УНИФИКАЦИЯ ПРОЦЕДУР СОЗДАНИЯ ЕДИНОГО ИНФОРМАЦИОННОГО ПРОСТРАНСТВА В

УНИФИКАЦИЯ ПРОЦЕДУР СОЗДАНИЯ ЕДИНОГО ИНФОРМАЦИОННОГО ПРОСТРАНСТВА В АСУП МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05. 13. 06 – Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность) Зеленин А. П.

Актуальность проблемы из 23 По данным Standish Group (США), из 30 000 проектов АСУП, обследованных в США, успешными оказались не более 24%. По данным Columbus IT Partner, полный объем затрат на внедрение АСУП в 3 5 раз превышает стоимость ПО. Роль компании интегратора по внедрению АСУП выполняют организации посредники, слабо знакомые со спецификой производственных процессов предприятия заказчика. Внедрение таких проектов напоминает скорее искусство, чем ремесло. Многие решения принимаются интуитивно, без должной опоры на факты и расчет. Внедрение АСУП не возможно без создания ЕИП. Небольшие организации не в состоянии содержать отделы разработки программного обеспечения и оплачивать услуги внедренческих организаций. Следствием этого служит небольшое количество реализованных проектов внедрения АСУП в отечественном машиностроении при видимой потребности предприятий и частое недовольство результатами реализации. Повысить эффективность создания ЕИП возможно за счет унификации процедур его создания. Актуальной задачей является разработка практического метода, позволяющего предприятию собственными силами при минимальном участии компании интегратора создать единое информационное пространство. Решение данной задачи позволит машиностроительным предприятиям повысить качество принимаемых проектных решений по созданию ЕИП, сократить затраты на разработку и реализацию проектов, ускорить темпы глобальной информатизации отечественного машиностроения.

3 из 23 Цель работы: повышение эффективности создания единого информационного пространства машиностроительного предприятия на основе разработки практического инструментария для ИТР по подготовке предприятия к комплексному внедрению автоматизированных систем различного целевого на значения. Задачи исследования: 1) анализ современного состояния теории и практики создания единого информационного пространства предприятия; 2) изучение производственного процесса машиностроительного предприятия для выявления узких мест, препятствующих созданию единого информационного пространства; 3) теоретическое обоснование, постановка, формализация и типизация проектных процедур создания единого информационного пространства предприятия; 4) разработка регламентов типовых процедур работы специалистов в среде единого информационного пространства предприятия; 5) разработка программных средств автоматизации отдельных этапов жизненного цикла изделия (ЖЦИ). Объект исследования: информационные связи производственного процесса многономенклатурного машиностроительного производства. Предмет исследования: структурно функциональные изменения производственного процесса, связанные с созданием единого информационного пространства предприятия

4 из 23 Научная новизна включает: формализованное описание информационных потоков машиностроительного предприятия в виде иерархии множеств операций и связей операций с декомпозиций объектов до уровня отдельных свойств (атрибутов); структурированный набор информации о производственном процессе, необходимый и достаточный для создания единого информационного пространства предприятия; разработанный формализованный метод создания единого информационного пространства предприятия в виде последовательности и содержания шагов, позволяющих на основе данных о продукции и производственном процессе унифицировать систему обозначений изделий, сформировать иерархическую структуру данных, систематизировать и структурировать информационные потоки, сформировать единое представление электронных документов, алгоритмизировать электронный документооборот, выбрать и внедрить PDM систему. Практическая значимость содержит: методические и информационные средства поддержки внедрения каждого этапа создания ЕИП предприятия в виде примеров реализации и регламентов типовых процедур работы специалистов: регламент «Правила обозначения изделий и конструкторских документов» ; регламент «Управление разработкой продукции основного производства» ; регламент «Управление технологической подготовкой производства» ; регламент «Инженерный документооборот» ; регламент «Правила создания электронных документов» ; практическая реализация теоретических результатов в виде единого информационного пространства ОАО «Завод бурового оборудования» . Основные результаты, выносимые на защиту: 1) метод формализованного описания информационных потоков машиностроительного предприятия; 2) алгоритм реструктуризации информационных потоков предприятия, включающий создание единой системы электронного документооборота и разработку типовых процедур работы инженерно технических специалистов в среде единого информационного пространства предприятия; 3) совокупность методического, информационного, алгоритмического и программного обеспечения этапов создания ЕИП, включая: систему обозначения изделий; иерархическую структуру данных; системы инженерного и электронного документооборота; единое представления электронных документов; регламенты типовых процедур работы ИТР по созданию и сопровождению ЕИП.

1. Анализ современного состояния теории и практики построения единого информационного пространства машиностроительного предприятия 5 из 23 Обзор работ посвященных CAD/CAM/CAE/PDM/PLM/ERP/MES технологиям и созданию ЕИП Авторы Краткая характеристика работ Недостатки Работы посвящены техническому и математическому обеспечению САПР, детально Методики не конкретизированы для какого И. П. Норенков, А. А. Черепашков описаны средства концептуального -либо типа АС (в целом методики проектирования (CASE-системы, DFD и IDEF соответствуют ГОСТ). методики, язык UML), описаны методики проектирования автоматизированных систем Ю. М. Соломенцев, В. Г. Митрофанов, В. А. Медведев, В. П. Вороненко, В. Н. Работы посвящены вопросам проектирования и Брюханов, Л. М. Червяков, А. Г. автоматизации непосредственно Не учитываются стадии проектирования и Схиртладзе, Н. М. Капустин, П. М. производственных систем (в том числе ГПС) технической подготовки производства. Кузнецов, Н. П. Дьяконова, М. С. Уколов, Е. Р. Ковальчук, М. Г. Косов А. И. Сердюк, А. И. Сергеев, М. А. Работы посвящены математическому описанию и Не учитываются стадии проектирования и Корнипаев, Ф. Ф. Гильфанова, Р. Р. проектированию ГПС, как частного случая технической подготовки производства Рахматуллин производственной системы изделий основного производства. Е. В. Судов, А. И. Левин, А. В. Петров, Работы посвящены информационному Не учитываются стадии проектирования и Е. В. Чубарова сопровождению изделия в производстве и технической подготовки производства мониторингу состояния изделия в производстве изделий основного производства. Работы посвящены автоматизации управления Не учитываются стадии проектирования и А. М. Дильман, Г. М. Мартинов производственным оборудованием (в том числе в технической подготовки производства составе ГПС) изделий основного производства. Работы посвящены процессному подходу к Нет привязки к конкретным типам В. В. Репин, В. Г. Елиферов описанию процессов в организации и описывают предприятий методики моделирования процессов Работы посвящены выявлению критических М. Н. Сучков, С. Б. Шаренков факторов успеха и оценки эффективности Нет четкой методики внедрения АС внедрения САПР

1. Анализ современного состояния теории и практики построения единого информационного пространства машиностроительного предприятия 6 из 23 Обзор работ посвященных CAD/CAM/CAE/PDM/PLM/ERP/MES технологиям и созданию ЕИП Авторы Краткая характеристика работ Недостатки Работы посвящены математическому описанию Не рассматриваются организационное, В. В. Павлов, М. Е. Деменков изделий и производственных систем, а так же методическое и информационное вопросам разработки алгоритмов интеграции АС обеспечение АС. С. В. Питеркин, Н. А. Оладов, Д. В. Основное внимание уделено ERP Исаев, А. И. Рыбников, Д. А. Гаврилов, Работы посвящены комплексной автоматизации системам. Стадии разработки продукции, В. В. Баронов, Г. Н. Калянов, Ю. И. предприятия, в том числе и методикам подготовки и планирования производства Попов, А. И. Рыбников, И. Н. внедрения АС рассмотрены поверхностно Титовский Работы посвящены разработке математической Не учитываются стадии проектирования и Р. Р. Загидуллин, Н. М. Султан-заде, Е. Б. модели производственного процесса и технической подготовки производства Фролов составлению оптимальных производственных изделий основного производства. расписаний Н. И. Новицкий, В. П. Пашуто, Г. И. Шепеленко, А. Н. Ильченко, И. Д. Работы посвящены организации и планированию Кузнецова, И. Д. Беляева, В. В. производства, а так же расчету планируемого Не рассматриваются вопросы организации Михайлов, В. Л. Молоков, А. Н. Петров, экономического эффекта от комплексной проекта внедрения. М. Л. Файнгольд, Д. В. Кузнецов, А. А. автоматизации. Емельянов, Е. А. Власова, Р. В. Дума, В. Д. Стивенсон Р. А. Бирбаер, И. Г. Альтшулер Работы посвящены организации проекта Нет детальной методики внедрения построения комплекса и взаимодействия АС К. С. Кульга, П. Б. Фомичев, Д. А. Работы посвящены комплексной автоматизации Володин, А. А. Серебряков, Ю. А. производства и построения ЕИП через создание Не рассматривается создание комплекса из Пушкин, единой информационной интегрированной имеющихся АС. системы Д. В. Бурец, Н. П. Воробович, М. Н. Работы посвящены интеграции, адаптации и Сучков, Т. Д. Голицына, А. С. внедрению комплекса АС, Нет детальной методики внедрения Большаков

1. Анализ современного состояния теории и практики построения единого информационного пространства машиностроительного предприятия 7 из 23 Установлено, что: теоретические разработки и методики внедрения носят обобщенный характер, не детализованы и не могут быть применены при практической реализации проекта создания ЕИП. с одной стороны, имеются многочисленные теоретические наработки в области методологии создания автоматизированных систем и их интеграции в единое информационное пространство предприятия. С другой стороны, отсутствует теоретическое обобщение и практическая реализация методик создания ЕИП. на практике под каждый проект создания ЕИП предприятия командой внедрения разрабатывается собственная методика, что не позволяет тиражировать накапливаемый опыт и удачные решения на смежных предприятиях. ориентация поставщиков на максимизацию продаж и получение прибыли вызывает поставку не нужных предприятию компонентов и не достаточно качественное внедрение АС, что в целом ведет к снижению эффекта от автоматизации. Выявлена потребность в унификации информации и разработке методик, позволяющих эффективно внедрять комплексы АС, обеспечивать единство и актуальность данных в ЕИП и поддерживать постоянную эффективную работу предприятия.

2. Изучение производственного процесса машиностроительного предприятия 8 из 24 Основная продукция ОАО «ЗБО» труба бурильная Объемы производства продукции ОАО «ЗБО» стальная универсальная (ТБСУ) ГОСТ Р 51245 99. Млн. рублей Различные исполнения данного изделия составляют до 80% всего объема производства завода. Изделие различается по диаметру, длине, толщине стенки, направлению резьбы, наличию прорезей, материалу, виду термообработки и т. д. Всего изделие насчитывает более 900 исполнений. Размер партии от 5 до нескольких тысяч изделий. время такта 5, 27 мин; время хранения запасов 67, 5 дня; время добавления ценности 2, 45 часа; процент брака 0, 41%; продукция находится в обработке 0, 45% от всего времени прохождения заказа через производство; средний коэффициент загрузки оборудования равен 0, 3.

2. Изучение производственного процесса машиностроительного предприятия 9 из 23 Установлено, что: автоматизированы лишь локальные рабочие места конструкторов; электронные документы хранятся на машинах пользователей; имена файлов, названия папок, порядок хранения и т. п. не регламентированы; версионность документов не отслеживается; отсутствует гарантия соответствия электронного и бумажного документов; отсутствует формализованная система присвоения обозначения изделиям; обозначения изделий в КД и номенклатурном справочнике предприятия отличаются; отсутствует формализованная система инженерного документооборота; отсутствует формализованная система проведения изменений в КД и ТД; специалисты отдела АСУ не способны на организацию полноценного внедрения САПР и производственных систем; четкой схемы прохождения заказа на предприятии нет; имеются СТП, разработанные для подготовки к сертификации системы менеджмента качества по ИСО 9000, они не пригодны для использования и описанные в них схемы работы не могут быть применены при создании ЕИП.

3. Теоретическое обоснование, постановка, формализация и типизация проектных процедур 10 из Номенклатура изделий выпускаемых предприятием 23 Все пространство изделий, находящихся в производстве, состоит из множества заказов, состоящих из произвольного количества различных изделий, которые разбиты на неравные партии. Состава изделия Все составы всех изделий можно описать одним типом двунаправленной связи «входит в… состоит из…. » , связывая объекты попарно. Представление состава изделия в виде матрицы Варианты подключения связи «входит в… состоит из…. » к объектам состава изделий машиностроения Представление состава изделия в виде графа

3. Теоретическое обоснование, постановка, формализация и типизация проектных процедур 11 из 23 Соответственно существует множество двунаправленных связей «изготавливается по … для изделия …» Каждый технологический процесс представляет собой определенную последовательность операций Каждая операция характеризуется набором свойств (атрибутов) Последовательность операций можно описать множеством связей Соответственно всю производственную систему можно представить в виде двух множеств – операций и связей операций.

3. Теоретическое обоснование, постановка, формализация и типизация проектных процедур. Шаг 1 Разработка унифицированной системы обозначения изделий, обязательной для их описания на всех стадия 12 из производственного процесса предприятия. 23 Схема обозначений изделий основного производства ОАО «Завод бурового оборудования»

3. Теоретическое обоснование, постановка, формализация и типизация проектных процедур. Шаг 2 Формирование иерархической структуры данных. 13 из 23 Фрагмент таблицы соответствия объектов и атрибутов

3. Теоретическое обоснование, постановка, формализация и типизация проектных процедур. Шаг 3 Систематизация и упорядочивание инженерного документооборота предприятия 14 из 23 Схема процесса «Управление изготовлением продукции»

3. Теоретическое обоснование, постановка, формализация и типизация проектных процедур. Шаг 4 разработка схемы электронного документооборота 15 из 23 Схема инженерного документооборота

3. Теоретическое обоснование, постановка, формализация и типизация проектных процедур. Шаг 5 Формирование единого представления электронных документов 16 из 23 Схема процесса взаимодействия пользователей в среде ЕИП

3. Теоретическое обоснование, постановка, формализация и типизация проектных процедур. Шаг 6 Разработка схемы построения ЕИП. 17 из 23 Начало Разработка регламента Регламент «Управление «Управление технологической Унификация и Регламент «Правила технологической подготовкой производства» стандартизация обозначения изделий и подготовкой Системы обозначения конструкторских производства» изделий документов» Разработка регламента Регламент «Инженерный Формирование Матрицы связей объектов, «Инженерный документооборот» иерархической атрибутов, состояний документооборот» структуры данных Систематизация и Схема информационных Реализация схемы Схемы электронного упорядочивание потоков ЖЦИ внутри инженерного документооборота инженерного предприятия документооборота предприятия Формирование единого Регламент «Правила создания представления электронных документов» Разработка регламента Регламент «Управление электронных «Управление разработкой продукции документов внутри разработкой продукции основного производства» предприятия основного производства» Конец Последовательность построения единого информационного пространства предприятия

4. Разработка регламентов типовых процедур 18 из регламент «Правила обозначения изделий и конструкторских документов» ; 23 регламент «Управление разработкой продукции основного производства» ; регламент «Управление технологической подготовкой производства» ; регламент «Инженерный документооборот» ; регламент «Правила создания электронных документов» ; типовые инструкции по работе в ЕИПП.

5. Разработка программных средств автоматизации отдельных этапов жизненного цикла изделия 19 из 23 Автоматизированная система разработки маршрутных технологических процессов в условиях единичного и мелкосерийного производства

5. Разработка программных средств автоматизации отдельных этапов жизненного цикла изделия 20 из 23 Автоматизированная система моделирования работы производственного участка с учетом технического состояния оборудования

5. Разработка программных средств автоматизации отдельных этапов жизненного цикла изделия 21 из 23 Автоматизированная система контроля атрибутов электронной конструкторской документации

22 из Основные выводы и результаты 23 1. На основе анализа известных АСУП многономенклатурных промышленных предприятий установлено, что каждый проект создания ЕИП АСУП разрабатывается по оригинальным методикам, не предусматривающим унификацию процедур и не позволяющим использовать получаемые результаты на смежных предприятиях аналогичного типа. 2. В результате обследования информационных потоков промышленных предприятий (ОАО «ЗБО» и др. ) выявлен ряд общих проблем (отсутствуют единая система обозначения изделий; не регламентирована структура данных об изделиях; отсутствуют гарантии соответствия версий электронного и бумажного документов и др. ), решение которых требует формализации системы инженерного документооборота с унификацией процедур создания ЕИП АСУП. 3. Разработан метод, позволяющий инженерно техническим службам предприятия на основе данных о продукции и производственном процессе, унификации системы обозначений изделий с формированием иерархической структуры данных, систематизацией и структурированием информационных потоков, единым представлением электронных документов и алгоритмизацией электронного документооборота при минимальном участии компании интегратора создать единое информационное пространство предприятия. 4. Разработаны практические средства поддержки метода в виде регламентов типовых процедур работы специалистов в среде ЕИП, детально описывающих порядок ввода и использования информации в АСУП. 5. Разработаны программные продукты, являющиеся частью комплексной АСУП, позволяющие автоматизировать ряд типовых процедур работы ИТР, связанных с контролем атрибутов электронной конструкторской документации, разработкой маршрутно операционных технологических процессов, планированием загрузки производственных участков, обеспечивая генерирование необходимых форм документов и контроль работы специалистов. 6. Внедрение разработанного метода создания ЕИП в условиях ОАО «ЗБО» позволило на 30% сократить время вывода на рынок новых видов готовой продукции.

Сведения о внедрении результатов работы 23 из 23