Основные этапы жизненного цикла промышленных изделий представлены на рисунке 1. Там же указаны основные типы автоматизированных систем, используемых в жизненном цикле изделий.
Рисунок 1 – Этапы жизненного цикла промышленных изделий и системы их автоматизации
Системы автоматизации, использующиеся на различных этапах ЖЦИ, весьма разнообразны и включают соответствующие программные компоненты:
· САЕ — Computer Aided Engineering (автоматизированные расчеты и анализ);
· CAD — Computer Aided Design (автоматизированное проектирование изделий);
· САМ — Computer Aided Manufacturing (автоматизированная технологическая подготовка производства);
· САРР — Computer Aided Process Planning (автоматизированное проектирование технологических процессов);
· СААР — Computer Aided Assembly Planning (автоматизированное проектирование процессов сборки);
· PDM — Product Data Management (управление проектными данными о продукте (изделии));
Современные САПР К (или системы CAD; CAE/CAD), обеспечивающие сквозное проектирование сложных изделий или, по крайней мере, выполняющие большинство проектных процедур, имеют модульную структуру. Модули различаются своей ориентацией на те или иные проектные задачи применительно к тем или иным типам устройств и конструкций.
Системы САМ призваны решать отдельные задачи проектирования ТП (построение операций; выбор оборудования, инструмента; оснастки и т.п.), а также обеспечивать подготовку управляющих программ для станков с ЧПУ. Модули системы САМ часто входят в состав развитых (интегрированных) САПР, называемых системами CAD/CAM, или CAE/CAD/CAM. Основные функции современных систем САМ сосредоточены, в основном, на автоматизации подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ.
Проектирование ТП изготовления деталей обеспечивают системы САРР, а сборки — системы СААР. Системы САРР и СААР могут входить в интегрированные САПР, например, системы CAE/CAD/CAM/ САРР.
Для решения проблем совместного функционирования компонентов САПР различного назначения применяют системы управления проектными данными об изделии – системы PDM. Они либо входят в состав модулей конкретной САПР, либо имеют самостоятельное значение и могут работать совместно с разными САПР, например, CAD/CAM/CAPP/PDM.
Функции управления на промышленных предприятиях выполняют автоматизированные системы на нескольких иерархических уровнях. Автоматизацию управления на верхних уровнях от корпорации (производственных объединений предприятий) до цеха осуществляют системы ERP или MRP-2.
Наиболее развитые системы ERP выполняют различные бизнес-функции, связанные с планированием производства, закупками, сбытом продукции, анализом перспектив маркетинга, управлением финансами, персоналом, складским хозяйством, учетом основных фондов и т.п. Системы MRP-2 ориентированы, главным образом, на функции, непосредственно связанные с производством. Они контролируют и используют данные, характеризующие состояние технологического оборудования и протекание ТП. Их чаще всего называют системами промышленной автоматизации. Для выполнения диспетчерских функций (сбора и обработки данных о состоянии оборудования и ТП) и разработки программного обеспечения для встроенного оборудования в состав рассматриваемых систем вводят систему SCADA. Для непосредственного программного управления технологическим оборудованием используют системы 1NC на базе контроллеров (специализированных компьютеров, называемых промышленными), встроенных в технологическое оборудование.
На этапе реализации продукции выполняют функции управления отношениями с заказчиками и покупателями, проводят анализ рыночной ситуации, определяют спрос на планируемые к выпуску изделия. Эти задачи решают с помощью систем CRM. Маркетинговые функции и управление обслуживанием иногда возлагают на систему S&SM.
На этапе эксплуатации применяют специализированные компьютерные системы, для проведения ремонта, контроля и диагностики эксплуатируемых изделий. Обслуживающий персонал может использовать интерактивные учебные пособия и технические руководства, а также программы автоматизированного поиска неисправностей, средства дистанционного консультирования и программы автоматизированного заказа деталей взамен отказавших. Функции некоторых автоматизированных систем часто перекрываются. В частности, это относится к системам ERP и MRP-2. Управление маркетингом может быть «поручено» как системе ERP, так и системе CRM или S&SM.
На решение оперативных задач управления проектированием, производством и маркетингом ориентированы системы MES. Они близки по некоторым выполняемым функциям к системам ERP, PDM, SCM, S&SM и отличаются от них оперативностью, принятием решений в реальном времени, причем важное значение придается оптимизации этих решений с учетом текущей информации о состоянии оборудования и процессов.
Перечисленные автоматизированные системы могут работать автономно, и в настоящее время так обычно и происходит. Однако эффективность автоматизации будет заметно выше, если данные, генерируемые в одной из систем, будут доступны другим системам, поскольку принимаемые в них решения станут более обоснованными.
Система не должна разрабатываться как замкнутая, в противном случае теряется возможность ее совершенствования и интеграции с другими системами.
Интегрированной автоматизированной системой называют совокупность двух или более взаимосвязанных автоматизированных систем, в которой функционирование одной из них зависит от результатов функционирования другой (других) так, что эту совокупность можно рассматривать как единую автоматизированную систему. Принцип интеграции исключительно важен для САПР и определяет одно из основных направлений их развития и совершенствования.
Под интегрированными понимают конструкторско-технологические САПР, осуществляющие комплексное проектирование изделия и технологической среды его производства. Уровень интеграции систем различен. К интегрированным относят системы CAD/CAM, CAE/CAD/CAM, CAE/CAD/CAPP и т.д.
Другим важнейшим аспектом принципа интеграции является объединение САПР с другими автоматизированными системами, обеспечивающими автоматизацию поддержки решений не только на производственно-технологических, но и на иных этапах ЖЦИ в рамках концепции CALS-технологий. К таким можно отнести, например CAE/CAD/CAM/CAPP/PDM или САЕ/САD/САМ/САРР/РDМ/РLМ-системы.
Чтобы достичь должного уровня взаимодействия промышленных автоматизированных систем, требуется создание единого информационного пространства не только на отдельных предприятиях, но и, что более важно, в рамках объединения предприятий.
Единое информационное пространство обеспечивается благодаря унификации, как формы, так и содержания информации о конкретных изделиях на различных этапах их жизненного цикла.
Унификация формы достигается использованием стандартных форматов и языков представления информации в межпрограммных обменах и при документировании.
Унификация содержания, понимаемая как однозначная правильная интерпретация данных о конкретном изделии на всех этапах его жизненного цикла, обеспечивается разработкой онтологии (метаописаний) приложений, закрепляемых в прикладных CALS-пpoтоколах.
Унификация перечней и наименований сущностей, атрибутов и отношений в определенных предметных областях является основой для единого электронного описания изделия в CALS-пространстве.
Контрольные вопросы:
1. Перечислите основные этапы жизненного цикла промышленных изделий?
2. Дайте расшифровку аббревиатуре САЕ?
3. Дайте расшифровку аббревиатуре CAD?
4. Дайте расшифровку аббревиатуре САМ?
5. Дайте расшифровку аббревиатуре САРР?
6. Дайте расшифровку аббревиатуре СААР?
7. Дайте расшифровку аббревиатуре PDM?
8. Дайте расшифровку аббревиатуре PLM?
9. Дайте расшифровку аббревиатуре ERP?
10. Дайте расшифровку аббревиатуре MRP-2?
11. Дайте расшифровку аббревиатуре MES?
12. Дайте расшифровку аббревиатуре SCM?
13. Дайте расшифровку аббревиатуре SCADA?
14. Дайте расшифровку аббревиатуре CNC?
15. Дайте расшифровку аббревиатуре CRM?
16. Дайте расшифровку аббревиатуре S&SM?
17. Дайте расшифровку аббревиатуре СРС?
18. Какие системы автоматизации относятся к САПР?
19. Что такое интегрированная автоматизированная система?
20. Приведите примеры интегрированных САПР?
21. Приведите примеры объединение САПР с другими автоматизированными системами?
