Концепции и технологии цифровизации машиностроительного предприятия. Учебное пособие

Павел Ведмидь

В учебном пособии рассмотрены концепции и технологии цифровизации машиностроительного предприятия. Технологиями называются известные инструменты информационных технологий. Это системы управления жизненным циклом изделия PLM, включая CAD, CAM, CAE; системы управления производством MES; системы автоматизации менеджмента качества QMS. Их использование в конкретных проектах определяется концепцией внедрения. Все эти понятия рассмотрены именно для машиностроительного предприятия.

© Павел Ведмидь, 2024

ISBN 978-5-0064-2819-5

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Введение

В области конструкторско-технологической подготовки производства уже привычными стали аббревиатуры CAD/CAM/CAE/PDM/PLM. При этом PLM (Product Lifecycle Management) — управление жизненным циклом изделия — включает в себя все системы, ранее перечисленные. Однако PLM — это не единая система, а методология комплексного применения современных информационных технологий c упором на управление данными об изделии. PLM предполагает новые методы работы с информацией об изделии, позволяя тесно увязать ее с процессами, обеспечивая одновременный доступ к данным разных категорий сотрудников и реализацию в полной мере принципов параллельного проектирования изделий.

Многие долгосрочные преимущества внедрения систем управления жизненным циклом изделия (PLM) не удастся реализовать без наличия исчерпывающей стратегии цифрового производства. Цифровое производство — ключевое место интеграции PLM с различными технологическими системами и оборудованием, обеспечивающее обмен данными об изделии между конструкторами и технологами. Подобный обмен позволяет предприятиям достичь заданных целей в плане сроков разработки и объемов выпуска, а также добиться снижения себестоимости благодаря устранению дорогостоящих изменений, вносимых на этапах процесса разработки.

Совместная работа различных ИТ систем предприятия может быть организована по разному. Для этого используются различные концепции. Это и цифровые двойники, цифровая трансформация, Индустрия 4.0 и др.

С жизненным циклом изделия или ЖЦИ в большей степени работают PLM системы. Добавление к рассмотрению других жизненных циклов (ЖЦ), например ЖЦ производства позволит правильно организовать взаимодействие этих циклов. Для сложных изделий не все компоненты изготавливает головное предприятие. Довольно много компонентов изготавливают поставщики. Работа с поставщиками — это чаще всего область ERP систем. Иногда говорят и о специализированных CSM системах, но на практике они обычно выступают подсистемой ERP системы. Однако, и ERP, и CSM не рассматривают технический уровень производства поставщиков. Т.е жизненные циклы (своего) производства и жизненные циклы цепочки поставок должны быть связаны с ЖЦИ.

Рассмотрению различных концепций взаимодействия промышленных ИТ систем и посвящена глава 1. PLM системы оказываются центральным элементом такого взаимодействия, потому основные функции PLM систем рассмотрены в главе 2.

Сложное наукоемкое машиностроение выдвигает дополнительные требования, а для их учета появились дополнительные подходы, обычно реализуемые в PLM системах. Они и рассмотрены в главе 3.

Обычно почти независимо от PLM рассматриваются системы управления предприятием и производством — обычно это ERP и MES. Поддержка процессов управления материальными ресурсами, финансовыми потоками, складским хозяйством, основными фондами, персоналом, планированием производства, сбытом и обслуживанием продукта относится к компетенции ERP-систем (Enterprise Resource Planning — управление ресурсами предприятия). Собственно с производством работают MES-системы (Manufacturing Execution System — производственная исполнительная система), которые предназначены для оперативного управления производством в реальном времени; обеспечивают оптимизацию управленческих решений с учетом текущей информации о состоянии оборудования и производственных процессов. Эти системы кратко рассмотрены в главе 4 в основном в свете взаимодействия с PLM системами.

В некоторых отраслях промышленности вопросы менеджмента качества достаточно жестко регламентированы и связаны как с техническими требованиями к изделию, так и с особенностями производства компонентов изделия. Например, так сделано в стандарте поставщиков автокомпонентов IATF 16949. Стандарт предписывает сертификацию производства поставщика в свете возможности изготовления компонентов надлежащего качества, в заданные сроки и в требуемых объемах. Для поддержки этого стандарта даже появились специализированные системы — QMS системы. Они и рассмотрены в главе 5.

В главе 6 рассмотрены отдельные аспекты интеграции PLM, MES, QMS систем, а также особенности ведения проектов внедрения таких систем.

Все главы завершаются контрольными вопросами для закрепления материала.