Пермский  Государственный Технический Университет

Кафедра ²Микропроцессорные Средства Автоматизации² 
 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат

Автоматизированная  подготовка производства на базе современных  CAD/CAM/CAE/PDM систем. 
 
 
 
 
 

Выполнил: ст. гр. АТПП-07

                                                                              Новиков А.В.                              

Проверил: доц. каф. МСА

                                                                                        Петроченков А.Б. 
 
 
 
 
 
 

Пермь, 2011

 

Содержание

 

Интегрированные автоматизированные системы управления

 

     В концепции КИП роль интегрированной  автоматизированной системы управления (ИАСУ) стала еще более значительной. На ИАСУ были возложены не только функции  автоматизации процессов проектирования и производства изделий, но и совершенно новые задачи, связанные с обеспечением информационной интеграции процессов. Эта интеграция должна была осуществляться за счет совместного использования одной и той же информации (в электронном виде) для решения разных задач.

     В составе ИАСУ было принято выделять автоматизированную систему управления (АСУ) предприятием (АСУП), АСУ конструкторско-технологической подготовки производства (АСКТПП), АСУ гибкими производственными участками (АСУ ГАУ), АСУ транспортно-складской системой (АСУ АТСС), АСУ инструментального обеспечения (АСИО), а также АСУ научными исследований (АСНИ).

     Практика  показала, что из всех задач ИАСУ наиболее типизируемыми оказались  задачи автоматизации проектирования и подготовки производства, а также  задачи уровня управления предприятием (АСУП). В конце 80-х - начале 90-х годов, на рынке появились самостоятельные программно-технические решения, пригодные для использования на предприятиях с различным уровнем автоматизации, в том числе и вне КИП в его классическом понимании. Возникли новые устойчивые понятия: CAD/CAM/CAE и MRP (MRP II).

     Первое  понятие - CAD (Computer Aided Design)/ CAM (Computer Aided Manufacturing) /CAE (Computer Aided Engineering) - обозначало комплекс программных средств компьютерного  проектирования, подготовки производства и инженерных расчетов. Второе - MRP (Materials Requirement Planning - планирование потребностей в материалах), а позднее MRP II (Manufacturing Resource Planning - управление производственными ресурсами) - стало общепринятым обозначением комплекса задач управления финансово-хозяйственной деятельностью предприятия: планирования производства, материально-технического снабжения, управления финансовыми ресурсами, и других.

     Появились первые стандарты и спецификации, определяющие функциональные требования к этим системам.

     В начале 90-х, консалтинговой фирмой Gartner Group (США) была предложена концепция ERP (Enterprise Resource Planning - управление ресурсами предприятия). Сегодня термины MRPII и ERP практически полностью вытеснили термин АСУП и стали привычным для специалистов обозначением класса интегрированных информационных систем, предназначенных для управления производственно-хозяйственной деятельностью предприятия.

     В соответствии с [ISO /IEC 2382-24:1995] системы  класса MRP должны выполнять следующие  функции:

• управления финансовыми ресурсами (Financial Management);
• управления персоналом (Human Resources);
• ведения портфеля заказов (Customer Orders);
• управления запасами (Inventory Management);
• управления складами (Warehouse Management);
• управления закупками (Purchasing);
• управления продажами (Sales);
• управления сервисным обслуживанием (Service);
• прогнозирования объема реализации и продаж (Forecasting);
• объемного планирования (Master Production Scheduling);
• расчета потребностей в материалах (Materials Requirement Planning);
• оперативно-производственного планирования (Finite Scheduling);
• оперативного управления производством (Production Activity Control);
• управление техническим обслуживанием оборудования (Equipment Maintenance);
• расчета себестоимости продукции и затрат (Cost Accounting);
• управление транспортировкой готовой продукции (Transportation).

     Подробное описание задач, выполняемых каждой подсистемой, приведено в литературе.

     Характерными  примерами современных ERP являются системы R/3 (SAP), BAAN IV (BAAN), Oracle Applications (Oracle Corporation), MFG/PRO (QAD), People Soft (People Soft Inc), OneWorld (J.D.Edwards), BPCS (System Software Associates, Syteline (Symix Systems) и другие. Следует упомянуть целый ряд интегрированных информационных систем, приближающихся по функциональности к ERP, представленных на рынке российскими компаниями: "БОСС" (компания АйТи), "Парус" ("Корпорация Парус"), "Галактика" ("Корпорация Галактика") и др.  

     Концепция КИП явилась важным этапом развития промышленных информационных технологий. На этой стадии развития возник и был частично апробирован целый ряд фундаментальных идей, принципов и технологий:

1. Сформировался класс систем автоматизации инженерного труда в процессах разработки изделия и подготовки производства. На первых этапах это были задачи автоматизации создания традиционной (бумажной) конструкторской документации. При помощи автоматизированных систем проектирования (CAD) создавался электронный чертеж - плоская геометрическая модель изделия. Впоследствии началось использование поверхностных и твердотельных объемных моделей компонентов изделия. Необходимость обеспечения совместимости таких геометрических моделей, разрабатываемых при помощи различных программных систем, явилась толчком к стандартизации форматов данных.
2. На основе конструкторских геометрических моделей изделия при помощи автоматизированных систем технологической подготовки производства (CAM) разрабатывались программы для станков с ЧПУ. Обмен геометрическими данными в электронном виде между CAD и CAM системами явился одним из первых реальных примеров информационной интеграции процессов.
3. Возникновение систем класса MRP II, обладающих определенным набором функций и взаимосвязей между функциями, создало основу для формирования некого функционального стандарта, регламентирующего общепринятую управленческую технологию, реализуемую с использованием компьютерных систем. Характерной чертой этой технологии явилось совместное использование общих баз данных в интересах различных процессов.
4. В КИП впервые не только решались задачи автоматизации отдельных производственных процессов, но и начали частично реализоваться принципы информационной интеграции.

Зачем нужна автоматизированная система технологической  подготовки производства?

 

     Жесткая конкуренция на рынке машиностроительной продукции предопределяет необходимость постоянного совершенствования и развития производства любого предприятия, являющегося участником рынка. В настоящее время одним из перспективных направлений обеспечения конкурентоспособности предприятия является повышение эффективности технологической подготовки производства (ТПП) выпускаемых изделий. Целью ТПП является оптимальное по срокам и ресурсам обеспечение технологической готовности производства к изготовлению изделий в соответствии с требованиями заказчика или рынка данного класса изделий.

     Необходимость повышения эффективности ТПП  изделий объясняется увеличением  номенклатуры выпускаемой продукции  во всех типах производств и высокой  скоростью ее обновления. В первую очередь это характерно для единичного и мелкосерийного типов производств.

     К ТПП изделия относятся следующие  мероприятия:

• обеспечение технологичности конструкции изделия;
• планирование и управление процессом ТПП изделия;
• разработка маршрутов изготовления изделий;
• проектирование технологических процессов;
• проектирование оснастки и инструмента;
• разработка ЧПУ-программ;
• нормирование изготовления изделия;
• выпуск технологической документации;
• расчет производственных мощностей.

   Необходимость повышения эффективности ТПП  объясняется еще и тем, что проектирование технологической документации в большинстве случаев значительно (от двух до пяти раз) превосходит трудоемкость разработки конструкторской документации. Ощутимое повышение эффективности ТПП по сравнению с ее существующим уровнем возможно только при выполнении следующих условий:

• наличие единого информационного пространства для специалистов конструкторской и технологической служб предприятия;
• повышение скорости разработки и обоснованности планов ТПП, непрерывный контроль их выполнения;
• содержательная помощь сотрудникам технологической службы предприятия в течение всех этапов разработки технологической документации на основе применения математических методов и идей искусственного интеллекта, использования современных средств вычислительной техники.

     Перечисленные условия реализуются в автоматизированной системе технологической подготовки производства (АСТПП). АСТПП представляет собой аппаратно–программную систему, однако ее аппаратная и программная  части не являются равноценными. Ядром  АСТПП любого предприятия является программное обеспечение этой системы. В первую очередь именно оно обеспечивает выполнение данных условий. Отмеченное обстоятельство объясняется тем, что в программном обеспечении “консервируются” знания наиболее опытных специалистов и ученых в области технологии машиностроения. В первую очередь использование таких знаний и обеспечивает требуемое повышение эффективности ТПП.

Глоссарий терминов

 

     Computer Aided Manufacturing (CAM). Системы автоматизированной подготовки производства. В действительности таковой не является, общий термин для обозначения программных систем подготовки информации для станков с числовым программным управлением. Традиционно исходными данными для таких систем были геометрические модели деталей, получаемые из систем CAD. Терминологически произошло смешение понятий с САМ Computer Aided Machining (система автоматизации изготовления) .

     Computer Aided Design (CAD). Системы автоматизированного конструирования. Обычно охватывает создание геометрических моделей изделий (плоских, твердотельных, трехмерных, составных), а также генерацию чертежей изделия и их сопровождение.

     Отечественный термин САПР шире понятия CAD: он также  включает в себя CAM (Computer Aided Manufacturing) - автоматизированную подготовку производства, а в некоторых случаях также элементы CAE (Computer-Aided Engineering) - автоматизированного инженерного анализа.

     Computer Aided Engineering (САЕ). Системы автоматизированного инженерного анализа. Общий термин для обозначения автоматизированного анализа проекта, имеющего целью обнаружение ошибок (прочностные расчеты, коллизии кинематики).

     Product Data Management (PDM). Системы управления данными изделия. Это инструментальная система, которая автоматизирует процесс управления разработкой изделия на предприятии или в группе предприятий-смежников. Система PDM обобщает такие широко известные процессы, как управление инженерными данными, управление документами, и другие системы, которые используются для манипулирования информацией, всесторонне определяющей конкретное изделие.  

 

Что такое  системы управления производственной информацией?

 

     Системы управления производственной информацией (PDM) - это инструментальное средство, которое помогает администраторам, конструкторам, инженерам, технологам и другим специалистам управлять как данными, так и процессами разработки изделия на современном производственном предприятии или в группе предприятий-смежников. Системы PDM следят за большими, постоянно обновляющимися массивами данных и инженерно-технической информации, необходимыми на этапах проектирования, производства или строительства, а также поддержки эксплуатации, сопровождения и утилизации технических изделий - "продуктов". Системы PDM в этом плане отличаются от баз данных тем, что интегрируют информацию любых форматов и типов, поступающую от различных источников, предоставляя ее пользователям уже в структурированном виде, причем структуризация привязана к особенностям современного промышленного производства. Системы PDM отличаются и от интегрированных систем офисного документооборота, так как текстовые документы - далеко не самые "нужные" на производстве, куда важнее геометрические модели, данные для функционирования автоматических линий, станков с ЧПУ и т. п. Системы PDM обобщают такие широкоизвестные технологии, как управление инженерными данными (engineering data management - EDM), управление документами, управление информацией об изделии (product information management - PIM), управление техническими данными (technical data ma-nagement - TDM), управление технической информацией (technical information management - TIM), управление изображениями, и другие системы, которые используются для манипулирования информацией, всесторонне определяющей конкретное изделие.