее фактической себестоимости. План/факт анализ производственной деятельности предприятия.
сокращение уровня страховых запасов; своевременность пополнения материально-технических ресурсов; повышение оборачиваемости оборотных средств; сокращение неликвидных запасов и числа неплановых закупок; повышение объемов производства и повышение эффективности эффективный контроль расхода материалов; повышение эффективности ценообразования; снижение трудозатрат на формирование бухгалтерской отчетности
Поддержка различных типов производств (сборочного, обрабатывающего и др.) и видов деятельности предприятий и организаций Поддержка планирования ресурсов по различным направлениям деятельности предприятия (а не только производства продукции). ERP-системы ориентированы на управление "виртуальным предприятием" (отражающим взаимодействие производства, поставщиков, партнеров и потребителей). В ERP-системах больше внимания уделено финансовым подсистемам. Повышенные требования к инфраструктуре Повышены требования к интегрируемости ERP-систем с приложениями, уже используемыми предприятием
SAP R/3 (24% в мире и 50% в России) Oracle Applications (14% в мире и 7% в России) Dynamics Ax компании Microsoft (11% в мире и 4% в России) 1С: Предприятие 8 (20% в России) Галактика (5% в России) T-Flex PLM Парус Cognos
CRM - прикладное программное обеспечение для организаций, предназначенное для автоматизации стратегий взаимодействия с заказчиками (клиентами), в частности, для повышения уровня продаж, оптимизации маркетинга и улучшения обслуживания клиентов путём сохранения информации о клиентах и истории взаимоотношений с ними, установления и улучшения бизнес-процессов и последующего анализа результатов Основной целью внедрения, как правило, ставится увеличение степени удовлетворённости клиентов за счёт анализа накопленной информации о клиентском поведении, регулирования тарифной политики, настройки инструментов маркетинга Основные продуценты Salesforce.com (14 %), SAP (12,9 %) и Oracle (11,1 %) [
Управление продажами (SFA — Sales Force Automation ) Управление маркетингом Управление клиентским обслуживанием и колл-центрами Стандартная функциональность CRM-системы включает в себя базу данных по продуктам, услугам и ценам компании, информацию о состоянии рынка и конкурентах; систему планирования деятельности; модули управления контактами, управления оперативными взаимодействиями с клиентами, управления заключенными сделками и потенциальными сделками; содержит инструменты для проведения телемаркетинга, генерации отчетов; обеспечивает автоматическую подготовку коммерческих предложений, позволяет проводить анализ и сегментацию целевой аудитории, создавать списки потенциальных клиентов и распределять их между торговыми представителями, планировать проведение маркетинговых кампаний и исследований и анализировать их результаты.
Операционный CRM — регистрация и оперативный доступ к первичной информации по событиям, компаниям, проектам, контактам Аналитический CRM — отчётность и анализ информации в различных разрезах (анализ результатов маркетинговых мероприятий, анализ эффективности продаж в разрезе продуктов, сегментов клиентов, регионов и др.). Коллаборативный CRM — уровень организации тесного взаимодействия с конечными потребителями, клиентами, вплоть до влияния клиента на внутренние процессы компании (опросы, для изменения качеств продукта или порядка обслуживания, веб-страницы для отслеживания клиентами состояния заказа, уведомление по SMS о событиях, связанных с заказом или лицевым счётом).
Концепция построения системы управления жизненным циклом изделия на примере системы T-Flex PLM +
Офисный (канцелярский) документооборот (Workflow) Управление взаимоотношениями с клиентами ( CRM ) Управление проектами (PM) Технический документооборот ( PDM ) Конструкторско-технологическая подготовка производства (CAD+CAPP) Оперативно-календарное планирование ( MES ) Управление ТО и ремонтом оборудования Учётная (складская) система Собственные информационные системы Пользователи и доступ Файлы Почта Архив документов Отчёты Поиск Бизнес-процессы Администрирование Пользователи и доступ Файлы Почта Архив документов Отчёты Поиск Бизнес-процессы Администрирование Пользователи и доступ Файлы Почта Архив документов Отчёты Администрирование Пользователи и доступ Файлы Почта Архив документов Отчёты Поиск Бизнес-процессы Администрирование Пользователи и доступ Файлы Почта Архив документов Отчёты Поиск Бизнес-процессы Администрирование Файлы Архив документов Отчёты Пользователи и доступ Файлы Почта Архив документов Отчёты Поиск Бизнес-процессы Администрирование Пользователи и доступ Файлы Отчёты Поиск Бизнес-процессы Администрирование Пользователи и доступ Файлы Почта Архив документов Отчёты Поиск Бизнес-процессы Администрирование
Управление взаимоотношениями с клиентами ( CRM ) Управление проектами (PM) Оперативно-календарное планирование ( MES ) Управление ТО и ремонтом оборудования Учётная (складская) система Собственные информационные системы Пользователи и доступ Файлы Почта Архив документов Отчёты Поиск Бизнес-процессы Администрирование Пользователи и доступ Файлы Почта Архив документов Отчёты Администрирование Файлы Архив документов Отчёты Пользователи и доступ Файлы Почта Архив документов Отчёты Поиск Бизнес-процессы Администрирование Пользователи и доступ Файлы Отчёты Поиск Бизнес-процессы Администрирование Пользователи и доступ Файлы Почта Архив документов Отчёты Поиск Бизнес-процессы Администрирование Офисный (канцелярский) документооборот (Workflow) Технический документооборот ( PDM ) Конструкторско-технологическая подготовка производства (CAD+CAPP) Пользователи и доступ Файлы Почта Архив документов Отчёты Поиск Бизнес-процессы Администрирование
PLM
PLM
Газо-дизельная автономная электростанция ЗАО НПП «Интерэнерго» Редуктор конический ООО «Армтехстрой» Конвейер ОАО «НПО «СИБСЕЛЬМАШ» Блок привода ОАО «Анжеромаш» Консольно-поворотный механизм ОАО "Сибэлектротерм", г. Новосибирск Интерферометр ФГУП ЦКБ «Точприбор», г. Новосибирск
T-FLEX CAD AutoCAD Autodesk Inventor Solid Works Pro/E NX (Unigraphics) … Интеграция с CAD системами
PLM
PLM
PLM
PLM
PLM
PLM
PLM+ PLM
PLM PLM+
PLM PLM+
Процесс управления проектами представляется руководителю в простом и наглядном виде диаграммы Ганта
Отслеживание процесса реализации проекта на диаграмме Ганта
Управление подготовкой производства
PLM PLM+
PLM PLM+
Назначение Управление процессами обслуживания оборудования и других сложных промышленных объектов на всем периоде эксплуатации Решаемые задачи Разработка нормативной документации по ТОиР Формирование планов ТОиР Управление процессом ТОиР Формирование планово-отчётной документации по ТОиР
PLM PLM+
PLM PLM+
Создание собственных информационных систем, справочников, интерфейсов.
PLM+ PLM
