1 Система автоматизации инженер-ного труда реферат. Система автоматизации инженерного труда
 Скачать 122.92 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ частное образовательное учреждение «ОО ДПО МЕЖДУНАРОДНАЯ АКАДЕМИЯ ЭКСПЕТИЗЫ И ОЦЕНКИ» Дополнительная профессиональная программа «Автомобильные дороги и аэродромы» АТТЕСТАЦИОННАЯ РАБОТА на тему: «Система автоматизации инженерного труда» Автор: слушатель Аджигафаров Эрвин Суенович подпись______________ Научный руководитель: к.э.н., доцент Данилова Светлана Николаевна подпись______________ Саратов 2018 г. СодержаниеСодержание 2 Интегрированные автоматизированные системы управления 3 Зачем нужна автоматизированная система технологической подготовки производства? 5 Глоссарий терминов 6 Что такое системы управления производственной информацией? 8 Системы управления производственной информацией 9 Функциональные возможности PDM 10 Обзор различных систем CAD/CAM/CAE 15 Литература 23 Интегрированные автоматизированные системы управленияВ 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:
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:
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:
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:
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 терминовComputer 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. Короче говоря, любая информация, необходимая на том или ином этапе жизненного цикла изделия, может управляться системой PDM, которая предоставляет корректные данные всем пользователям и всем промышленным информационным системам по мере надобности. Наряду с данными, PDM управляет и проектом - процессом разработки изделия, контролируя собственно информацию об изделии - "продукте", о состоянии объектов данных, об утверждении вносимых изменений, осуществляя авторизацию и другие операции, которые влияют на данные об изделии и режимы доступа к ним каждого конкретного пользователя. Таким образом, речь идет о полном, централизованном и постоянном автоматизированном контроле за всей совокупностью данных, описывающих как само изделие, так и процессы его конструирования, производства, эксплуатации и утилизации. Системы управления производственной информациейПроблема отслеживания процесса продвижения информации и управления документами на производстве, в условиях современного крупного промышленного предприятия сегодня приобретает особую остроту. До недавнего времени ведущие компании - производители программного обеспечения радовали промышленников в лучшем случае системами САПР с элементами аналитических программ. Однако, инженеры крупных предприятий, первоначально освоив САПР как средство повышения комфорта при проектировании новых изделий, "попутно" значительно повысили производительность своего труда. Оказалось, что теперь, даже простое сопровождение новых проектов с отслеживанием изменений и регистрацией утверждений без автоматизации становится тяжелой задачей. "Доморощенные" поделки типа многочисленных и изобилующих ошибками интерфейсов к СУБД на ПК не только не решили задач автоматизации управления технологическими данными предприятий, но и породили у капитанов индустрии стойкий синдром неприятия любых новшеств в этой области. Время тем не менее уже призвало к ответу разработчиков и последние не заставили себя долго ждать - появилась целая плеяда развитых систем управления производственной информацией или PDM (Product Data Management). Косвенным доказательством растущей активности производителей в области PDM является и существенное увеличение всевозможных обзоров и конференций по этой тематике [1-5]. Наиболее значительными конференциями в прошлом году стали: Kalthoff Group EDMS Conference (Чикаго, США) и европейский форум американского консультационного союза CIMdata - PDM Europe"95 (Новдвийк, Нидерланды). Отдельным изданием стал выходить журнал EDM Report, посвященный тематике PDM и кроме того рейтинговыми исследованиями PDM-систем занялись такие ведущие аналитические центры как Gartner Group, D.H.Brown Associates, Dataquest и др. PDM - относительно новая технология, и ее рынок сегодня быстро развивается. По оценкам CIMdata, объем продаж систем PDM возрастет с 450 млн. долл. в 1994 году до 1.2 млрд. в 1998 году. Основными потребителями этого класса продуктов, а значит и основными движущими силами развития рынка PDM являются такие отрасли, как аэрокосмическая и автомобильная промышленности и электроника, хотя сейчас к ним присоединяются и представители других направлений, например, энергетические компании. Прежде чем перейти к анализу продуктов, предлагаемых различными производителями определим место систем PDM в общей производственной цепочке. На рис. 1 представлена схема взаимоотношения систем CAD/CAM/ FEA, PDM и MRP.  Рисунок 1 - Взаимосвязь систем автоматизации производственных процессов. Системы PDM играют роль связующего звена между этапом инженерно-конструкторской подготовки нового изделия и системами MRP (Manufacturing Resource Planning) или, по простому, разного рода АСУ, решающих задачи автоматизации управления финансами, складским хозяйством, снабжением и сбытом, а также техническим обслуживанием. Типичными системами группы CAD можно назвать Pro/Engineer, Euclid, Anvil, Cosmos/M, а группы MRP - R3 или Manman/X компании Computer Associates. Находясь между условными входами и выходами корпорации, системы PDM аккумулируют все циркулирующие внутри компании данные по продукции, осуществляют планирование процессов и пошаговый контроль - иначе говоря, система PDM является идеальным рабочим местом руководителя проекта. О важности такого рода систем свидетельствует хотя бы такой известный факт, что только 25% рабочего времени персонала компании, начиная от проектировщика и кончая руководителем проекта тратиться на собственно творческую работу, остальное - это поиск информации и стыковка потоков данных, поступающих от разных подразделений корпорации. Часто оказывается, что проще заново разработать деталь, чем найти информацию по ней, подготовленную некоторое время назад. Функциональные возможности PDMФункциональные возможности систем PDM охватывают несколько направлений, среди которых основными являются организация хранения данных и управление документами, управление потоком работ и процессами, управление структурой продукта, автоматизация генерации выборок и отчетов. Управление хранением данных и документами Во всех рассмотренных системах реализован сходный набор средств организации хранения данных и управления документами: возможности электронных хранилищ данных (в литературе о PDM для их обозначения принят термин data vault), управление уровнями версий, контроль авторизации для защиты доступа к информации. Например, в системе Optegra (CV) функциональный модуль управления хранением данных Optegra Vault, являющийся ядром всей системы, включает в себя интегрированную систему электронной почты, распределенное по сети хранение данных и управление файлами, контроль защиты/доступа, резервирование/восстановление, генерацию сообщений и возможности архивирования. Функции управления хранением позволяют определять различные ревизии частей/элементов данных и отношения между частями и элементами (или документами), которые определяют эти части. Легко и быстро могут создаваться новые типы объектов, которые наследуют атрибуты и связанные с ними действия или процессы объектов-родителей. Такие объекты-потомки в свою очередь могут получать дополнительные атрибуты и процессы, которые определяются специально для них. Например, в системе Matrix (Adra) эти действия выполняются особенно просто. Механизм авторизации для защиты данных в системах PDM позволяет ограничить доступ, определяя права отдельных пользователей или их групп, а также по статусу определенной части данных. Например, система CADIM/EDB (Eigner+Partner) обеспечивает множество прав и пользовательских привилегий, по которым определяется, кто может осуществлять доступ, изменять и удалять информацию. Кроме того, могут быть заданы пользовательские привилегии, определяющие, какие команды может выполнять данный пользователь. Для самих хранилищ данных продукты PDM обеспечивают одновременно отказоустойчивость и простоту работы с информацией. К ним относятся функции "check-in" и "check-out" (первичное размещение данных в управляемой области хранения и их окончательное восстановление из хранилища), хранение и выборка объектов (документов), доступ к файлам посредством программируемого интерфейса и др. В системе CADIM/EDB (Eigner) управление документами сосредоточено на объектах с гибкими и настраиваемыми на потребности пользователей подклассами (тип документа). Файлы и объекты находятся в соотношении 1 : n. Объект может включать любой файл с цифровой информацией, полученной и созданной различными прикладными системами, и может содержать ссылки на документы, которые хранятся в обычном виде на бумаге. CADIM/EDB поддерживает задание множества отношений между документами и определение "объектов" более высокого уровня, которые могут использоваться для управления скоординированными группами файлов. Практически все коммерческие системы PDM игнорируют пока возможности управления прикладными средствами создания/модификации документов. Однако компании Computervision, Metaphase, а также IBM начинают включать в свои продукты такие средства. Система Metaphase может управлять версиями прикладного программного обеспечения, которое используется для создания файлов, что позволяет гарантировать согласованное применение пользовательских инструментальных средств. Metaphase поддерживает еще одну, относительно уникальную возможность управления хранением. В большинстве систем PDM элемент данных, за управление которым отвечает система, должен быть защищен в электронном хранилище. Metaphase 2.0 позволяет управлять как данными, которые находятся в хранилище, так и данными, которые там не размещены. Конечно, данные, отсутствующи в хранилище, не имеют средств защиты, но зато пользователи получают более гибкие возможности работы с ними. Они сами определяют, какие данные должны быть защищены, а какие нет. Если пользователи хотят надежно хранить все данные, они определяют соответствующее правило, которое и выполнит система. В области управления хранением документами интерес представляет также возможность хранения как текстовых, так и графических документов. Для текстовых документов существует свое множество функций поиска, выборки и отображения, например, выборка полного текста (full-text-retrieval - FTR), задание структурной архитектуры документа и т.д. Система Optegra (CV) реализует возможности FTR и SGML, что дает ей определенные преимущества перед продуктами других компаний, в особенности для тех клиентов, в корпорациях которых технология PDM реализуется достаточно широко. Управление потоками заданий и процессами Управление изменениями - это функциональная область, в разработку которой компании, производящие продукты PDM, вкладывают самые значительные усилия. Одновременно, это область наибольших потенциальных различий между системами PDM. Поставщики продуктов PDM стремятся предоставить возможности управления потоками заданий и процессами в виде стандартных функциональных модулей. Все большее значение уделяется графике как средству определения и управления потоками и процессами. Определение процесса изменений - это важная часть управления изменениями. Сюда относится определение упорядоченных этапов процесса, правила, связываемые с этими этапами и правила для подтверждения каждого этапа. Рассматриваемые системы PDM обеспечивают в основном сходные функции в этой области: поддержка нескольких типов параллельных и последовательных процессов, условные переходы, параметры синхронизации и др. По оценкам CIMdata, наибольшей гибкостью и здесь отличаются система компаний Metaphase, а также ProductManager от IBM. Функциональный модуль системы Optegra (CV), отвечающий за управление потоками заданий и процессами - Optegra Workflow- представляет собой настольную среду типа Microsoft Office, использующую папки (фолдеры) для хранения заданий и доступных данных. Концепция фолдеров при управлении потоками применяется и в других системах PDM. Optegra Workflow использует несколько различных типов заранее определенных элементов потоков заданий. Пользователям предоставляется возможность графического представления потоков заданий и процессов, а также создания потоков графических элементов. Подобные функции предоставляются или разрабатываются всеми основными поставщиками PDM. Отличительной чертой Optegra Workflow является - это тесная интеграция с модулем управления хранением и документами - Optegra Vault, а также замкнутый характер этого автономного приложения, что позволяет Computervision независимо продвигать на рынок этот модуль для различных приложений, причем не только в традиционной инженерной области. Система WorkManager (HP), в отличие от других, не обеспечивает заранее разработанного приложения для формального автоматического определения потоков заданий и процессов. В принципе такое определение возможно, но для этого необходимо специальное кодирование на языке макропрограммирования WorkManager. Эта система поддерживает концепцию потоков заданий ad hoc, для которых не дается строгого, формализованного, заранее точно описанного определения условий перехода. Такие возможности также представляют определенный интерес, и сейчас многие поставщики PDM работают над их реализацией в своих системах. Эти особенности WorkManager лучше подходят инженерным группам, где не требуется формального описания процессов и где актуальной является задача компьютерной поддержки поисковых и исследовательских задач. В системе CADIM/EDB (Eigner) предусмотрено различие между процессом и потоком заданий. Процесс - это множество состояний и переходов вместе с дополнительными функциями и правилами, которое настраивается на нужды пользователей, но является стабильным на время выполнения. Процесс может быть определен системным администратором и может соединяться с каждым объектом и документом. Поток заданий - это временный процесс, определяемый конечным пользователем. Концепция потока заданий в CADIM/EDB аналогична функциям потоков ad hoc в WorkManager. Управление структурой продукта При решении задач управления структурой продукта используется наглядный и ясный подход к отображению сложного изделия в виде иерархического дерева отношений, типа "деталь-сборка-агрегат-изделие". При таком подходе корень дерева структуры - это собственно имя изделия, а концевые листья - конкретные детали, составляющие это изделие. Компонентное наполнение подобной структуры может быть различным и разнотипным - текстовый файл, бинарный файл, файл пространственной модели, атрибут и т.д. Функциональная область включает в себя средства взаимодействия, манипуляции, создания и модификации структуры продукта и управление конфигурацией. Так, например, прикладной модуль Optegra Navigator системы Optegra (CV) реализует графический пользовательский интерфейс, который обеспечивает доступ к структурам продуктов, управляемых и поддерживаемых Optegra. Графические возможности просмотра и отображения структуры продуктов реализуют в той или иной степени все рассматриваемые системы PDM, но наиболее сильные из них принадлежат компаниям Sherpa, Metaphase и Computervision. По оценкам CIMdata, пользовательский графический интерфейс системы Metaphase 2.0 - лучший среди продуктов этого класса. Предшественник Optegra, система EDM не имела эффективных способов редактирования структуры продукта и была зависима в этом отношении от CAD-системы компании Computervision - CADDS. Optegra ликвидирует этот недостаток, предоставляя независимые от CADDS возможности определения и модификации структуры продукта. При этом, как уже отмечалось, остается тесная интеграция между CADDS и Optegra. Большинство систем PDM обеспечивают эквивалентные базовые возможности манипулирования структурой продукта. Сюда относится определение и модификация структуры, поддержка версий и опций дизайна и другие возможности. Несмотря на сходство спектра предоставляемых средств, в этой области существуют реальные различия между системами, которые относятся к типам отношений, поддерживаемым в структуре, и механизмам, которые используются для реализации опций и версий. В системе Matrix (Arda) есть средства построения структуры продукта, но не реализованы предварительно определенные элементы структуры и отношения, как это сделано в других системах. В системе Metaphase 2.0 реализован специальный модуль управления конфигурацией, который объединяет управление потоками заданий и процессами и управление структурой продукта. Расширенные функции этого модуля обеспечивают улучшенный контроль за процессом, множество представлений структуры, анализ влияния изменений, заменяющие и альтернативные элементы, а также другие возможности. Подобные средства реализованы и в модуле управления конфигурацией системы Optegra. WorkManager (HP), как уже отмечалось, не имеет интегрированного модуля управления изменениями, и это мешает реализовать в этой системе полный спектр возможностей управления конфигурацией. Концепция множества представлений структуры продукта или конфигурации, реализованная, в частности, в системах компаний Metaphase, Computervision, Sherpa и IBM, представляет особый интерес для производящих компаний, поскольку предоставляет хорошую возможность разработки интерфейсов с системами планирования распределения ресурсов (MRP-системами). Тесная связь между системами PDM и MRP становится особенно актуальной для компаний, которые занимаются реорганизацией своего бизнеса. Интересно, что по оценкам CIMdata интеграция инженерных и производственных систем имеет наибольший приоритет именно в странах Европы. Управление структурой продукта предоставляет возможности и для разработки интерфейсов с другими прикладными системами. Уже отмечалась тесная связь EDM и Optegra с системой CADDS компании Computervision. Элементы связи со своими CAD-системами поддерживают компании Hewlett-Packard, IBM, Eigner+Partner. И большинство поставщиков PDM-систем также задумываются над реализацией таких возможностей. Обзор различных систем CAD/CAM/CAE
Литература1) Л.С.Ямпольский, О.М.Калин, М.М.Ткач. Автоматизированные системы технологической подготовки робототехнического производства. Киев: Высшая школа, 1987. 272 с. 2) К.Ли. Основы САПР (CAD/CAM/CAE). Петербург: Питер, 2004. 560с. 3) Журнал САПР и графика Web-страница: http://www.sapr.ru/ 4) Норенков И.П., Маничев В.Б. Основы теории и проектирования САПР. М.: Высш.шк., 1990. 5) Н. Дубова. Системы управления производственной информацией. Открытые системы, # 3, 1996. |
