2. Место сапр в интегрированных системах проектирования, производства и эксплуатации

Основные этапы жизненного цикла промышленных изделий представлены на рисунке 1. Там же указаны основные типы автоматизированных систем, используемых в жизненном цикле изделий.

Рисунок 1 – Этапы жизненного цикла промышленных изделий и системы их автоматизации

Системы автоматизации, использующиеся на различных этапах ЖЦИ, весьма разнообразны и включают соответствующие про­граммные компоненты:

• САЕ — Computer Aided Engineering (автоматизированные рас­четы и анализ);

• CAD — Computer Aided Design (автоматизированное проектирование изделий);

• САМ — Computer Aided Manufacturing (автоматизированная технологическая подготовка производства);

• САРР — Computer Aided Process Planning (автоматизированное проектирование технологических процессов);

• СААР — Computer Aided Assembly Planning (автоматизированное проектирование процессов сборки);

• PDM — Product Data Management (управление проектными данными о продукте (изделии));

• PLM — Product Life Cycle Management (управление жизнен­ным циклом изделия);

• ERP — Enterprise Resource Planning (планирование и управле­ние предприятием);

• MRP-2 — Manufacturing (Material) Requirement Planning (планирование производства};

• MES — Manufacturing Execution System (производственная исполнительная система);

• SCM — Supply Chain Management (управление цепочками поставок);

• SCADA — Supervisory Control And Data Acquisition (диспетчерское управление производственными процессами);

• CNC — Computer Numerical Control (компьютерное числовое управление);

• CRM — Customer Relationship Management (управление взаимоотношениями с заказчиками);

• S&SM — Sales and Service Management (управление продажа­ми и обслуживанием);

• СРС — Collaborative Product Commerce (совместный электронный бизнес).

К САПР относятся следующие системы автоматизации:

• САПР К (CAD, CAE)

• САПР ТП (САМ, САРР, СААР)

• PDM

Современные САПР К (или системы CAD; CAE/CAD), обеспечивающие сквозное проектирование сложных изделий или, по крайней мере, выполняющие большинство проектных процедур, имеют модульную структуру. Модули различаются своей ориента­цией на те или иные проектные задачи применительно к тем или иным типам устройств и конструкций.

Системы САМ призваны решать отдельные задачи проек­тирования ТП (построение операций; выбор оборудования, инст­румента; оснастки и т.п.), а также обеспечивать подготовку уп­равляющих программ для станков с ЧПУ. Модули системы САМ часто входят в состав развитых (интегрированных) САПР, на­зываемых системами CAD/CAM, или CAE/CAD/CAM. Основные функции современных систем САМ сосредоточены, в основном, на автоматизации подготовки управляющих программ для стан­ков с ЧПУ.

Проектирование ТП изготовления деталей обеспечивают сис­темы САРР, а сборки — системы СААР. Системы САРР и СААР могут входить в интегрированные САПР, например, системы CAE/CAD/CAM/ САРР.

Для решения проблем совместного функционирования компо­нентов САПР различного назначения применяют системы управ­ления проектными данными об изделии – системы PDM. Они либо входят в состав модулей конкретной САПР, либо имеют са­мостоятельное значение и могут работать совместно с разными САПР, например, CAD/CAM/CAPP/PDM.

Функции управления на промышленных предприятиях выпол­няют автоматизированные системы на нескольких иерархических уровнях. Автоматизацию управления на верхних уровнях от корпо­рации (производственных объединений предприятий) до цеха осу­ществляют системы ERP или MRP-2.

Наиболее развитые системы ERP выполняют различные бизнес-функции, связанные с планированием производства, закупками, сбытом продукции, анализом перспектив маркетинга, управлением финансами, персоналом, складским хозяйством, учетом основных фондов и т.п. Системы MRP-2 ориентированы, главным образом, на функции, непосредственно связанные с производством. Они контролируют и используют данные, характеризующие состояние технологического оборудования и протекание ТП. Их чаще всего называют системами промышленной автоматизации. Для выполнения диспетчерских функций (сбора и обработки данных о состоянии оборудования и ТП) и разработки программного обеспечения для встроенного оборудования в состав рассматриваемых систем вводят систему SCADA. Для непосредственного программного управления технологическим оборудованием используют системы 1NC на базе контроллеров (специализированных компьютеров, называемых промышленными), встроенных в технологическое обо­рудование.

На этапе реализации продукции выполняют функции управле­ния отношениями с заказчиками и покупателями, проводят ана­лиз рыночной ситуации, определяют спрос на планируемые к выпуску изделия. Эти задачи решают с помощью систем CRM. Маркетинговые функции и управление обслуживанием иногда воз­лагают на систему S&SM.

На этапе эксплуатации применяют специализированные компьютерные системы, для проведения ремонта, контроля и ди­агностики эксплуатируемых изделий. Обслуживающий персонал может использовать интерактивные учебные пособия и техни­ческие руководства, а также программы автоматизированного по­иска неисправностей, средства дистанционного консультирования и программы автоматизированного заказа деталей взамен отказавших. Функции некоторых автоматизированных систем часто пере­крываются. В частности, это относится к системам ERP и MRP-2. Управление маркетингом может быть «поручено» как системе ERP, так и системе CRM или S&SM.

На решение оперативных задач управления проектированием, производством и маркетингом ориентированы системы MES. Они близки по некоторым выполняемым функциям к системам ERP, PDM, SCM, S&SM и отличаются от них оперативностью, приня­тием решений в реальном времени, причем важное значение при­дается оптимизации этих решений с учетом текущей информации о состоянии оборудования и процессов.

Перечисленные автомати­зированные системы могут работать автономно, и в настоящее время так обычно и происходит. Однако эффективность автомати­зации будет заметно выше, если данные, генерируемые в одной из систем, будут доступны другим системам, поскольку принима­емые в них решения станут более обоснованными.

Система не должна разрабатываться как замкнутая, в против­ном случае теряется возможность ее совершенствования и интегра­ции с другими системами.

Интегрированной автоматизированной системой называют совокупность двух или более взаимосвязанных автоматизированных систем, в которой функционирование одной из них зависит от результатов функционирования другой (других) так, что эту сово­купность можно рассматривать как единую автоматизированную систему. Принцип интеграции исключительно важен для САПР и определяет одно из основных направлений их развития и совер­шенствования.

Под интегрированными понимают конструкторско-технологические САПР, осуществляющие комплексное проектирование изде­лия и технологической среды его производства. Уровень интеграции систем различен. К интегрированным относят системы CAD/CAM, CAE/CAD/CAM, CAE/CAD/CAPP и т.д.

Другим важнейшим аспектом принципа интеграции является объединение САПР с другими автоматизированными система­ми, обеспечивающими автоматизацию поддержки решений не только на производственно-технологических, но и на иных эта­пах ЖЦИ в рамках концепции CALS-технологий. К таким можно отнести, например CAE/CAD/CAM/CAPP/PDM или САЕ/САD/САМ/САРР/РDМ/РLМ-системы.

Чтобы достичь должного уровня взаимодействия промышленных автоматизированных систем, требуется создание единого информационного пространства не только на отдельных предприятиях, но и, что более важно, в рамках объединения предприятий.

Единое информационное пространство обеспечивается благодаря унификации, как формы, так и содержания информации о конкретных изделиях на различных этапах их жизненного цикла.

Унификация формы достигается использованием стандартных форматов и языков представления информации в межпрограммных обменах и при документировании.

Унификация содержания, понимаемая как однозначная правильная интерпретация данных о конкретном изделии на всех этапах его жизненного цикла, обеспечивается разработкой онтологии (метаописаний) приложений, закрепляемых в прикладных CALS-пpoтоколах.

Унификация перечней и наименований сущностей, атрибутов и отношений в определенных предметных областях является основой для единого электронного описания изделия в CALS-пространстве.

Контрольные вопросы:

1. Перечислите основные этапы жизненного цикла промышленных изделий?

2. Дайте расшифровку аббревиатуре САЕ?

3. Дайте расшифровку аббревиатуре CAD?

4. Дайте расшифровку аббревиатуре САМ?

5. Дайте расшифровку аббревиатуре САРР?

6. Дайте расшифровку аббревиатуре СААР?

7. Дайте расшифровку аббревиатуре PDM?

8. Дайте расшифровку аббревиатуре PLM?

9. Дайте расшифровку аббревиатуре ERP?

10. Дайте расшифровку аббревиатуре MRP-2?

11. Дайте расшифровку аббревиатуре MES?

12. Дайте расшифровку аббревиатуре SCM?

13. Дайте расшифровку аббревиатуре SCADA?

14. Дайте расшифровку аббревиатуре CNC?

15. Дайте расшифровку аббревиатуре CRM?

16. Дайте расшифровку аббревиатуре S&SM?

17. Дайте расшифровку аббревиатуре СРС?

18. Какие системы автоматизации относятся к САПР?

19. Что такое интегрированная автоматизированная система?

20. Приведите примеры интегрированных САПР?

21. Приведите примеры объединение САПР с другими автоматизированными система­ми?