Интегрированные системы проектирования производством

Обобщенная структура современных информационных технологий, внедряемых на промышленных производствах различного типа, приведена на рис. 3.

С точки зрения внедрения информационных технологий, предприятия можно разделить на два больших класса: предприятия с дискретным типом производства ("дискретное производство") и предприятия с непрерывным производством "непрерывное производство").

Дискретное производство характеризуется полным спектром внедряемых компонент рис. 3, в том числе, САПР конструктора (CAD/CAM): анализ схем, проектирование печатных структур (если это предприятие электроники), проектирование чертежной конструкторской документации (КД), проектирование текстовой КД, ведение конструкторских БД, моделирование механических конструкций, ТПП для изготовления печатных структур, ТПП для изготовления механических узлов и деталей. Для дискретного производства из систем АСУ ТП (SCADA) наиболее актуальны замкнутые системы управления (роботы- манипуляторы, автоматизированные линии, гибкое автоматизированное производство и т.п.), а также представлен разнообразный набор автоматизированной контрольно - измерительной аппаратуры (АКИА). Для дискретного производства более актуально и многопланово внедрение систем SCM и PLM (т.е. отслеживание рекламаций на продукцию, планирование запасных частей, ремонт и обслуживание и т.п.).

Таким образом, рис. 3, являясь общим для всех типов производств, полностью представляет и дискретное производство.

Для непрерывного производства внедрение CAD/CAM- систем сводится, в основном, к внедрению графических систем. В то же время, возрастает роль САПР технолога (CAM/CAE) и задачи расширяются в сторону технологических расчетов, моделирования технологических процессов (а изготовление на станках - практически отсутствует). Таким образом, CAM/CAE- системы начинают играть решающую роль в организации производства. АС ТПП – получают особое развитие и становятся основой второго уровня управления на предприятии (MES - система). С позиции управления, имеются 3 уровня: ERP – MES – SCADA, что иллюстрирует и рис. 1. При этом, верхний управленческий уровень представлен технологией OLAP. Исходя из такого определения, общую формулу КИС «внутри предприятия» можно записать:

OLAP { ERP & MES & SCADA/ CAE/ [PDM] }

 

[1] CALS - это очень широко, у CALS много аспектов, и каждый выбирает тот аспект, который ему необходимо разрабатывать: в работах автора исследование ограничено рамками ERP(OLAP)/MES/ SCADA/ /CAD/CAM/CAE/PDM (и АКИА - с позиции архитектуры SCADA), а также проблемами вычислительной техники (ВТ) и сетей (LAN/WAN), т.е. непосредственной автоматизацией предприятия, при этом, исследование и разработка конкретных систем ведется с позиции "больших систем".

Интегрированные системы проектирования производством

Информационное обеспечение ИПК.

Чтобы изготовить изделие, необходимы материя энергия и информация. Материальный поток образуется загрузкой сырья, материалов, комплектующих изделий. Превращение исходного материала в готовую продукцию осуществляется за счет энергии в виде последовательности воздействий каждое из которых вызывает преобразование материального потока. техническими средствами преобразования материального потока является технологическое оборудование и каждое воздействие на материальный поток можно рассматривать как элементарную технологическую операцию. для преобразования материи нужна информация которая определяет форму воздействия на элементы материального потока. Источники этой информации является концептуальная модель, т.е. характеристики, которые должно иметь изделие. По существу концептуальная модель является техническим заданием на разработку. Для изготовления изделия необходимо трансформировать эту информацию в алгоритмическую модель, представляющую собой последовательность команд для технологического оборудования.

После каждой технологической операции надо выполнить обратное преобразование, т.е. изменение состояния потока материи должно быть переведено в информацию. Для этого служат измерительные системы, которые создают поток информации обратной связи. технологический процесс изготовления изделия заканчивается операцией сравнения концептуальной модели изделия с информацией описывающей полученный образец. При отклонении превышающем некоторые пороговые значения, полученный экземпляр идет в брак.

На упрощенной схеме можно выявить что на производстве должны циркулировать два основных принципиально отличающихся информационных потока:

-управляющий поток – информация идущая от концептуальной модели к технологическому оборудованию. Этот поток определяет, что должно быть сделано;

- поток обратной связи – информация. идущая от измерительных систем. Этот поток определяет что именно и как сделано к определенному моменту времени.

Схема основных потоков на производстве.Рис1.

 

 

 

Сравнение

 

 

БД

Технологическое оборудование

Энергетический поток

Измерительные сис

Сырье. Детали- материальный поток

Готовое изделие

Брак

 

 

Информационные потоки представляют собой движение информации на бумажных или машинных носителях либо по информационным каналам локальной вычислительной сети. для хранения информации используется базы данных предприятия.

Весь комплекс данных, отражающий течение процессов производства и необходимый для эффективного управления технологическим оборудованием определяется как информационное обеспечение.

Информационное обеспечение ИПК является основой для построения любых систем автоматизации.

АСУИПК

 

 

 

АСУНИОКР АСУ ГПС

АСНИ АСУП

САПР

АСТП СУГАЦ

 

 

АСУНИОКР научными и проектно конструкторскими работами

ГПС гибкие производственные системы

СУ ГАЦ- гибкий производственный цех.

Основная задача АСУИПК в интегрированной обработке данных.

Современная АСУИПК представляет многоуровую человеко-машинную систему управления. Создание АСУ сложными технологическими процессами осуществляется с использованием автоматических информационных систем сбора данных и вычислительных комплексов, которые постоянно совершенствуются по мере эволюции технических средств и программного обеспечения. Современная АСУ ТП обязательно должна предусматривать связь с корпо­ративными системами управления пред­приятием (АСУП), которые в современ­ной терминологии называются как ERP системы (Enterprise Resource Planning) планирование ресурсов предприятия или как MRP II системы (Manufacturing Resource Planning) - планирование ресур­сов производства. Системы ERP ориен­тированы на предприятие в целом, а MRP - на его технологические подразде­ления

 

Многообразие направлений и терминологий автоматизации современного предприятия можно условно представить рис. 1.

 

 

Рис. 1. Направления автоматизации современного предприятия (CALS):

аналитика для высшего менеджмента предприятия - для принятия управленческих решений на уровне бизнеса предприятия в целом (OLAP); автоматизированная система управления (АСУ) предприятия в целом на уровне бизнес - процессов (АСУП или ERP); автоматизированная система (АС) технологической подготовки производства (ТПП), и как расширение - управление производством в целом на уровне производственных процессов (АС ТПП или MES); АСУ технологическими процессами (ТП) в реальном времени (АСУ ТП или SCADA); системы автоматизированного проектирования разработчика - конструктора (САПР-К или CAD/CAM) и технолога (САПР-Т или CAE), а также им соответствующие инженерные и технологические базы знаний и система управления ими (PDM); внешние по отношению к предприятию информационные системы (ERP-2): управление отношениями с клиентами (CRM,в т.ч. электронный бизнес B2B), управление цепями поставок (SCM), управление жизненным циклом произведенного изделия - вплоть до его утилизации (PLM).

 

 

Используемые информационные технологии (ИТ) можно разделить условно на 3 большие группы (см. рис. 1): инженерные и технологические базы и системы (представляющие базис информатизации предприятия, - изображены в виде тени от пирамиды), автоматизированные системы (АС) управления внутри предприятия (изображены в виде пирамиды), и системы управления бизнесом предприятия за его пределами (изображены в виде облака возле пирамиды). А все системы рис.1 - это CALS. Как следует из анализа рис. 1, технологии CRM, SCM, PLM - относятся к "внешним" по отношению собственно к ИТ- системам предприятия, а система PDM является специфическим добавлением к CAD/CAM/CAE- системам в случае наличия соответствующих баз знаний. Т.е. системы CRM, SCM, PLM и PDM можно рассматривать как некоторое "обрамление" основных ИТ- систем предприятия.

Именно интеграция систем ERP, MES, SCADA, CAD/CAM/CAE и образует корпоративную (комплексную) информационную систему (КИС) предприятия. Поэтому, в данном документе КИС рассматривается именно с этих позиций.

Основу программного обеспечения (ПО) уровня 4 оставляет SCADA программа (Supervisory Control And Data Acquisition - система сбора дан­ных и оперативного диспетчерского управления), реализующая все основ­ные функции визуализации измеряемой и контролируемой информации, передачи данных и команд системе контроля и управления. Система SCADA состоит из инструментального и исполнительного комплекса. Ин­струментальный комплекс предназначен для разработки конкретного ПО автоматизированных рабочих мест (АРМ) технолога, оператора, диспетче­ра и др. Исполнительный комплекс реализует разработанное ПО в опреде­ленной операционной среде.