Интегрированная
автоматизированная система управления предприятием с мелкосерийным многономенклатурным
характером производства
В.Н. Барайщук - доцент МИФИ, к.т.н., доцент,
В.Г. Елисеев - доцент МИФИ, к.т.н., доцент
Д.И. Лапицкий - доцент МИФИ, к.т.н.,
В.И. Лесничий – ст. преподаватель МИФИ,
В.В. Щербаков - доцент МИФИ, к.т.н.,
г. Москва
В
докладе излагается практический опыт создания интегрированной
автоматизированной системы управления предприятием (ИАСУП) с мелкосерийным
многономенклатурным характером производства.
В настоящее время стало весьма
популярным приобретение зарубежных ERP-систем (SAP-R3, Baan, Axapta
и др.) и адаптация их к условиям
отечественных предприятий. Такой подход безусловно имеет право на реализацию.
Однако, стоимость этих систем весьма высока (цена первоначальной закупки плюс
ежегодная плата за сопровождение). А главное, навсегда сохраняется зависимость
от зарубежного поставщика.
Кроме того, ERP-системы (Enterprise Resource Planning) не
решают всех проблем современных предприятий. В последнее время стало интенсивно
развиваться новое направление - MES-системы (Manufacture Executive Systems - системы
цехового планирования и управления).
Была поставлена цель создания
отечественной ERP/MES-системы, чтобы избежать
зависимости от зарубежных разработок с учётом специфических требований оборонного
комплекса (информационная безопасность, коммерческая и государственная тайна и
др.) а также обеспечить экономию финансовых средств за счёт унификации
проектных решений по созданию ERP/MES-систем
на предприятиях и сокращение сроков работ по реинжинирингу действующих АСУ с
учётом современных требований ИПИ/CALS-технологий и стандартов управления качеством серии
ISO-9000.
В настоящее время такая
система создана и внедрена в опытно-промышленную эксплуатацию. В системе
реализованы электронный документооборот, единое информационное пространство
(ЕИП) на базе СУБД Oracle, сквозные циклы
автоматизации «проектирование – изготовление» для изделий механообработки и
радиоэлектроники.
Проект выполнялся для научно-производственного
объединения (НПО), упрощённая структура которого представлена на рис. 1.
Предприятие отличается высокой
культурой производства и управления. Ещё в 70-х –90-х годах ХХ века была
разработана автоматизированная система управления (АСУ), которая достаточно
успешно функционирует до сих пор
За прошедшие годы АСУ
подвергалась эволюционному развитию, внедрялись новые средства вычислительной
техники и программное обеспечение. Однако идеология функционирования системы
менялась мало, и сейчас эта АСУ нуждается в перепроектировании (реинжиниринге).
В настоящее время на
предприятии проводится комплекс мероприятий, направленных на внедрение
информационных технологий (ИТ), устанавливается новое технологическое
оборудование с числовым программным управлением (ЧПУ), внедряются современные
системы автоматизации проектирования (САПР), создаются электронные архивы технической
документации (ЭАТД) на основе систем управления данными об изделиях в электронном
виде (PDM-систем), меняется организационная структура и система
управления предприятием.
В современных рыночных
условиях практически все предприятия (независимо от ведомственной подчинённости
и формы собственности) работают по заказам. Поэтому при реинжиниринге
действующей АСУ были приняты принципы процессного подхода и «позаказного
метода» планирования и управления.
На предварительном этапе было проведено
обследование действующей системы управления, построены функциональные модели бизнес-процессов
«как есть» с целью их анализа и реализации моделей «как должно быть».
В состав НПО (рис. 1) входят разрабатывающие
подразделения, где проводятся научно-исследовательские и опытно-конструкторские
работы (НИОКР). Макеты и экспериментальные образцы изготавливаются в производственных
подразделениях опытного производства. Кроме того опытное производство
(экспериментальный завод) выполняет серийные заказы как по собственным
разработкам НПО, так и по конструкторской документации (КД), поступившей от
внешних организаций.
Как и на всех подобных
предприятиях имеются обслуживающие подразделения (финансово-экономическая
служба, служба материально-технического обеспечения, служба метрологии и др.).
Реинжиниринг действующей АСУ производился
с учётом современных требований ИПИ/CALS-технологий и стандартов управления качеством серии ISO-9000.
Основными требованиями являются:
-
реализация
процессного подхода в системе управления;
- создание единого
информационного пространства (ЕИП).
Новый вариант АСУ изначально
создаётся как интегрированная автоматизированная система управления предприятием
(ИАСУП), где ЕИП организовано на основе центральной базы данных (БД) под
управлением СУБД Oracle, а цепочки бизнес-процессов
увязывают все выполняемые в подразделениях функции.
Однако, с точки зрения
удобства описания реализованного проекта целесообразно рассматривать его по
функциональным подсистемам.
рис. 1 Организационная структура
научно-производственного объединения
Основными подсистемами
являются:
-
автоматизированная
система планирования и управления уровня предприятия;
-
автоматизированная
система планирования и оперативно-диспетчерского управления уровня
подразделений;
-
автоматизированная
система конструкторско-технологической подготовки производства;
-
автоматизированная
система инструментального обеспечения;
-
автоматизированная
система материально-технического обеспечения;
- автоматизированная система управления качеством.
Рассмотрим более подробно
функциональные возможности реализованных подсистем.
1. Автоматизированная система
планирования и управления уровня предприятия
Автоматизированная система
планирования и управления уровня предприятия реализована как подсистема ИАСУП и
предназначена для укрупнённого перспективного и текущего планирования и
управления НИОКР и выполнением серийных заказов.
Комплекс программно-технических
средств (КПТС) создан на базе локальной вычислительной сети (ЛВС) предприятия и
включает в себя автоматизированные рабочие места (АРМ) пользователей в отделе
приёма внешних заказов, финансово-экономической службе, отделе
материально-технического обеспечения (ОМТО), разрабатывающих и производственных
подразделениях
В системе реализована
концепция «виртуального предприятия», т.е. в оперативно-календарных планах
отражаются этапы работ всех участников, в том числе и внешних (поставщиков
покупных комплектующих изделий и материалов, контрагентов и т.п.).
В системе реализована
возможность неограниченной детализации этапов выполнения работ, построения
сетевых графиков, мониторинга выполнения работ и выполнения следующих основных
функций:
- расчет планов завода по номенклатуре и объемам с
детализацией до уровня цехов;
-
расчет мощности
подразделений с учетом планируемой численности и потерь;
-
построение сетевых
графиков выполнения заказов с расчетом критического пути;
-
расчет сроков поставки покупных
комплектующих изделий и материалов (ПКИМ), готовности КД и ТД в соответствии со
сроками этапов заказа;
-
расчет календарных
графиков производства за период по подразделениям завода;
-
расчет и корректировку
сроков и объемов работ в случае выполнения каких-либо этапов заказа контрагентами.
2. Автоматизированная система
планирования и оперативно-диспетчерского управления уровня подразделений
Автоматизированная система
планирования и оперативно-диспетчерского управления уровня подразделений
предназначена для конкретизации планов, поступивших с верхнего уровня
управления (уровня предприятия). Планово-экономический отдел (ПЭО) предприятия
через ЛВС передаёт планы каждому производственному подразделению для
согласования и корректировки. Планово-распределительные бюро (ПРБ) цехов
формируют подробный оперативно-календарный план-график на месяц с учётом
мощности подразделения, готовности конструкторско-технологической документации,
сроков поставки ПКИМ.
В зависимости от специфики
производственного подразделения (цеха механообработки, радиоэлектроники, сборки
или другие) набор функциональных задач в составе АСУ подразделений несколько
отличается. Однако ядро АСУ цеха представляет собой типовые проектные решения
для реализации следующих основных функций:
- планирование работ цеха по номенклатуре и объёмам;
-
планирование материальных
ресурсов (потребность в материалах,
инструменте и оснастке);
-
планирование загрузки по видам
работ, профессиям и технологическому оборудованию;
-
планирование работ по
технологической подготовке производства;
-
планирование проведения
испытаний на технологическом оборудовании с ЧПУ;
-
оперативно-диспетчерское
управление производствами;
-
мониторинг состояния
выполнения работ производственного плана;
-
учет выполнения планов
изготовления деталей;
- учет нарядов на проведение испытаний на оборудовании с
ЧПУ.
КПТС АСУ цеха создан на ЛВС и
включает в себя АРМы пользователей (начальника цеха, плановика и диспетчера
ПРБ, мастера и распределителя работ, оператора станков с ЧПУ).
3. Автоматизированная система
конструкторско-технологической подготовки производства
Автоматизированная система
конструкторско-технологической подготовки производства (АС КТПП) предназначена
для планирования и управления процессами технической подготовки производства.
КПТС АС КТПП создан на ЛВС и включает в АРМы пользователей (начальников и конструкторов
разрабатывающих подразделений, начальников, конструкторов, и технологов ОГТ и
цехов).
АС КТПП интегрирована через
ЕИП с системами планирования и материально-технического обеспечения.
Система обеспечивает
автоматизированное выполнение функций управления процессом технической подготовки
производства на основе технологии управления потоками работ (Workflow) с
использованием электронного архива технической документации (ЭАТД) на базе PDM Step Suite, в т.ч.:
- планирование и детализация этапов технической
подготовки производства;
-
выдача заданий
исполнителям или группе исполнителей с указанием конкретных сроков выполнения;
- контроль исполнительской деятельности.
В составе АС КТПП функционируют
CAD/CAM-системы различного
назначения (Autocad, T-Flex, Solid Works, Unigraphics, P-cad, Mentor Graphics, Тиграс
и др.), с помощью которых осуществляются стандартные функции технической подготовки
производства:
- разработка, корректировка и
хранение конструкторской и технологической документации;
-
разработка
технологических процессов и управляющих программ для станков с ЧПУ;
- трудовое и материальное нормирование;
- формирование ведомостей потребности в ПКИМ;
- ведомости потребности в стандартных изделиях
собственного производства, инструменте и оснастке.
4. Автоматизированная система инструментального
обеспечения
Автоматизированная система инструментального
обеспечения (АСИО) предназначена для планирования и управления процессами обеспечения
производства технологической оснасткой и инструментом (ТОИ). КПТС АСИО создан
на ЛВС и включает в себя АРМы пользователей (начальников, конструкторов и
технологов отдела главного технолога (ОГТ) и цехов, работников бюро
инструментального хозяйства (БИХ), инструментального цеха и складов).
АСИО интегрирована через ЕИП с
системами технической подготовки производства, планирования и материально-технического
обеспечения.
Система обеспечивает
автоматизированное выполнение функций управления процессом инструментального
обеспечения, в т.ч.:
- планирование работы сотрудников конструкторского и
технологического бюро (КБ и ТБ) ОГТ по проектированию нестандартного оборудования,
оснастки и инструмента;
- планирование и оперативно-диспетчерское управление
работами инструментального цеха, изготавливающего нестандартное оборудование,
оснастку и специальный инструмент;
- оперативное получение информации о наличии ТОИ на
складах БИХ;
-
формирование заявок на
изготовление или ремонт технологической оснастки или инструмента, на покупную
оснастку и инструмент;
- контроль выполнения заявок.
В составе АСИО функционируют упомянутые
выше CAD/CAM-системы различного
назначения, с помощью которых осуществляются стандартные функции технической подготовки
производства ТОИ.
5. Автоматизированная система
материально-технического обеспечения
Автоматизированная система материально-технического
обеспечения (АС МТО) предназначена для планирования и управления процессами материально-технического
обеспечения НИОКР и серийного производства. КПТС АС МТО создан на ЛВС и включает
в себя АРМы пользователей (в разрабатывающих и производственных подразделениях,
бухгалтерии, отделе МТО, центральном инструментальном складе (ЦИС), складах БИХ
и цехов).
АС КТПП интегрирована через
ЕИП с системами планирования общезаводского и цехового уровней, АС КТПП и АСИО на
уровне передачи данных.
Система обеспечивает
автоматизированное выполнение всех функций по планированию и управлению
материально-техническим обеспечением, в т.ч.:
- автоматизированный процесс подготовки контрактных
документов по закупке ПКИМ;
-
ведение БД поставщиков с
учётом истории поставок, качества ПКИМ и т.д.;
-
синхронизация
справочников ПКИМ в ОМТО, разрабатывающих и производственных подразделениях в
ЕИП (центральная БД АСУ под управлением СУБД Oracle);
- информационный обмен данными с автоматизированной системой
бухгалтерского учета «1С» и автоматизированной системой планирования и
управления производством.
6. Автоматизированная система
управления качеством
Автоматизированная система управления
качеством (АСК) предназначена для планирования и управления процессами обеспечения
качества с учётом современных требований стандартов серии ISO-9000.
АСК интегрирована через ЕИП со
всеми функциональными подсистемами ИАСУП.
Система обеспечивает
автоматизированное выполнение функций:
- автоматизированную регистрацию данных о качестве на
всех этапах разработки, изготовления и эксплуатации изделий;
-
оперативный анализ данных
о качестве с целью принятия решений по отклонениям;
-
статистический анализ
данных о качестве с целью проведения мероприятий по повышению качества;
- фиксация в электронном виде принятых решений по
устранению проблем с назначением ответственного исполнителя и контроль
выполнения принятых решений.
Разработанное программное
обеспечение позволяет хранить в автоматизированном контуре следующие данные и
документы:
-
предъявительское
извещение;
-
ведомость устранения
дефектов (ВУД);
-
разрешение на отклонение
и отступление;
-
электронный журнал
изменений;
-
электронный журнал
разрешений;
-
браковочное извещение;
-
карточка контроля;
-
сигнал о межцеховом
возврате;
-
ведомость несоответствий;
-
приемный акт;
-
рекламационный акт.
Накопленный опыт разработки и
внедрения данного проекта может быть использован при проектировании (реинжиниринге)
АСУ аналогичных предприятий. Поскольку проект разрабатывался для НПО, имеющего
в своём составе как научно-исследовательские и проектно-конструкторские
подразделения, так и производственные подразделения (цеха опытно-серийного
производства), разработанные проектные решения применимы и для других типов
предприятий и организаций.
Например, для научно-исследовательских
и проектно-конструкторских организаций (без производства) могут быть использованы
программные модули и АРМы, реализующие функции:
-
планирования и управления
конструкторской подготовкой;
-
реализации электронного
технического документооборота;
-
реализации электронного
архива технической документации;
-
реализации единого
информационного пространства на базе PDM;
-
управления качеством
проектно-конструкторских работ.
Для серийных заводов (без
научно-исследовательских подразделений) могут быть использованы программные
модули и АРМы, реализующие функции:
-
планирования и управления
уровня предприятия и цехов;
-
конструкторско-технологической
подготовки производства;
-
инструментального
обеспечения;
-
материально-технического
обеспечения;
- управления качеством;
- мониторинга хода производства.
Это позволит обеспечить
экономию финансовых средств за счёт унификации проектных решений по созданию ERP/MES-систем на предприятиях и сокращение сроков работ по
реинжинирингу действующих АСУ с учётом современных требований ИПИ-технологий и стандартов серии ISO-9000
Создание отечественной ERP/MES-системы способствует также ликвидации зависимости от
зарубежных разработок с учётом специфических требований оборонного комплекса
(информационная безопасность, коммерческая и государственная тайна и др.).