Komputerowe systemy zintegrowanej produkcji (CIM) są naturalnym etapem rozwoju technologii informatycznych w zakresie automatyzacji procesów produkcyjnych, związanych z integracją elastycznej produkcji i jej systemów zarządzania. Historycznie pierwszym rozwiązaniem w rozwoju systemów sterowania urządzeniami procesowymi była technologia sterowania numerycznego (NC), czyli sterowanie numeryczne. Podstawą automatyzacji procesów produkcyjnych była zasada maksymalnej możliwej automatyzacji, prawie całkowicie wykluczająca udział człowieka w zarządzaniu produkcją. Pierwsze systemy bezpośredniego sterowania numerycznego (DNC) umożliwiły komputerowi przesyłanie danych programu do sterownika maszyny bez interwencji człowieka. W warunkach dynamicznej produkcji maszyny i jednostki o sztywnej funkcjonalnej strukturze i układzie zastępowane są elastycznymi systemami produkcyjnymi (Flexible Manufacturing System – FMS), a później – rekonfigurowalnymi systemami produkcyjnymi (Reconfigurable Manufacturing System – RMS). Obecnie trwają prace nad stworzeniem rekonfigurowalnych branż i przedsiębiorstw (rekonfigurowalnych przedsiębiorstw).

Rozwój skomputeryzowanego zarządzania produkcją został wdrożony w kilku obszarach zarządzania, takich jak planowanie zasobów produkcyjnych, księgowość, marketing i sprzedaż, a także w rozwoju technologii wspierających integrację systemów CAD/CAM/CAPP zapewniających techniczną produkcję przygotowanie. Systemy informatyczne tej klasy znacznie różniły się od systemów automatyki w systemy techniczne Trudne do sformalizowania i niesformalizowane zadania zarządzania produkcją, panujące w złożonych systemach produkcyjnych i gospodarczych, nie mogły być rozwiązane bez udziału człowieka. Pełnego potencjału informatyzacji systemów produkcyjnych nie da się osiągnąć bez integracji wszystkich segmentów zarządzania produkcją. W praktyce postawiło to zadanie ogólnej integracji procesów produkcyjnych z innymi systemami informatycznymi zarządzania przedsiębiorstwem. Zaistniała potrzeba możliwości przesyłania danych przez różne moduły funkcjonalne systemu sterowania produkcją, unifikacji głównych elementów zintegrowanego zautomatyzowanego systemu sterowania produkcją. Zrozumienie tego doprowadziło do powstania koncepcji skomputeryzowanej zintegrowanej produkcji (CIM), której wdrożenie wymagało opracowania całej linii technologii komputerowych w systemach zarządzania produkcją opartych na zasadach integracji.

Główna różnica między zintegrowaną automatyzacją produkcji a skomputeryzowaną zintegrowaną produkcją polega na tym, że zintegrowana automatyzacja jest bezpośrednio związana z technicznymi procesami produkcyjnymi i obsługą urządzeń. Zautomatyzowane systemy kontroli procesu są przeznaczone do wykonywania montażu, obróbki materiałów i kontroli procesów produkcyjnych przy niewielkiej lub żadnej ingerencji człowieka. CIM obejmuje wykorzystanie systemów komputerowych do automatyzacji nie tylko procesów głównych (produkcyjnych), ale również wspomagających, takich jak np. procesy informacyjne, zarządcze w obszarze finansowo-gospodarczym, procesy decyzyjne projektowe i zarządcze.

Pojęcie skomputeryzowanej zintegrowanej produkcji (CIM) oznacza nowe podejście do organizacji i zarządzania produkcją, którego nowość polega nie tylko na wykorzystaniu technologii komputerowej do automatyzacji procesów i operacji technologicznych, ale także na tworzeniu zintegrowanej informacji środowisko do zarządzania produkcją. W koncepcji CIM szczególną rolę odgrywa zintegrowany system informatyczny, którego kluczowymi funkcjami są automatyzacja procesów projektowania i przygotowania produkcji wyrobów oraz funkcje związane z zapewnieniem integracji informacyjnej procesów technologicznych, produkcyjnych i procesy zarządzania produkcją.

Skomputeryzowana zintegrowana produkcja integruje następujące funkcje:

• przygotowanie projektu i produkcji;
• planowanie i produkcja;
• zarządzanie dostawami;
• zarządzanie zakładami produkcyjnymi i warsztatami;
• zarządzanie systemami transportowymi i magazynowymi;
• systemy zapewniania jakości;
• systemy marketingowe;
• podsystemy finansowe.

W ten sposób skomputeryzowana zintegrowana produkcja obejmuje całe spektrum zadań związanych z rozwojem produktu i działalnością produkcyjną. Wszystkie funkcje są realizowane za pomocą specjalnych modułów oprogramowania. Dane wymagane do różnych procedur są swobodnie przesyłane z jednego modułu programu do drugiego. CIM korzysta ze wspólnej bazy danych, która umożliwia, za pośrednictwem interfejsu, zapewnienie użytkownikom dostępu do wszystkich modułów procesów produkcyjnych i powiązanych funkcji biznesowych, które integrują zautomatyzowane segmenty firmy lub zakładu produkcyjnego. Jednocześnie CIM ogranicza i praktycznie eliminuje zaangażowanie człowieka w produkcję, a tym samym pozwala przyspieszyć proces produkcyjny oraz zmniejszyć wskaźnik awarii i błędów.

Istnieje wiele definicji CIM. Najbardziej kompletną z nich jest definicja Stowarzyszenia Zautomatyzowanych Systemów Komputerowych (CASA/SEM), które opracowało koncepcję skomputeryzowanej zintegrowanej produkcji. Stowarzyszenie definiuje CIM jako integrację wspólnego przedsiębiorstwa produkcyjnego z filozofią zarządzania, która poprawia wydajność organizacyjną i ludzką. Dan Appleton, prezes Dacom Inc., uważa CIM za filozofię sterowania procesami.

Skomputeryzowana zintegrowana produkcja jest traktowana jako holistyczne podejście do działalności przedsiębiorstwa produkcyjnego w celu optymalizacji procesów wewnętrznych. To podejście metodologiczne dotyczy wszystkich działań, od projektowania produktu do serwis pogwarancyjny w sposób zintegrowany z wykorzystaniem różnych metod, narzędzi i technologii w celu osiągnięcia lepszej produkcji, obniżonych kosztów, dotrzymania zaplanowanych terminów dostaw, poprawy jakości i ogólnej elastyczności systemu produkcyjnego. Przy tak holistycznym podejściu aspekty ekonomiczne i społeczne są równie ważne jak aspekty techniczne. CIM obejmuje również obszary pokrewne, w tym automatyzację procesów całkowitego zarządzania jakością, reorganizację procesów biznesowych, inżynierię równoległą, przepływ pracy, planowanie zasobów przedsiębiorstwa i elastyczną produkcję.

Dynamiczna koncepcja przedsiębiorstwa produkcyjnego w zakresie rozwoju skomputeryzowanych zintegrowanych systemów produkcyjnych uwzględnia środowisko produkcyjne przedsiębiorstwa jako zespół aspektów, w tym:

• cechy środowiska zewnętrznego przedsiębiorstwa. Cechy takie jak globalna konkurencja, troska o środowisko, wymagania dla systemów sterowania, skrócenie cyklu produkcyjnego, innowacyjne sposoby wytwarzania wyrobów oraz konieczność szybkiego reagowania na zmiany w otoczeniu zewnętrznym;
• wspomaganie decyzji, co determinuje potrzebę dogłębnej analizy i zastosowania metody specjalne za podejmowanie skutecznych decyzji zarządczych. W celu optymalnego rozłożenia inwestycji i oceny efektu realizacji złożone systemy w wirtualnej, rozproszonej geograficznie produkcji firma musi zatrudniać wysoko wykwalifikowanych specjalistów – grupę wsparcia decyzji. Tacy specjaliści muszą podejmować decyzje na podstawie danych uzyskanych ze środowiska zewnętrznego i systemu produkcyjnego, stosując podejścia do rozwiązywania problemów częściowo ustrukturyzowanych;
• hierarchia. Wszystkie procesy zarządzania w systemie produkcyjnym podzielone są na obszary automatyzacji;
• aspekt komunikacyjny. Odzwierciedla potrzebę wymiany danych między różne systemy oraz w utrzymywaniu globalnych połączeń komunikacyjnych i informacyjnych zarówno wzdłuż każdej pętli sterowania, jak i pomiędzy różne kontury;
• aspekt systemowy, który odzwierciedla sam system komputerowo zintegrowanej produkcji jako infrastrukturę leżącą u podstaw świadomości jednego zintegrowanego komputerowo środowiska przedsiębiorstwa.

Praktyczne doświadczenia w tworzeniu i eksploatacji nowoczesnego CIM pokazują, że system CIM powinien obejmować procesy projektowania, wytwarzania i marketingu produktów. Projektowanie powinno zaczynać się od badania warunków rynkowych, a kończyć na dostawie produktów do konsumenta. Biorąc pod uwagę strukturę informacji CIM (rys. 2.4), możemy warunkowo wyróżnić trzy główne, hierarchicznie powiązane poziomy. Podsystemy CIM najwyższego poziomu obejmują podsystemy, które wykonują zadania planowania produkcji. Poziom środkowy zajmują podsystemy projektowania produkcji. Na niższym poziomie znajdują się podsystemy do zarządzania urządzeniami produkcyjnymi.

Ryż. 2.4.

Wyróżnia się następujące główne elementy struktury informacji CIM.

• 1. Najwyższy poziom (poziom planowania) :
  • PPS (Systemy Planowania Produkcji) - systemy planowania i zarządzania produkcją;
  • ERP (Enterprise Resource Planning) - system planowania zasobów przedsiębiorstwa;
  • MRP II (Manufacturing Resource Planning) - system planowania potrzeb materiałowych;
  • CAP (Computer-Aided Planning) - system przygotowania technologicznego;
  • САРР (Computer-Aided Process Planning) - zautomatyzowany system projektowania procesów technologicznych i przetwarzania dokumentacji technologicznej;
  • AMHS (zautomatyzowane systemy transportu materiałów) - system automatyczny przenoszenie materiałów;
  • ASRS (Automated Retrieval and Storage Systems) - zautomatyzowany system magazynowania;
  • MES (Manufacturing Execution System) - system zarządzania procesem produkcyjnym;
  • AI, KBS, ES (Artificial Intelligence/Knowledge Base Systems/Expert Systems) - systemy sztucznej inteligencji/systemy baz wiedzy/systemy eksperckie.
• 2. Średni poziom (poziom projektowania i produkcji produktu)-.
• PDM (Project Data Management) - system zarządzania danymi produktu;
• CAE (Computer-Aided Engineering) - zautomatyzowany system analizy inżynierskiej;
• CAD (Computer-Aided Design) - projektowanie wspomagane komputerowo (CAD);
• CAM (Computer-Aided Manufacturing) - zautomatyzowany system technologicznego przygotowania produkcji (ASTPP);
• modyfikacje powyższych systemów - zintegrowane technologie CAD/CAE/CAM;
• ETPD (Elektroniczny Rozwój Techniczny) - system zautomatyzowany rozwój dokumentacja operacyjna;
• IETM (Interactive Electronic Technical Manuals) - interaktywne elektroniczne podręczniki techniczne.
• 3. Niższy poziom (poziom zarządzania sprzętem produkcyjnym)-.
• CAQ (Computer Aided Quality Control) - zautomatyzowany system zarządzania jakością;
• SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) - kontrola nadzorcza i akwizycja danych;
• FMS (Flexible Manufacturing System) - elastyczny system produkcyjny;
• RMS (Reconfigurable Manufacturing System) - rekonfigurowalny system produkcyjny;
• CM (Cellurar Manufacturing) - zautomatyzowany system kontroli gniazd produkcyjnych;
• AIS (Automatic Identification System) - system automatycznej identyfikacji;
• CNC (Computer Numerical Controlled Machine Tools) - sterowanie numeryczne (CNC);
• DNC (Direct Numerical Control Machine Tools) - bezpośrednie sterowanie numeryczne;
• PLC (Programmable Logic Controllers) - programowalny sterownik logiczny (G1LK);
• LAN (Local Area Network) - sieć lokalna;
• WAN (Wide Area Network) - sieć rozproszona;
• EDI (Elektroniczna Wymiana Danych) - elektroniczna wymiana danych.

Obecnie wdrażane są prawie wszystkie nowoczesne systemy produkcyjne

za pomocą systemów komputerowych. Główne obszary zautomatyzowane przez systemy klasy CIM dzielą się na następujące grupy.

• 1. Planowanie procesów produkcyjnych:
  • planowanie zasobów przedsiębiorstwa;
  • planowanie produkcji;
  • planowanie wymagań materiałowych;
  • planowanie sprzedaży i operacji;
  • planowanie objętościowo-kalendarzowe;
  • planowanie zapotrzebowania na moce produkcyjne.
• 2. Projektowanie produktów i procesy produkcyjne:
  • uzyskanie projektu dla różnych rozwiązań projektowych;
  • występ niezbędne funkcje na różnych etapach preprodukcji:
    • - analiza rysunków projektowych,
    • - symulacja wytwarzania,
    • - rozwój powiązań technologicznych przedsiębiorstwa,
    • - ustalenie zasad wytwarzania dla każdego konkretnego zadania na każdym stanowisku pracy;
  • rozwiązywanie problemów projektowych z uwzględnieniem czynników związanych z rozwiązywaniem problemów organizacji produkcji i zarządzania;
  • opracowanie dokumentacji projektowej;
  • rozwój procesów technologicznych;
  • projektowanie wyposażenia technologicznego;
  • tymczasowe planowanie procesu produkcyjnego;
  • podejmowanie najbardziej racjonalnych i optymalnych decyzji w procesie projektowania.
• 3. Kontrola procesów produkcyjnych:
  • kontrola wejściowa surowców;
  • kontrola przesyłek i gromadzenie danych;
  • kontrola procesu produkcyjnego;
  • kontrola gotowego produktu na końcu procesu produkcyjnego;
  • kontrola produktu podczas pracy.
• 4. Automatyzacja procesów produkcyjnych:
  • główny - procesy technologiczne, podczas których zachodzą zmiany figury geometryczne, wymiary i właściwości fizykochemiczne wyrobów;
  • pomocnicze - procesy zapewniające nieprzerwany przepływ głównych procesów, np. produkcja i naprawa narzędzi i urządzeń, naprawa urządzeń, dostarczanie wszelkiego rodzaju energii (elektrycznej, cieplnej, parowej, wodnej, skompresowane powietrze itp.);
  • obsługa - procesy związane z utrzymaniem zarówno procesów głównych, jak i pomocniczych, ale w wyniku których nie powstają produkty (magazynowanie, transport, kontrola techniczna itp.).

W ramach metodycznego podejścia do skomputeryzowanej integrowanej produkcji wyróżnia się następujące główne funkcje:

• a) zakupy;
• b) dostawy;
• c) produkcja:
  • planowanie procesów produkcyjnych,
  • projektowanie i produkcja wyrobów,
  • automatyzacja sterowania urządzeniami produkcyjnymi;
• d) działalność magazynowa;
• e) zarządzanie finansami;
• f) marketing;
• g) zarządzanie przepływem informacji i komunikacji.

Zakupy i dostawy. Za umieszczenie odpowiada dział zakupów i dostaw

zamówień zakupu i monitoruje czy jakość produktów dostarczanych przez dostawcę jest zapewniona, koordynuje szczegóły, uzgadnia inspekcję towaru i późniejszą dostawę, w zależności od harmonogramu produkcji, do późniejszej dostawy produkcji.

Produkcja. Zajęcia zorganizowane sklepy produkcyjne ale produkcja produktu z dalszym uzupełnianiem bazy danych o informacje o wydajności, używanym sprzęcie produkcyjnym i statusie zakończonych procesów produkcyjnych. W C1M programowanie CNC odbywa się w oparciu o zautomatyzowane planowanie czynności produkcyjnych. Ważne jest, aby wszystkie procesy były kontrolowane w czasie rzeczywistym, uwzględniając dynamikę harmonogramu oraz aktualną, zmienną informację o czasie trwania produkcji każdego z produktów. Na przykład po przejściu produktu przez urządzenie, system przekazuje do bazy danych jego parametry technologiczne. W systemie CIM element wyposażenia to coś, co jest sterowane i konfigurowane przez komputer, takie jak maszyny CNC, elastyczne systemy produkcyjne, roboty sterowane komputerowo, systemy transportu materiałów, komputerowe systemy montażowe, elastyczne systemy automatycznego sterowania. Dział planowania procesu produkcyjnego otrzymuje wprowadzone przez dział projektowy parametry produktu (specyfikacje) i parametry produkcji oraz generuje dane produkcyjne i informacje w celu opracowania planu produkcji wyrobów z uwzględnieniem stanu i możliwości systemu produkcyjnego.

Planowanie obejmuje kilka podzadań związanych z wymaganiami dotyczącymi materiałów, zdolności produkcyjnych, narzędzi, robocizny, organizacji procesu technologicznego, outsourcingu, logistyki, organizacji kontroli itp. W systemie CIM proces planowania uwzględnia zarówno koszty produkcji, jak i możliwości urządzeń produkcyjnych. CIM zapewnia również możliwość zmiany parametrów w celu optymalizacji procesu produkcyjnego.

Wydział projekt ustala wyjściową bazę parametrów do produkcji proponowanego produktu. Podczas procesu projektowania system gromadzi informacje (parametry, wymiary, cechy produktu itp.) niezbędne do wytworzenia produktu. W systemie CIM rozwiązuje to możliwość modelowania geometrycznego i komputerowego wspomagania projektowania. Pomaga to ocenić wymagania dotyczące produktu i wydajność jego produkcji. Proces projektowania zapobiega kosztom, które mogłyby zostać poniesione w rzeczywistej produkcji w przypadku błędnej oceny możliwości produkcyjnych urządzeń oraz nieefektywnej organizacji produkcji.

zarządzanie magazynem obejmuje zarządzanie magazynem surowców, komponentów, produkt końcowy, a także ich wysyłkę. Obecnie, gdy outsourcing w logistyce jest bardzo rozwinięty i istnieje potrzeba dostarczania komponentów i produktów „just in time”, system CIM jest szczególnie potrzebny. Pozwala oszacować czas dostawy, obciążenie magazynu.

Finanse. Główne zadania: planowanie inwestycji, kapitał obrotowy, kontrola przepływów pieniężnych, realizacja wpływów, księgowanie i dystrybucja środków to główne zadania działów finansowych.

Marketing. Dział marketingu inicjuje zapotrzebowanie na konkretny produkt. CIM pozwala opisać charakterystykę produktu, rzutowanie wielkości produkcji na możliwości produkcyjne, wielkość produkcji produktu wymaganego do produkcji oraz strategię marketingową dla produktu. System pozwala również na oszacowanie kosztów produkcji konkretnego produktu oraz ocenę opłacalności ekonomicznej jego produkcji.

Zarządzanie przepływami informacji i komunikacji. Zarządzanie informacją jest prawdopodobnie jednym z głównych zadań w CIM. Obejmuje zarządzanie bazami danych, komunikację, integrację systemów produkcyjnych oraz zarządzanie IS.

Stary model ekonomiczny przedsiębiorstwa jest sprzeczny ze współczesnymi trendami rozwoju przedsiębiorstw produkcyjnych. Na dzisiejszym konkurencyjnym rynku globalnym przetrwanie każdej branży zależy od zdolności zdobywania klientów i terminowego wprowadzania na rynek produktów wysokiej jakości, a firmy produkcyjne nie są wyjątkiem. Każda firma produkcyjna dąży do ciągłego obniżania kosztów produktu, obniżania kosztów produkcji, aby zachować konkurencyjność w obliczu globalnej konkurencji. Ponadto istnieje potrzeba stałego podnoszenia jakości i poziomu działania wytwarzanych wyrobów. Inny ważny wymóg to czas dostawy. W środowisku, w którym każde przedsiębiorstwo produkcyjne jest uzależnione od warunków zewnętrznych, w tym outsourcingu i długich łańcuchów dostaw, prawdopodobnie przekraczających granice międzynarodowe, zadanie ciągłego skracania czasu realizacji zamówień i dostaw jest naprawdę ważnym zadaniem. CIM to wysoce efektywna technologia umożliwiająca realizację głównych celów zarządzania produkcją – poprawę jakości produktu, obniżenie kosztów i czasu wytwarzania produktu oraz podniesienie poziomu obsługi logistycznej. CIM oferuje zintegrowane układy scalone spełniające wszystkie te potrzeby.

Oczekiwane efekty ekonomiczne z wdrożenia CIM:

• zwiększenie stopnia wykorzystania sprzętu i zmniejszenie kosztów ogólnych;
• znaczne zmniejszenie ilości prac w toku;
• obniżenie kosztów pracy, zapewnienie produkcji „bezzałogowej”;
• przyspieszyć zmianę modeli wytwarzanych produktów zgodnie z wymaganiami rynku;
• skrócenie czasu dostawy produktów i poprawa ich jakości.

Wprowadzenie OM niesie za sobą szereg korzyści, efekt ekonomiczny wprowadzenia zapewnia:

• zwiększenie produktywności projektantów i technologów;
• redukcje zapasów;
• obniżenie kosztów produktu;
• redukcja odpadów i złomu;
• polepszanie jakości;
• skrócenie czasu trwania cykli produkcyjnych;
• minimalizacja liczby błędów projektowych - zwiększenie dokładności projektu;
• wizualizacja procedur analizy interfejsów elementów produktu (ocena montażu);
• uproszczenie analizy funkcjonowania produktu i zmniejszenie liczby testów prototypów;
• automatyzacja przygotowania dokumentacji technicznej;
• standaryzacja rozwiązań projektowych na wszystkich poziomach;
• zwiększyć wydajność procesu projektowania narzędzi i sprzętu;
• zmniejszenie liczby błędów podczas programowania produkcji na sprzęcie CNC;
• zapewnienie zadań kontroli technicznej złożonych produktów;
• zmiany wartości korporacyjnych i praca z personelem w firmie produkcyjnej; zapewnienie efektywniejszej interakcji pomiędzy inżynierami, projektantami, technologami, kierownikami różnych grup projektowych oraz specjalistami ds. systemów zarządzania w przedsiębiorstwach;
• zwiększenie elastyczności produkcji w celu uzyskania natychmiastowej i szybkiej reakcji na zmiany w liniach produktowych, technologiach zarządzania produkcją.

Wadą CIM jest brak jasnej metodologii wdrożeniowej oraz trudność w ocenie skuteczności wdrożenia CIM i tworzenia rozwiązań integracyjnych, co wiąże się z wysokimi inwestycjami początkowymi w wielkoskalowe projekty informatyczne w przedsiębiorstwach produkcyjnych.

• Laplante R. Obszerny słownik elektrotechniki. 2. wyd. Boca Raton, Floryda: CRC Press, 2005. str. 136.
• Tamże.

PODSTAWY KOMPUTEROWE ZINTEGROWANE
TECHNOLOGIE INŻYNIERSKIE

1.1. Podstawy metodologiczne KIT

1.1.1 Stan obecny, trendy
i perspektywy rozwoju KIT

Od lat 80. XX wieku jednym ze sposobów na poprawę efektywności produkcji jest powszechne stosowanie technologii komputerowych i informatycznych.

Na obecnym etapie nowe technologie przemysłowe zintegrowane na etapach LCI obejmują roboty, obrabiarki ze sterowaniem programowym, programy komputerowe do projektowania, analizy inżynierskiej, technologicznego przygotowania produkcji, produkcji i sterowania urządzeniami. Te nowoczesne zestawy KIT zostały wdrożone w CIP (computer-integrated manufactu-ring / C1M). Nowoczesny KIT, zwany również zaawansowanymi technologiami produkcyjnymi, łączy ze sobą elementy produkcji, które wcześniej były od siebie oddzielone. Pracę obrabiarek, robotów, działów konstrukcyjnych i technologicznych oraz analiz inżynierskich koordynuje jeden komputer.

Rdzeń struktury pełnoprawnego oprzyrządowania stanowi tzw. podsystem samodzielnego wytwarzania (LOM - Light Out Manufacturing), w skład którego wchodzi szereg obowiązkowych KITów, które podzielone są na trzy elementy: projektowanie wspomagane komputerowo / CAD , komputerowe wspomaganie produkcji / CAM ) oraz Zintegrowana Sieć Informacyjna.

Maszyny sterowane komputerowo stosowane w obróbce materiałów, produkcji części i montażu produktów znacznie zwiększyły prędkość, z jaką można wyprodukować jednostkę. Komputerowe systemy produkcyjne pozwalają na szybkie przełączanie linii produkcyjnych z jednego rodzaju produktu na dowolny inny, zmieniając jedynie instrukcje dla maszyny lub program dla komputera. Systemy te pomagają również szybko reagować na prośby klientów dotyczące zmian w projekcie lub asortymencie.

Zintegrowana sieć informacyjna (Integrated Information Network) łączy wszystkie aspekty firmy, w tym księgowość, zaopatrzenie w surowce, marketing, eksploatację magazynu, projektowanie, produkcję itp. Takie systemy, oparte na wspólnych danych i wspólnej bazie informacyjnej, dają menedżerom umiejętność przyjmowania rozwiązań i zarządzania procesem produkcyjnym, postrzegania go jako całości.

Połączenie komputerowego wspomagania projektowania, komputerowego wspomagania produkcji i zintegrowanych systemów informatycznych reprezentuje najwyższy poziom KIT inżynierii mechanicznej. Nowy produkt można zaprojektować na komputerze, a prototyp wykonać bez ludzkich rąk. Idealna skomputeryzowana instalacja jest w stanie łatwo przełączyć się z jednego produktu na drugi, działa szybko i z dużą dokładnością, bez dokumentacji papierowej spowalniającej proces produkcyjny.

Wspomagane komputerowo projektowanie i systemy produkcyjne zmniejszyły ryzyko błędu ludzkiego, w wyniku czego poprawki projektu i przeróbki błędnie zaprojektowanych komponentów zostały zmniejszone o ponad 50% w porównaniu z poprzednimi projektami.

Production KIT zapewnia najwyższy możliwy poziom jakości, zadowolenie klienta i redukcję kosztów tylko wtedy, gdy wszystkie ich komponenty są używane razem. Zastosowanie KIT i elastycznych procesów pracy zmieniło cały charakter produkcji. Masowa personalizacja stała się możliwa, gdy fabryki mogą en masse wytwarzamy produkty dostosowane do specyficznych potrzeb klientów.

Zaletą KIT jest to, że produkty o różnych rozmiarach i typach, odpowiadające różnym potrzebom konsumentów, mogą być ze sobą dowolnie mieszane na tej samej linii montażowej. Kody kreskowe nadrukowane na detalach umożliwiają maszynom natychmiastowe wprowadzanie wymaganych zmian, takich jak wkręcanie większej śruby, bez spowalniania procesu produkcyjnego. Za pomocą jednej takiej linii producent może wyprodukować nieskończoną liczbę rodzajów produktów w dowolnej partii.

W tradycyjnych systemach przemysłowych technologia produkcji na małą skalę dała firmie możliwość elastycznego doboru wytwarzanych produktów i spełniania ich zamówienia indywidualne konsumentów, ale ponieważ „praca rzemieślnika” miała ogromne znaczenie w wytwarzaniu wyjątkowych towarów przeznaczonych dla konkretnego nabywcy, partie musiały być nieuchronnie małe. Produkcja masowa odbywała się w znacznie większych partiach, ale elastyczność była ograniczona. Technologia procesu ciągłego została zaprojektowana do wytwarzania jednego standardowego produktu w nieograniczonych ilościach. Zestawy przemysłowe pozwalają firmom uwolnić się od tej przekątnej i jednocześnie zwiększyć zarówno elastyczność, jak i wielkość partii. Na najwyższym poziomie CITs umożliwiają masową personalizację, w której każdy produkt jest unikalny i wyprodukowany zgodnie z wymaganiami klienta. Ten najwyższy poziom wykorzystania KIT został nazwany „mocą komputerową”, ponieważ komputery indywidualnie projektują każdy produkt, aby spełnić dobrze zdefiniowane potrzeby konkretnego konsumenta. Rozwój Internetu odgrywa bardzo ważną rolę w tym obrocie masowej produkcji na rzecz konsumenta, ponieważ elektroniczne środki komunikacji pozwalają firmom utrzymywać bliski kontakt z każdym indywidualnym klientem, a ponadto ułatwiają i przyspieszają koordynację potrzeb konsumentów i możliwości produkcyjne przedsiębiorstw.

Z badań wynika, że ​​KIT (rys. 1.1) umożliwia bardziej efektywne wykorzystanie urządzeń technologicznych, wzrost wydajności pracy, ograniczenie odpadów, wzrost asortymentu produktów i zadowolenia klientów.

Wiele firm przemysłowych w USA przeprojektowuje swoje zakłady za pomocą KIT i powiązanych systemów zarządzania w celu poprawy wydajności.

Obecnie do opracowywania różnorodnych produktów przedsiębiorstwa przemysłowe powszechnie wykorzystują następujące technologie komputerowe - oprogramowanie automatyki: systemy CAD (Computer-Aided Design, CAD) - systemy komputerowego wspomagania projektowania (CAD), które w miarę rozwoju technologii CAD przeszła prostą elektroniczną deskę kreślarską do dwuwymiarowych (2D), a następnie trójwymiarowych (3D) systemów modelowania parametrycznego; Systemy CAM (Computer-Aided Manufacturing, CAM) - systemy technologicznego przygotowania produkcji, głównie dla maszyn CNC; Systemy CAE (Computer-Aided Engineering, CAE) to systemy automatyki do obliczeń inżynierskich, które stanowią podstawę technologii inżynierii komputerowej - najbardziej naukowo intensywny komponent technologii PLM, ponieważ te systemy oprogramowania są zaprojektowane do skutecznego rozwiązywania złożonych niestacjonarnych nieliniowych problemy przestrzenne opisane układami nieliniowych różniczkowych równań różniczkowych cząstkowych, do rozwiązania których z reguły stosuje się różne warianty metody elementów skończonych (MES), analizy elementów skończonych (MES); Systemy PDM (Product Data Management, PDM) - systemy zarządzania danymi produktu, czasami nazywane systemami do pracy zespołowej z danymi inżynierskimi (Collaborative PDM, СPDM). Wśród najliczniej reprezentowanych na rynku systemów CAD/CAM wyróżnijmy: „ciężkie systemy” (CATIA, Unigraphics NX, PRO/Engineer), które pojawiły się w latach 80-tych. oraz posiadając szeroką funkcjonalność i wysoką wydajność, pomimo tego, że „ciężkie” systemy są drogimi systemami oprogramowania, koszt ich nabycia zwraca się, zwłaszcza jeśli chodzi o złożoną produkcję, np. przemysł maszynowy, lotniczy i kosmonautyczny, stoczniowy, elektrotechnika i energetyka; „systemy środkowe” (SolidWorks, SolidEdge, Inventor Mechanical Desktop, Power Solutions, Cimatron, think3 itp.), które od momentu powstania w połowie lat 90. łączyły możliwości modelowania bryłowego 3D, są niskie w porównaniu z „ciężkimi " cena systemów i orientacja na platformę Windows. Te systemy CAD zrewolucjonizowały świat CAD, umożliwiając wielu organizacjom projektowym i inżynierskim przejście od modelowania 2D do 3D. Wśród rosyjskich systemów CAD/CAM zwracamy uwagę przede wszystkim na KOMPAS, T-Flex, ADEM; „systemy lekkie”, które są najczęstszymi produktami automatyzacji projektowania, wśród których należy wymienić przede wszystkim AutoCAD.

Stworzenie jednolitej przestrzeni informacyjnej jest aktualnym problemem dla przedsiębiorstw budowy maszyn. Istnieje kilka przykładów implementacji ujednoliconego środowiska informacyjnego. Po wprowadzeniu
CAD/CAE/CAM z reguły w przedsiębiorstwie budowy maszyn starają się łączyć system sterowania działalność gospodarcza ERP (Enterprise Resource Planning - organizuje elektroniczny system zarządzania dokumentami; obejmuje obsługę umów, księgowość i personel; bezpośrednio łączy zamówienia do dostawcy z określonym transferem do program produkcyjny do tworzenia zamówienia do produkcji, nie tylko składu produktu, ale także technologii jego wykonania, co pozwala dokładnie zaplanować zasoby, proces produkcyjny, od wymagań technicznych po dostawę gotowych produktów, a także oprogramowanie do zarządzania danymi inżynierskimi. PDM (Product Data Management - jest podstawą planowania i zarządzania produkcją; zapewnia funkcjonowanie jednolitego środowiska informacyjnego opartego na archiwum elektronicznym, organizuje wymianę informacji między działami projektowymi i planistycznymi z jednej strony a działami produkcyjnymi z drugiej inna ręka). Rdzeniem PDM jest baza regulacyjna i referencyjna, która odzwierciedla strukturę i specyfikę konkretnego przedsiębiorstwa. Głównym celem połączenia ERP i PDM jest stworzenie systemu, który pozwala kontrolować koszty, kalkulować koszty produkcji, planować produkcję i formować Polityka cenowa. Główną przeszkodą w ujednoliceniu jest brak modułów do interakcji programów różnych programistów. Zarządzanie produkcją wymaga baz nomenklaturowych, dlatego wszystkie katalogi i dane regulacyjne są zautomatyzowane, dane źródłowe są usprawnione, wprowadzany jest system kodowania komponentów i zakupionych produktów oraz zapełniana jest baza danych PDM. Następnie możliwe staje się wykorzystanie informacji niezbędnych do zarządzania produkcją - składu produktów, rozliczania materiałów i komponentów, wskaźników zużycia itp. PDM otrzymuje również dane o ścieżkach technologicznych opracowywanych przez technologów. Tutaj powstaje Archiwum elektroniczne dokumentacja projektowa i technologiczna. W związku z tym projekt odbywa się w środowisku CAD.

Jaki jest sens integracji? Informacje są tworzone przez projektanta lub technologa i wprowadzane do PDM. Dane wprowadza się jednorazowo, po czym dane są automatycznie przesyłane w jednym kierunku - z PDM do ERP. Brak ponownego wprowadzania eliminuje rozbieżności i zmniejsza ryzyko pojawienia się niedokładnych informacji w systemie. Główną zaletą technologii end-to-end jest przejrzystość informacji: wszystkie dokumenty są przechowywane w jednej elektronicznej bazie danych - ceny zakupu, według których kont i z jakiego przedsiębiorstwa następuje dostawa, płatność czy nie; tutaj znajdują się informacje o składzie produktu, modele cyfrowe, dokumentacja projektowa i technologiczna.

Projektant tworzy model i umieszcza go w PDM, technolog wykorzystuje gotowy model cyfrowy do opracowania procesu technicznego, a zrównoleglenie prac skraca czas poświęcony na projektowanie.

Rysunek 1.1 - Struktura ZESTAWU inżynierii mechanicznej

Jaka jest istota technologii PLM-CALS? Wszystkie informacje o produkcie, począwszy od rysunków, a skończywszy na elementach złącznych podczas montażu, wprowadzane są w najdrobniejszych szczegółach do elektronicznej bazy danych, w której śledzony jest cykl życia każdej części: gdzie i przez kogo została wykonana, z jakiego metalu i jak było wybite, na jakich maszynach było frezowane itp. - wszystko w najdrobniejszym szczególe. Podstawową właściwością takiego systemu informatycznego jest umiejętność nie tylko opisu struktury wytwarzanego wyrobu, ale także technologii wytwarzania, a ponadto gromadzenie w kolejnych etapach wszystkich informacji o wytworzeniu każdej części i montażu, naprawach i wymianach, itp. Informacje są wystarczająco szczegółowe, aby w razie potrzeby można je było przywrócić. pełna historia każdy szczegół, zidentyfikuj przyczyny awarii i szybko dokonaj niezbędnych zmian. Baza informacji jest wykorzystywana nie tylko przez służby projektowe i technologiczne, ale także przez służby szkoleń technicznych i zarządzania produkcją producenta, ponieważ tworzony jest kompletny model informacyjny produktu, począwszy od specyfikacji projektowej, a skończywszy na danych o rzeczywistej produkcji .

Czołowi gracze CAD:

36% Autodesk (AutoCad, Inventor)

19% systemów Dassault (CATIA, SolidWorks, SIMULIA)

12% Siemens PLM Software (Unigraphics, NX)

Wiodący gracze CAD i PLM-CALS :

Autodesk (AutoCad, Inventor) Istotny wkład do wzrostu obrotów firmy miało przejęcie innych firm, które nabył Autodesk
14 firm. Wyróżnia się tym, że dostarcza oprogramowanie dla najszerszej gamy branż: inżynierskiej, architektoniczno-budowlanej, geoprzestrzennej, animacji i grafiki. Ostatnio Autodesk poczynił wielkie postępy w przenoszeniu ogromnej bazy użytkowników z aplikacji 2D do 3D.

Systemy Dassault(CATIA, SolidWorks, SIMULIA) Obejmuje prawie wszystkie obszary automatyzacji projektowania w dużych przedsiębiorstwach.

PTC (Pro/Engineer, Windchill) Z powodzeniem działa w dwóch segmentach rynku - "ciężkich" systemów CAD oraz systemów klasy średniej.

Oprogramowanie Siemens PLM(Unigraphics, NX, TeamCenter, Tecnomatrix) Synergie wynikające z fuzji UGS z ogromną grupą firm Siemensa wywołują zainteresowanie zarządzaniem cyklem życia produktu, które wypełnia lukę między projektowaniem a produkcją, która wciąż istnieje w zakładach produkcyjnych.

1.1.2. Etapy rozwoju automatyzacji obróbki

Z punktu widzenia oprzyrządowania rozwój automatyzacji procesów produkcyjnych obróbki skrawaniem jest dialektyczną spiralą rozwoju.

Pierwszy obrót ewolucyjnej spirali automatyzacji obróbki charakteryzuje się automatyzacją cyklu pracy maszyny oraz automatyzacją produkcji in-line, na którą składają się: maszyny uniwersalne, automaty uniwersalne i półautomaty, automaty specjalne i specjalizowane i półautomaty, maszyny modułowe, linie automatyczne z maszyn modułowych, linie automatyczne z automatów uniwersalnych, kompletne linie automatyczne i instalacje automatyczne.

Rozwój automatyzacji środków produkcji w budowie maszyn – od maszyn uniwersalnych, przez maszyny specjalistyczne, automaty, linie automatyczne i „twarde” automaty fabrykę realizowano przez ponad dwieście lat: od 1712 r. (pierwsza tokarka i kopiarka
A. K. Nartova) do 1951 r. (pierwszy automatyczny zakład do produkcji tłoków samochodowych w ZSRR).

Drugi obrót ewolucyjnej spirali automatyzacji głównego procesu produkcyjnego obróbki skrawaniem charakteryzuje się pojawieniem się sterowania numerycznego. To przede wszystkim pojawienie się maszyn CNC, maszyn CNC, specjalistycznych maszyn CNC, centrów obróbczych (MC).

W drugiej połowie lat 60. 20 ten wieku elastyczne systemy produkcyjne do obróbki skrawaniem stały się etapem ponownego wyposażania przemysłu maszynowego. Otworzyło to sposoby na rozwiązanie istniejącej sprzeczności między wysoką produktywnością i brakiem mobilności sprzętu do produkcji masowej a wysoką mobilnością i niską produktywnością uniwersalnych obrabiarek do produkcji jednostkowej i masowej.

Rozwiązanie problemu rosnącej mobilności w produkcji nowych urządzeń w produkcji jednostkowej i seryjnej doprowadziło do powstania uniwersalnych obrabiarek sterowanych numerycznie (CNC).

Druga runda dialektycznej spirali rozwoju automatyzacji procesów produkcyjnych obróbki skrawaniem - powtórzyła pierwszą, ale na nowej zasadzie sterowania - oprogramowanie elektroniczne, natomiast wraz ze wzrostem wydajności każdego rodzaju sprzętu, wzrosła również jego elastyczność . W drugiej turze spędziliśmy nieco ponad 30 lat.

Trzecia runda ewolucyjnej spirali automatyzacji obróbki charakteryzuje się obecnością elastycznych systemów produkcyjnych i elastycznej zautomatyzowanej produkcji. Obejmują one pojawienie się obrabiarek z CNC-CNC, OC frezowania i wytaczania CNC, OC - toczenia z CNC, HPS ze specjalistycznymi OC produkcji masowej, HPS (HAP) + CAD + ASTPP, zautomatyzowanego zakładu.

Rozwój elektroniki oraz zastosowanie komputerów i mikroprocesorów umożliwiło tworzenie maszyny uniwersalne oraz obrabiarki CNC sterowane bezpośrednio z komputera w trybie współdzielenia czasu. Dało to początek trzeciej rundzie rozwoju automatyzacji procesów produkcyjnych w inżynierii mechanicznej i innych branżach.

Sterowanie z jednego komputera kilku maszyn roboczych, maszyn CNC i urządzeń pomocniczych umożliwiło łączenie maszyn ze sterowaniem i pojedynczym transportem automatycznym w grupy, czyli tworzenie układów maszynowych. Indywidualne maszyny CNC, centrum obróbcze (MC), frezarki i wytaczarki oraz tokarki - podstawy elastyczne systemy produkcyjne. Na podstawie OC tworzone są elastyczne moduły produkcyjne, sekcje, linie. W tym momencie rozpoczęło się połączenie w jeden system wszystkich funkcji produkcyjnych: projektowanie, technologiczne przygotowanie produkcji, obróbka, montaż, testowanie, czyli elastyczna zautomatyzowana produkcja (FAP). Trzecia runda została zakończona za 10-15 lat.

Czwarty obrót ewolucyjnej spirali automatyzacji obróbki charakteryzuje się pojawieniem się elastycznej automatycznej produkcji i bezzałogowych fabryk. Zaczęło się od stworzenia zautomatyzowanej produkcji w pełni zintegrowanego opartego na komputerze piątej generacji (przemysłowe komputery osobiste, w szczególności KIM-Kontrol Intelligence Minicomputer, KIM 786LCD-mITX, KIM 886LCD-M/mITX. Modele KIM986LCD-M/mITX ), które charakteryzują się wysokim poziomem niezawodności, kompatybilności z różne technologie, a także dobrą rozszerzalność konfiguracji i długi cykl życia.

Piąta runda ewolucyjnej spirali automatyzacji obróbki charakteryzuje się pojawieniem się bezproblemowych samonaprawiających się systemów produkcyjnych.

Szósty obrót ewolucyjnej spirali automatyzacji obróbki charakteryzuje się pojawieniem się samoodnawialnych systemów produkcyjnych itp.

Rozwój technologii informatycznych umożliwia automatyzację całego łańcucha produkcyjnego urządzeń technologicznych – rozproszony system sterowania dla procesów ciągłych i okresowych, w szczególności programów NMI/SCADA. Dalszy rozwój nauki i techniki, rozwiązanie problemu niezawodności i samodiagnozy pracujących maszyn oraz inteligencja systemów przesuną rozwój automatyzacji środków produkcji do kolejnej rundy, gdy bezawaryjna praca samonaprawiania powstaną maszyny, systemy i fabryki.

Stworzenie sztucznej inteligencji będzie kluczem do pomyślnego rozwiązania tego problemu. Dialektyczną spiralę rozwoju automatyzacji obróbki można przedstawić jako sekwencję etapów:

1. Automatyzacja cyklu pracy maszyny, automatyzacja produkcji w linii.

2. Sterowanie numeryczne.

3. Elastyczne systemy produkcyjne, elastyczna zautomatyzowana produkcja.

4. Elastyczna produkcja automatyczna, fabryki bezzałogowe.

5. Niezawodne, samonaprawiające się systemy produkcyjne.

6. Samoodnawiające się systemy produkcyjne itp.

Należy zauważyć, że automatyzacja inżynierii mechanicznej charakteryzuje się nie tylko technologią komputerową, ale także obecnością nowych właściwości fizycznych systemu produkcyjnego.

1.1.3. Koncepcja produkcji zintegrowanej komputerowo

Podstawą rozwoju nowoczesnej inżynierii mechanicznej na świecie jest komputeryzacja i integracja wszystkich procesów produkcyjnych i zarządzania produkcją od początku rozwoju do dostarczenia gotowych wyrobów do konsumenta.

Integracja w systemach lub zespołach produkcyjnych (szeroko rozumianych, jak to jest obecnie rozumiane w ramach koncepcji międzynarodowych norm serii ISO 9000), niezależnie od kategorii i rodzaju działalności produkcyjnej i branży, a także poziomu i skali integracji (począwszy od najniższego poziomu, integracja działań w jednym miejscu pracy, a skończywszy na integracji na najwyższym, międzynarodowym poziomie).

Jeżeli opieramy się na ideologii, która odpowiada wskazanym standardom międzynarodowym, to przede wszystkim powinniśmy mówić o integracji, aby usprawnić działania zapewniające wszystkie etapy cyklu życia ( język angielski, koło życia), Na czym to bazuje współczesna teoria zarządzanie jakością. Zgodnie z serią norm ISO 9004 zwyczajowo wyróżnia się jedenaście etapów cyklu życia.

1. Marketing, poszukiwanie rynków, analiza stanu rynków, opracowywanie rekomendacji do wydania produktów.

2. Opracowanie wymagań technicznych, projektowanie produktu.

3. Rozwój procesów technologicznych, technologiczne przygotowanie produkcji.

4. Logistyczne wsparcie produkcji.

5. Procesy produkcyjne (produkcja w wąskim znaczeniu).

6. Przeprowadzanie testów kontrolnych, akceptacyjnych i innych.

7. Pakowanie, etykietowanie i przechowywanie wytworzonych produktów.

8. Dystrybucja, transport i sprzedaż produktów.

9. Instalacja i obsługa.

10. Pomoc techniczna w utrzymaniu ruchu.

11. Utylizacja po zakończeniu okresu użytkowania lub eksploatacji.

Graficznie cykl ten jest zwykle przedstawiany jako okrąg lub jakakolwiek zamknięta krzywa zaznaczona etapami; kiedy obwód się zamyka, oznacza to, że po usunięciu cykl zaczyna się od nowa, już dla nowego produktu.

Czasami ten cykl jest przedstawiany jako helisa; oznacza to, że dla nowego produktu (lub nowej modyfikacji tego samego produktu) rozpoczyna się kolejna tura. W pierwszych pięciu etapach produkt jeszcze nie istnieje, w ostatnim już nie istnieje. Należy jednak mieć na uwadze, że pomysł zamknięcia cyklu lub wejścia do nowej rundy dopiero po zakończeniu poprzedniej rundy jest schematem abstrakcyjnym i nie odpowiada doświadczeniu rzeczywistej aktywności. Tak naprawdę w każdej organizacji zawsze prowadzona jest równoległa praca nad wieloma produktami lub nad wieloma modyfikacjami jednego produktu iw danym momencie produkty te znajdują się na różnych etapach.

Biorąc to pod uwagę, bardziej poprawne byłoby przedstawienie całościowego obrazu jako rodziny linii śrubowych nałożonych na siebie z punktami stopni przesuniętych względem siebie.

Bez względu na system społeczny i rodzaj gospodarki integracja poprzez kolejne etapy WKP najłatwiej przeprowadzana jest w skali zakładu, kombinatu, przedsiębiorstwa czy firmy. Tradycyjnie we wszystkich krajach integracja odbywała się w ramach tej samej organizacji tylko w części etapów.

Obecnie punktem ciężkości integracji jest wykorzystanie zunifikowanych technologii komputerowych i oprogramowanie różnorodna dokumentacja (projektowa, technologiczna, eksploatacyjna (bezpośrednio związana z produkcją), operacyjna itp.) oraz związane z nią oprogramowanie. W tym przypadku integracja odbywa się w etapach 2-3-4-5 LCI. W praktyce międzynarodowej wiąże się to jednoznacznie z wdrożeniem norm ISO 10303 i zazwyczaj wszystko to określane jest mianem Technologie CALS.

Technologia CAL(Język angielski, pozyskiwanie komputerów i wsparcie cyklu życia) w tłumaczeniach – zapewnienie ciągłości dostaw i wsparcia cyklu życia produktów. Bezpłatne tłumaczenie: zapewnienie nierozerwalnego powiązania między produkcją a wszystkimi pozostałymi etapami WKP (poprzez stworzenie najbardziej kompletnego modelu informacyjnego produktu), obejmujące wszystkie etapy WKP od marketingu do utylizacji, oferujące ujednoliconą informację i oprogramowanie oparte na systematycznym podejście do wszystkich problemów tworzenia nowych produktów.

Deweloperzy i komentatorzy podkreślają, że CALS to nie tylko konkretne oprogramowanie, nie tylko zbiór reguł i szablonów, ale przede wszystkim ogólna koncepcja tworzenia jednego modelu informacji o produkcie. Jednak rozważanie integracji tylko etapami WKP ujawnia tylko jeden aspekt integracji.

Historycznie rzecz biorąc, w różnych okresach problematyka integracji w istocie (samo pojęcie pojawiło się i nabyło prawa obywatelskie dość późno) rozumiane szerzej lub węższe, wysuwało się całkowicie na pierwszy plan. pewne formy integracja . Tak więc od początku do połowy ubiegłego stulecia integracja rozumiana była głównie jako koncentracja na jednym terenie fabrycznym całego wyposażenia wielkich kompleksów produkcyjnych, które łączyły wszystkie funkcje produkcyjne niezbędne do wytwarzania niektórych produktów.

Ve gg. XX wiek koncepcja zintegrowanych systemów produkcyjnych (angielski, zintegrowane systemy produkcyjne) w odniesieniu do inżynierii mechanicznej wiązało się to nierozerwalnie z najpełniejszą automatyzacją wykonywania ciągów operacji technologicznych i pomocniczych, począwszy od magazynowania, dostarczania półfabrykatów i przygotowania niezbędny sprzęt z narzędziem, kończąc na kontroli i wysyłce gotowych części i zespołów.

Nie ulega wątpliwości, że problem integracji i dezintegracji w produkcji jest odwieczny, choć oczywiście największe znaczenie przypisywano i będzie przypisywano Inne czasy, różne aspekty integracji. Należy jednak pamiętać, że coraz większy nacisk na jeden aspekt problemu nie neguje innych aspektów.

We wszystkich przypadkach integracja może być reprezentowana jako ustanowienie i organizacja funkcjonowania za pomocą takiego lub innego typowego środka powiązań między zintegrowanymi obiektami lub częściami. Połączenia te mogą mieć różny charakter, czasem mogą być bezpośrednie, natychmiastowe , ale najczęściej realizowane poprzez łańcuchy ogniw pośrednich.

W całości lub w części CIP sam w sobie nie prowadzi do elastycznej produkcji, może mieć różną elastyczność i jest zapewniany przez elastyczność różnych elementów produkcji, zintegrowanych systemów produkcyjnych. Stopień niezbędnej elastyczności produkcji opiera się na wskaźnikach techniczno-ekonomicznych całej produkcji, zakładu jako całości, a nie na podstawie wydajności poszczególnych jego części.

Zastosowanie komputerów w sterowaniu oprzyrządowaniem pozwala na zintegrowane podejście do automatyzacji wszelkiego rodzaju prac i procesów - od opracowania zadania do produkcji nowego wyrobu, prac projektowych i obliczeniowych, technologicznego przygotowania produkcji, po całość kompleks procesów technologicznych - od zaopatrzenia po pakowanie i wysyłkę produktu do konsumenta, a także wszystko związane z utrzymaniem, naprawą, zarządzaniem, w tym obliczenia, wskaźniki techniczno-ekonomiczne, efektywność ekonomiczną, finansowo-księgową i kadrową.

Szczególną uwagę przywiązuje się obecnie do rozwoju ujednoliconych systemów informatycznych, matematycznych i programowych do komputerowego wspomagania projektowania, budowy, przygotowania technologicznego, planowania i organizacji produkcji.

„Filozofia” CIP wymaga rozważenia każdego indywidualne działanie czyli działania całego zakładu i wszystkiego, co z nim związane, jako jeden proces, który zapewnia terminowe i pełne wzajemne połączenie każdej działalności w celu zorganizowania wypuszczenia jak największej różnorodności produktów w granicach dostępnych możliwości, zgodnie z ustalonym harmonogramem przy minimalnych kosztach.

Daje to możliwość zintegrowania całej produkcji w jeden zautomatyzowany proces, w tym prace badawczo-rozwojowe (R&D). Jednocześnie uzyskuje się znaczne oszczędności i skrócenie czasu wprowadzenia nowej technologii dzięki zmniejszeniu istniejącego powielania i luki w pracach rozwojowych i produkcyjnych, a także skróceniu czasu całego cyklu tworzenie i produkcja wyrobów.

Najkrótszy cykl produkcyjny, niższy koszt, wysoka jakość produktu, pełna kontrola nad inwestycjami kapitałowymi i kapitałem obrotowym z absolutnie pełną kontrolą nad częściami i produktami, ich wytwarzaniem przez cały cykl, gdy są w fabryce, robiąc tylko to, co jest zalecane, oraz nic dodatkowego nie działa. Jest to kolejna cecha osadzona w zrozumieniu całkowitej integracji produkcji i ułatwiona dzięki koncepcji elastycznej zintegrowanej produkcji.

Głównym celem oprzyrządowania jest zapewnienie elastyczności i integracji systemów produkcyjnych opartych na KIT, których głównymi cechami są:

1) poziom wydajności;

2) wartość kosztu;

3) stabilność produktów wysokiej jakości;

4) efektywność wykorzystania środków produkcji;

5) liczbę personelu obsługującego system oraz charakterystykę warunków pracy.

1.1.4. Formalizacja systemowa oprzyrządowania

CIP jest zarówno systemem składającym się z wielu elementów, jak i podsystemem będącym częścią systemu wyższego poziomu i może być sformalizowany z punktu widzenia teorii systemów
:

1) Oprzyrządowanie jako system S jest czymś w całości z funkcji ALE

Ta definicja wyraża fakt istnienia i integralności. osąd binarny ALE(1.0) odzwierciedla obecność lub brak tych cech.

2) Oprzyrządowanie jako system S jest zorganizowany zestaw.

(1.2)

gdzie org jest operatorem organizacji;

m- wiele.

3) KIP jako system to zbiór rzeczy, właściwości i relacji.

(1.3)

gdzie m- rzeczy,

n- nieruchomości,

k- relacje.

4) Oprzyrządowanie jako system to zestaw elementów, które tworzą strukturę i zapewniają określone zachowanie w warunkach środowiskowych:

gdzie L- element,

ST- Struktura,

BYĆ- zachowanie,

mi- Środa.

5) KIP jako system to zbiór wejść, zbiór wyjść, zbiór stanów charakteryzujący się operatorem przejścia i operatorem wyjścia:

gdzie x- wejścia,

Y- wyjścia,

Z– państwa,

h jest operatorem przejścia,

g jest operatorem wyjścia.

6) Jeżeli definicję (1.5) uzupełnimy o czynnik czasu i związki funkcyjne, to otrzymamy definicję układu z równań

gdzie T- czas,

x- wejścia,

Y- wyjścia,

Z– państwa,

V jest klasą operatorów wejściowych,

Vz są wartościami operatorów wyjściowych,

F I F– powiązania funkcjonalne w równaniach.

7) Przy organizacji systemu AKPiA w definicji systemu uwzględnia się:

gdzie PL- cele i plany

RO– zasoby zewnętrzne,

RJ- zasoby wewnętrzne

BYŁY- wykonawcy,

PR- proces,

DT- zakłócenia,

SV- kontrola,

R & D- kierownictwo,

EF- efekt.

Można kontynuować sekwencję definicji, która uwzględniałaby taką ilość elementów, powiązań i działań w rzeczywistym systemie, jaka jest niezbędna do rozwiązania problemu, aby osiągnąć cel.

Wśród problemów rozwiązywanych przez teorię systemów są: określenie ogólnej struktury systemu; organizacja interakcji między podsystemami i elementami; uwzględnienie wpływu środowiska zewnętrznego; dobór optymalnych algorytmów funkcjonowania systemu.

Projektowanie oprzyrządowania dzieli się na dwa etapy: 1) makroprojektowanie (projektowanie zewnętrzne), podczas którego rozwiązywane są kwestie funkcjonalne i konstrukcyjne systemu jako całości, oraz 2) mikroprojektowanie (projektowanie wewnętrzne) związane z rozwojem systemu elementy jako fizyczne jednostki wyposażenia oraz z uzyskaniem rozwiązań technicznych dla głównych elementów (ich konstrukcja i parametry, sposób działania).

1.1.5. Funkcjonalnie ukierunkowane struktury obróbki skrawaniem

Potencjały organizacyjno-techniczne i produkcyjno-techniczne to (rys. 1.2) charakterystyka funkcjonalna SKO. Jako integralny wskaźnik powinien odzwierciedlać najistotniejsze cechy oprzyrządowania i oceniać jego poziom techniczny w ogólnej formie. Do cech tych należy przede wszystkim ilościowa miara specjalizacji detalu (uniwersalność), wyrażona w zwiększonej liczbie grup technologicznych lub nazwach części obrabianych. Nomenklatura tych ostatnich odzwierciedla zdolność systemu do ekonomicznego wytwarzania różnych części przy użyciu różnych technologii.

Rysunek 1.2 – Struktury funkcjonalno-celowe KIP

PTS to zbiór wartości wydajności systemu i jego możliwości technologicznych. Przy obliczaniu w ujęciu wartościowym produktywności obróbki części wszystkich elementów z grup technologicznych założonych dla systemu, potencjał produkcyjno-technologiczny jest integrowany parą

, (1.8)

gdzie - wielkość produkcji systemu pod względem wartości (na jednostkę czasu);

- wielokrotne połączenie możliwości technologicznych systemu do obróbki wszystkich części;

Wszelkie mechanizmy, których używamy w życiu codziennym, składają się z prostych lub złożonych części i połączeń. Wszystkie są produktami inżynierii mechanicznej - obszarem gospodarki narodowej, który zajmuje się produkcją różnych mechanizmów i maszyn. Technologia inżynierska to specjalność pozwalająca na zdobycie wiedzy i umiejętności pozwalających na pracę w branży inżynierskiej.

Początek rozwoju tego kierunku gospodarki narodowej w naszym kraju kojarzy się zwykle z nazwiskiem, który wynalazł pierwszą rosyjską tokarkę jeszcze w XVIII wieku. W tym czasie było tylko kilku inżynierów, głównie entuzjastów i pionierów w swojej dziedzinie. Ale głównym impulsem do rozwoju technologii inżynierii mechanicznej były w dużej mierze wojny XIX i XX wieku, kiedy zwycięstwo często zależało od wyposażenia technicznego wojsk. Dla Rosji rozkwit inżynierii mechanicznej przypadł na okres II wojny światowej, kiedy prawie wszystkie przedsiębiorstwa w kraju zaczęły produkować broń, amunicję i sprzęt. I właśnie w tym czasie „technologia inżynierska” okazała się niezwykle trudna, ponieważ fabryki doświadczyły dotkliwego braku wykwalifikowanych i kompetentnych inżynierów.

Niestety obecnie rozwija się również inżynieria ze względu na rywalizację między krajami o najlepszą broń i systemy obronne.

Technologia inżynierska to specjalność, która pozostaje poszukiwana: co roku co najmniej 4 osoby ubiegają się o jedno miejsce budżetowe. Należy zauważyć, że inżynierowie kształcą się wyłącznie w państwowych uczelniach i szkołach technicznych, m.in organizacje komercyjne ta specjalność jest zbyt droga. Technologia inżynierii mechanicznej wymaga obecności w placówkach edukacyjnych specjalnego różne rodzaje), laboratoria, komputery ze specjalnymi programami - do opracowywania rysunków, tworzenia modeli 3D itp. Dlatego niepaństwowe instytucje edukacyjne nie mogą konkurować z uczelniami państwowymi, które dysponują dobrą bazą materialną, kadrą wysoko wykwalifikowanych nauczycieli (wielu z nich to kandydaci i doktoranci nauk) oraz wieloletnimi tradycjami dydaktycznymi.

Dziś funkcje inżyniera procesu uległy znacznej zmianie. Linie automatyczne, maszyny CNC, urządzenia sterowane bezpośrednio z komputera oraz systemy komputerowego wspomagania projektowania zostały wprowadzone wszędzie w fabrykach. Wszystko to doprowadziło do tego, że inżynierowie muszą: wysoki poziom mistrzowska technologia komputerowa. Przy takim poziomie automatyzacji inżynier procesu może kontrolować wszystko, od projektowania rysunku produktu do testowania gotowego produktu.Technologia inżynierii mechanicznej jest szybko rozwijającą się i zmieniającą się specjalizacją, która stale dostosowuje się do nowych technologii pojawiających się w produkcji. Dlatego studenci wybierający ten zawód muszą wiedzieć, że będą musieli studiować nie tylko przed otrzymaniem dyplomu – inżynierowie muszą doskonalić swoje umiejętności przez całe życie.

Technologie komputerowe w inżynierii mechanicznej

Inżynieria mechaniczna to jedna z najstarszych i najważniejszych gałęzi przemysłu. Ale, jak każda inna dziedzina, inżynieria mechaniczna nie mogłaby obejść się bez modernizacji i wprowadzania nowych technologii. Technologie komputerowe w produkcji zaczęły być stosowane stosunkowo niedawno, ale już zdołały znacznie ułatwić pracę pracownikom i poprawić jakość produkcji.

Jednak wbrew ogólnie przyjętej opinii zastosowanie technologii komputerowej ma na celu nie tyle automatyzację produkcji, co zmianę samej konstrukcji i technologii produkcji, co samo w sobie znacznie skraca czas potrzebny na wytworzenie produktów, obniża koszty na całe życie cykl produktu, a także podwyższa jego jakość.

Technologie komputerowe są wykorzystywane nie tylko do automatyzacji obrabiarek i urządzeń, ale także do projektowania layoutu produktu. Dotyczy to przede wszystkim złożonych części inżynierskich. Od technologii komputerowej wymagane jest stworzenie dokładnego i szczegółowego rozplanowania produkowanej części, co daje przede wszystkim duże możliwości tworzenia lepszych produktów w krótszym czasie.

W procesie projektowania często uczestniczy kilka osób, które dla dokładniejszej i szybszej pracy muszą pilnować nawzajem swojej pracy, a jednocześnie tworzyć modele części, złożeń, złożeń itp. na komputerach.

W tym procesie należy również zająć się szeregiem kwestii pośrednich, takich jak rodzaje analizy inżynierskiej, modelowanie wszelkiego rodzaju sytuacji, układ produktu itp.

Równolegle z tworzeniem projektu wszystkie możliwe informacje są przekazywane do produkcji, aby ustalić jej proces jeszcze przed powstaniem gotowego layoutu.

Programy komputerowe w produkcji

Do komputerowego wspomagania projektowania w produkcji wykorzystywane są systemy komputerowej analizy inżynierskiej projektowania oraz technologie przygotowania produkcji (CAD/CAE/CAM).

Takie technologie są szeroko stosowane na Zachodzie, w różnych gałęziach inżynierii. W Rosji podobne technologie są stosowane w dużych firmach.

Wiele rosyjskich firm wprowadziło do swojej produkcji takie programy do projektowania jak: AUTOCAD, CATIAV6, Compass-3D i wiele innych.

Najistotniejsze technologie komputerowe znajdują zastosowanie w firmach o masowej i wielkoseryjnej produkcji. W Rosji rozwiązania krajowe (1C Enterprise) są również szeroko stosowane do automatyzacji produkcji.

Doświadczenie we wdrażaniu technologii komputerowych miało znaczący wpływ na produktywność. Pod względem ekonomicznym branże wykorzystujące technologię komputerową rozwijają się 1,5 raza szybciej.

Jednak niewiele przedsiębiorstw jest gotowych na całkowite przejście na produkcję komputerów - często zastępują one 30-40% sprzętu, biorąc pod uwagę to, że niewiele z nich może osiągnąć co najmniej 50% oczekiwanego wzrostu.

Uwaga 1

Większość programy komputerowe wykonane w oparciu o standardy zachodnie, co znacznie spowalnia proces ich wdrażania, gdyż procesy zarządzania i produkcji nie spełniają norm zagranicznych.

W produkcji na małą skalę praktycznie nie stosuje się technologii komputerowych, w szczególności dotyczy to przemysłu stoczniowego. Ponieważ cały statek jest składany etapami, a montaż i testy przeprowadzane są na miejscu, co sprawia, że ​​każdy statek jest wyjątkowy. A to oznacza, że ​​każdy statek ma swój projekt i własną dokumentację.

Często w przemyśle stoczniowym nie produkuje się identycznych części. Jednocześnie ważnym punktem podczas wdrożenia jest to, że praca z dokumentacją jest dość trudna, a każdy system komputerowy nie jest w stanie poprawnie działać przy braku informacji.

Komputery są również szeroko stosowane bezpośrednio w produkcji. Każdy dyspozytor w zakładzie ma do dyspozycji zautomatyzowany system, który odpowiada za obsługę kilku maszyn, programów, technologii. Komputery służą również do kontrolowania ciśnienia i temperatury, dając sygnał o ich nadmiernym spadku lub wzroście.

Roboty w inżynierii mechanicznej

Nie zapomnij też o wykorzystaniu robotów w produkcji. Pierwszym pełnoprawnym robotem był Unimate, który jest mechaniczna ręka, wyprodukowany w 1961 roku dla General Motors. Wykonał sekwencję czynności, które zostały zarejestrowane na bębnie.

Począwszy od lat 70. produkcja i wykorzystanie robotów zaczęły się szybko rozwijać. na początku byli przyzwyczajeni do wykonywania niebezpiecznej i nietrudnej, monotonnej pracy. Najbardziej poszukiwane roboty znajdowały się w branży motoryzacyjnej, gdzie wykonywały:

• spawalniczy
• cechowanie,
• obraz,
• montaż.

Wprowadzenie takich technologii znacznie ograniczyło pracę w fabrykach.

Uwaga 2

Istnieje wiele w pełni zautomatyzowanych fabryk, takich jak fabryka klawiatur IBM w Teksasie, które nazywane są „bez świateł”.

W takich fabrykach cała produkcja jest zautomatyzowana, ludzie zostali całkowicie zastąpieni przez komputery, a fabryka może pracować siedem dni w tygodniu.

Ponadto komputery nie potrzebują przerw na lunch, dzięki czemu znacznie zwiększają liczbę wytwarzanych produktów. Warto też zauważyć, że system komputerowy nie jest w stanie zbłądzić ani czegoś przeoczyć.

Podobnie komputery i zautomatyzowane systemy mogą wykonywać pracę trudną i często niebezpieczną dla ludzi.

W dzisiejszych czasach komputery stały się integralną częścią procesu produkcyjnego. Krąg obiektów i zjawisk znajdujących się pod wpływem technologii komputerowych stale się poszerza. Technologie komputerowe są wykorzystywane w każdej działalności inżynierskiej. Towarzyszą części przez cały jej cykl życia, od planowania do wydania. Wiele fabryk zaczęło stosować technologie projektowania przestrzennego, a dla niektórych stało się to głównym narzędziem dokumentacji projektowej i procesu technologicznego. Technologie komputerowe pomagają również rozwiązać problemy łączenia kilku technologii za pomocą wspólnej bazy danych.

Jedną z najważniejszych funkcji inżyniera jest projektowanie produktów i procesów technologicznych do ich wytwarzania. Pod tym względem CAD zwykle dzieli się na co najmniej dwa główne typy:

produkty CAD (CAD I);

CAD procesów technologicznych (CAD TP) ich wytwarzania.

W związku z tym, że Zachód wypracował własną terminologię w dziedzinie projektowania wspomaganego komputerowo i jest ona często wykorzystywana w publikacjach, rozważymy zarówno terminy „zachodnie”, jak i krajowe.

produkty CAD. Na Zachodzie systemy te nazywane są CAD (Computer Aided Design). Tutaj Komputer to komputer, Wspomagany jest z pomocą, Design to projekt, design, czyli Zasadniczo termin „CAD” można przetłumaczyć jako „projektowanie wspomagane komputerowo”. Systemy te wykonują modelowanie geometryczne 3D i 2D, obliczenia i analizy inżynierskie, ocenę rozwiązań projektowych oraz produkcję rysunków.

Faza naukowo-badawcza CAD bywa wyodrębniona w samodzielny zautomatyzowany system badania naukowe(ASNI) lub, używając terminologii zachodniej, zautomatyzowany system inżynierski - CAE (Computer Aided Engineering). Przykładem takiego systemu w Rosji jest „maszyna wynalazcza”, która wspomaga proces podejmowania przez człowieka nowych niestandardowych decyzji, czasem na poziomie wynalazków.

Technologia produkcji CAD. W Rosji systemy te są zwykle nazywane CAD TP lub AS TPPP (zautomatyzowane systemy technologicznego przygotowania produkcji). Na Zachodzie nazywa się je CAPP (Computer Automated Process Planning). Tutaj Zautomatyzowane - automatyczne, Proces - proces, Planowanie - planowanie, planowanie, planowanie. Za pomocą tych systemów opracowują procesy technologiczne i opracowują je w formie marszruty, eksploatacji, marszruty - karty operacyjne, projektowania oprzyrządowania, opracowywania programów sterujących dla maszyn CNC.

Bardziej szczegółowy opis technologii obróbki na sprzęcie CNC (w postaci ramek programu sterującego) został wprowadzony do zautomatyzowanego systemu sterowania urządzeniami produkcyjnymi (ACS), który na Zachodzie jest powszechnie nazywany CAM (Computer Aided Manufacturing). Tutaj Produkcja - produkcja, produkcja. Za pomocą środków technicznych Wdrożeniem tego systemu mogą być obrabiarki CNC, komputery sterujące zautomatyzowanymi obrabiarkami.

Ponadto istnieją: system planowania i zarządzania produkcją PPS (system Productionsplaungs), co odpowiada krajowej nazwie APCS (zautomatyzowany system zarządzania produkcją), a także system zarządzania jakością CAQ (Computer Aided Qulity Control). Tutaj jakość to jakość, kontrola to zarządzanie. W Rosji używany jest termin ASUK (zautomatyzowany system zarządzania jakością).

Samodzielne korzystanie z systemów CAD, CAM daje efekt ekonomiczny. Ale można go znacznie zwiększyć poprzez ich integrację poprzez CAPP. Taki zintegrowany system CAD/CAM wspierany jest na poziomie informacyjnym przez pojedynczą bazę danych. Przechowuje informacje o strukturze i geometrii produktu (w wyniku projektowania w system CAD), o technologii wytwarzania (w wyniku działania systemu CAPP) i programach sterujących dla sprzętu CNC (jako informacja wstępna do obróbki w systemie CAM na sprzęcie CNC) - Rysunek 40.

Główne systemy komputerowo zintegrowanej produkcji (CIP) przedstawiono na rysunku 41. Etapy tworzenia produktów mogą się pokrywać w czasie, tj. częściowo lub całkowicie równolegle. Rysunek 41 pokazuje tylko niektóre powiązania między etapami cyklu życia produktów i zautomatyzowanych systemów. Na przykład zautomatyzowany system zarządzania jakością jest powiązany z prawie wszystkimi etapami cyklu życia produktu.

Rysunek 40 - Elementy zintegrowanego systemu

Rysunek 41 - Główne systemy produkcji zintegrowanej komputerowo

Obecnie głównym trendem w osiąganiu wysokiej konkurencyjności zachodnich i rosyjskich przedsiębiorstw jest przejście od oddzielnych zamkniętych systemów CAD i ich częściowa integracja do pełnej integracji technicznej i organizacyjnej sfery produkcji. Taka integracja wiąże się z wprowadzeniem modelu Computer-Integrated Manufacturing (CIP) lub w zachodniej wersji CIM (Computer Integrated Manufacturing).

Strukturę informacyjną produkcji zintegrowanej komputerowo przedstawiono na rysunku 42.

Rysunek 42 - Struktura informacyjna produkcji zintegrowanej komputerowo

W strukturze komputerowo zintegrowanej produkcji istnieją trzy główne poziomy hierarchiczne:

• 1. Poziom górny (poziom planowania), w skład którego wchodzą podsystemy realizujące zadania planowania produkcji.
• 2. Poziom średni (poziom projektowy), na który składają się podsystemy do projektowania wyrobów, procesów technologicznych, opracowywania programów sterujących dla maszyn CNC.
• 3. Poziom dolny (poziom sterowania) obejmuje podsystemy do zarządzania urządzeniami produkcyjnymi.

Budowanie zintegrowanej komputerowo produkcji obejmuje rozwiązanie następujących problemów:

wsparcie informacyjne (odejście od zasady centralizacji i przejście do skoordynowanej decentralizacji na każdym z rozważanych poziomów, zarówno poprzez gromadzenie, jak i gromadzenie informacji w ramach poszczególnych podsystemów oraz w centralnej bazie danych);

przetwarzanie informacji (dokowanie i adaptacja oprogramowania różnych podsystemów);

fizyczne połączenie podsystemów (tworzenie interfejsów, czyli dokowanie sprzętu komputerowego, w tym korzystanie z systemów komputerowych).

Wprowadzenie komputerowo zintegrowanej produkcji znacząco skraca łączny czas realizacji zamówień ze względu na:

skrócenie czasu przenoszenia zamówień z jednej witryny do drugiej oraz skrócenie przestojów w oczekiwaniu na zamówienia;

przejście od przetwarzania sekwencyjnego do równoległego;

eliminacja lub znaczne ograniczenie powtarzalnych, ręcznych operacji przygotowywania i przesyłania danych (np. maszynowy obraz danych geometrycznych może być wykorzystywany we wszystkich działach związanych z projektowaniem produktów).

Powrót