Автоматизированная система инструментального обеспечения предприятия с мелкосерийным многономенклатурным характером производства

Г.Г. Гребенюк – инженер МИФИ,

А.О. Ильичев – инженер МИФИ,

И.С. Окопный – инженер МИФИ,

Д.И. Лапицкий – доцент МИФИ, к.т.н.,

г. Москва

В докладе излагается практический опыт создания интегрированной автоматизированной системы инструментального обеспечения предприятия с мелкосерийным многономенклатурным характером производства.

Одним из путей повышения эффективности работы предприятия такого класса является автоматизация подготовки производства, в том числе, в части обеспечения технологической оснасткой и инструментом [1].

Однако в настоящее время инструментальное производство имеет очень низкий уровень автоматизации, что приводит к значительной длительности выполнения работ. Поэтому была поставлена цель создания автоматизированной системы инструментального обеспечения предприятия, позволяющей сократить цикл инструментальной подготовки производства за счет четкой организации и управления ходом проведения работ по подготовке конструкторской документации на средства технологического оснащения, а также ведения строгого учета и контроля за их движением с применением электронного документооборота и сохранением результатов в PDM - системе.

В докладе представлены основные задачи автоматизации инструментального обеспечения предприятия, а также результаты их реализации в системе.

1. Основные задачи инструментального производства

Инструментальное производство (ИП) является важной компонентой в обеспечении изготовления и выпуска изделий на предприятии.

Основными задачами ИП являются:

- обеспечение своевременного и бесперебойного снабжения предприятия технологической оснасткой и инструментом в соответствии с технологической документацией и планами производства;

- применение в производстве прогрессивного инструмента, который обеспечивает высокую производительность работы и выпуск продукции требуемого качества;

- экономия в расходовании средств на инструмент за счет повышения срока службы, упорядочения складских запасов, восстановления и ремонта;

- разработка и изготовление нестандартного инструмента и оснастки, обеспечение подготовки производства новых изделий и новых технологических процессов в минимальные сроки;

- технический надзор за правильностью эксплуатации инструмента в основных и вспомогательных цехах.

2. Основные задачи автоматизации инструментального обеспечения предприятия

В результате проведения анализа существующих процессов инструментальной подготовки производства, были выделены основные направления и задачи автоматизации для создания интегрированной автоматизированной системы инструментального обеспечения предприятия. Таковыми являются:

- разработка автоматизированной системы создания и согласования заявок на технологическую оснастку и инструмент;

- разработка автоматизированной системы планирования и управления подготовкой конструкторской документации (КД) на технологическую оснастку и инструмент;

- разработка автоматизированной системы складского учета технологической оснастки и инструмента;

- разработка автоматизированной системы управления инструментальным участком цеха.

2.1. Создание и согласование заявок на технологическую оснастку

Общие положения.

Для изготовления детали в срок необходимо, чтобы требуемая технологическая оснастка была подготовлена (изготовлена, отремонтирована) до начала выполнения технологической операции, осуществляющейся в процессе изготовления детали. Основанием для выполнения работы по изготовлению или ремонту технологической оснастки является заявка (ведомость оснастки, акт на ремонт оснастки, акт на списание оснастки).

На этапе технологической подготовки производства (ТПП) в составлении заявок на проектирование и изготовление технологической оснастки принимают участие цеховые технологические бюро, занимающиеся проектированием технологии изготовления изделий основного производства. При написании маршрутно-технологических карт (МТК) они указывают шифр и/или название средств технологического оснащения, необходимых для выполнения операций. Требуемые средства технологического оснащения технолог подбирает на основании их характеристик (параметров, чертежей). Если подходящая оснастка (инструмент) найдена, то технолог проверяет ее наличие на собственном складе (если такой имеется) и на складе бюро инструментального хозяйства (БИХ) и, в случае отсутствия, составляет заявку на изготовление оснастки с указанием ее шифра. В заявке также указывается заказ, шифр детали, требуемое количество оснастки. Если подходящая оснастка отсутствует, тогда в заявке технолог указывает класс необходимой оснастки (инструмента) и составляет техническое задание (ТЗ) для конструкторов на проектирование новой оснастки (инструмента). Помимо этого технологи прикрепляют к заявке эскиз оснастки (инструмента).

При проведении ТПП для серийных заказов технологи – разработчики МТК на основании планового задания и чертежей детали проверяют разработанную ранее маршрутную технологию (МТК), причем для каждой операции они проверяют как соответствие оснастки (инструмента) технологической операции, так и наличие оснастки (инструмента) на собственном складе (если такой имеется) и на складе БИХ. Необходимо отметить, что в случае корректировки МТК в соответствии с изменениями конструкторской документации (КД) на деталь (например, после испытания) или потребностями производства технолог – разработчик МТК может оформить заявку на доработку оснастки (инструмента) либо составить акт на ее списание. Если оснастку (инструмент) нельзя доработать, то технолог пытается подобрать другую, проверяя ее наличие на складах и составляя (в случае дефицита) заявку на изготовление дублера оснастки. Если подходящей оснастки (инструмента) нет, то технолог составляет заявку на изготовление новой оснастки или инструмента.

Заявки на изготовление оснастки (инструмента) составляются также цеховыми технологами после цехового планирования изготовления детали.

После составления и подписания заявки технолог передает ее для дальнейшего согласования.

Помимо заявок от технологов цеховых ТБ поток заявок на оснастку может идти от технологов БИХ. После завершения этапа ТПП осуществляется расчет календарных графиков производственных заказов, и на их основе, а также на основе информации о требуемой оснастке на производственную операцию (из МТК), составляется ведомость потребности в технологической оснастке и инструменте собственного изготовления на заказ. В БИХ просматривают ведомость потребности и проверяют наличие требуемой оснастки на собственных складах. Если требуемого количества оснастки нет в наличии, то технолог просматривает, имеется ли заявка от цехового технолога по данному заказу, на данную деталь и на данную оснастку. Если заявка имеется и заказанное количество оснастки удовлетворяет требованиям технолога БИХ, то новую заявку в БИХ не составляют, если же такой заявки нет, или количество оснастки, указанное в ней недостаточно, то технолог составляет свою собственную заявку.

Технолог БИХ также осуществляет контроль за своевременной аттестацией специального измерительного инструмента, изготовленного силами инструментального цеха (специальные калибры). Если инструмент нуждается в аттестации, то технолог составляет ведомость на аттестацию. После составления и подписания заявки технолог БИХ передает ее для дальнейшего визирования.

Заявки на средства нестандартного технологического оснащения и оргоснастку подаются любыми заинтересованными подразделениями. После составления и подписания заявки заказчик передает ее для визирования начальнику подразделения.

Заявка передается на подписание руководителю соответствующей группы проектирования в конструкторское бюро, который уточняет ТЗ, нормирует работу по подготовке КД, назначает возможного исполнителя работы и подписывает заявку. Затем заявка передается на согласование руководителю КБ.

Технолог (заказчик) согласовывает заявку с экономистом, который определяют, есть ли в заказе время на проектирование и изготовление оснастки.

После этого заявка передается на утверждение главному технологу завода.

Состав функций, реализованных в автоматизированной системе.

Разработанная автоматизированная система создания и согласования заявок на технологическую оснастку позволяет осуществлять следующие функции:

- подбор оснастки на технологическую операцию изготовления детали по параметрам;

- мониторинг наличия оснастки на складах;

- создание заявки на технологическую оснастку;

- подписание заявки на технологическую оснастку;

- регистрацию новой оснастки с сохранением данных в PDM - системе;

- мониторинг работ по заявке.

2.2. Планирование и управление подготовкой конструкторской документации на технологическую оснастку

Общие положения.

Ответственным за проектирование технологической оснастки является конструкторское бюро (КБ). Планирование работы КБ по подготовке КД на технологическую оснастку осуществляется на основании утвержденных главным технологом завода заявок на требуемую технологическую оснастку. В плане указывается заказ, номер документа, по которой будет проходить работа, шифр детали, шифр оснастки, группа проектирования, а также сроки проведения работы.

Подписанный плановиком план работ передается руководителю КБ, который утверждает его и передает руководителю группы проектирования в КБ. Руководитель группы проектирования при необходимости переназначает исполнителей работ, передает задания конструкторам, осуществляет учет фактических затрат конструкторов и наряду с руководителем КБ контролирует выполнение работ.

Конструктор КБ получает подписанное руководителем КБ задание на проектирование (подбор) КД на технологическую оснастку.

После проверки работы конструктора руководитель группы проектирования ставит отметку о выполнении задания.

Состав функций, реализованных в автоматизированной системе.

Разработанная автоматизированная система планирования и управления подготовкой конструкторской документации на технологическую оснастку позволяет осуществлять следующие функции:

- трудовое нормирование работ по подготовке КД на технологическую оснастку;

- составление плана работ конструкторов по подбору и (или) проектированию КД на технологическую оснастку на основании утвержденных заявок;

- планирование работы конструкторов по доработке КД;

- согласование плана работ конструкторов;

- корректировку плановых сроков выполнения работ;

- оперативное получение информации о готовности КД, срыве сроков;

- обработку и отображение данных для анализа выполнения плановых заданий по номенклатуре и объемам;

- сохранение и проверку результатов работы конструкторов в PDM – системе.

2.3. Складской учет технологической оснастки

Общие положения.

За организацию работы по надлежащей приемке, хранению и учету оснастки ответственны сотрудники бюро инструментального хозяйства (БИХ). Вся технологическая оснастка, предназначенная для инструментального обслуживания подразделений предприятия, хранится на складах БИХ.

Основную ответственность за учет средств технологического оснащения несут кладовщики складов. Они организуют приемку всей поступающей (из производства) на склады оснастки, оформляют всю первичную приемо-сдаточную документацию, обеспечивают надлежащее хранение и учет оснастки.

Необходимая для работы оснастка выдается сотрудникам предприятия при предъявлении технологической карты, где указан шифр оснастки. При этом кладовщик фиксирует расход в стеллажной карточке. Там же фиксируется и возврат.

Оснастку кладовщик может выдавать не только во временное, но и в постоянное пользование. Например, механообрабатывающий цех (МЦ), получив под ответственное хранение со склада БИХ инструмент, на склад БИХ его не возвращает и в другие цеха не передает, а хранит на собственном инструментальном складе. Необходимо отметить, что на складе МЦ организовано поячеечное хранение оснастки (склад->ряд->шкаф->ящик->ячейка).

Списание оснастки происходит на основании акта на списание, завизированного специальной комиссией. При этом кладовщик фиксирует расход в стеллажной карточке.

Кладовщик также участвует в инвентаризации складских запасов, проводя сверку данных инвентаризационной ведомости, в которой указан список закрепленных за подразделением средств технологического оснащения, и фактического наличия оснастки на момент проведения инвентаризации.

Состав функций, реализованных в автоматизированной системе.

Разработанная автоматизированная система складского учета технологической оснастки позволяет осуществлять следующие функции:

- мониторинг наличия средств технологического оснащения собственного изготовления на складах БИХ;

- мониторинг регистрационных данных о движении средств технологического оснащения между складами завода;

- просмотр истории использования оснастки (в случае поэкземплярного учета);

- поиск месторасположения оснастки;

- регистрацию прихода оснастки на склад;

- регистрацию расхода оснастки со склада;

- списание оснастки;

- заполнение стеллажной карточки;

- ввод инвентаризационных данных;

- просмотр чертежей оснастки и деталей в PDM – системе;

2.4. Управление инструментальным участком цеха

Общие положения.

В процессе подготовки к выполнению технологической операции изготовления детали на станке с ЧПУ осуществляется слежение за ходом подготовки требуемого комплекта инструментов (инструментальной наладки) в соответствии с картой настройки инструмента (КНИ).

Подготовка комплектов инструментов на каждую деталеоперацию (на каждую управляющую программу обработки детали) выполняется слесарем-инструментальщиком.

План подготовки инструментальных наладок (комплектов инструментов) формируется как сменно-суточные задания диспетчером на основе плана изготовления деталей. Дата, к которой наладка должна быть готова, вычисляется исходя из сроков начала изготовления изделия цехом, а так же известного интервала, закладываемого на процесс доставки наладки к станку и проверки диспетчером ее готовности. В формируемом плане-графике работы инструментального участка отображается информация о планируемой операции на станке с ЧПУ, информация об обрабатываемом изделии, номер маршрутной карты, номер управляющий программы, а также номер КНИ, в соответствии с которой изготавливается необходимая наладка.

Слесарь-инструментальщик получает задание на комплектование инструментальных наладок, после чего запрашивает данные о комплекте инструментов для изготовления деталеоперации согласно сменно-суточному заданию.

Просматривая карту настройки инструментов или состав комплекта слесарь-инструментальщик подбирает режущий инструмент из стеллажа и укладывает его в контейнер, установленный на тележку. Затем подбирает вспомогательный инструмент и укладывает его в кассету для инструмента, которая установлена на другую тележку. Ряд инструментов могут постоянно находиться в магазине. Номера ячеек в кассете соответствуют номерам гнезд в магазине. Если на какую-либо позицию КНИ инструмент по каким-либо причинам подобрать не удалось, на него оформляется заявка.

После этого слесарь-инструментальщик собирает наладки, настраивает их, вводит данные о результатах измерений на приборах.

Таблицу и настроенный инструмент он укладывает в кассету и перегружает на стеллаж на хранение и сообщает диспетчеру о том, что наладка готова. После этого переходит к формированию следующей. Слесарь-инструментальщик после ввода данных в таблицы корректоров получает твердую копию таблицы корректоров на устройстве печати.

Станочник при получении наладки расписывается в первом экземпляре таблицы корректоров и возвращает ее слесарю-инструментальщику и она является юридическим документом (расписка).

После того как на все позиции подобран инструмент, наладка собирается и размещается на инструментальном складе. Работа считается выполненной, если наладка сформирована и размещена на тележке для доставки к станку или на инструментальном складе.

Состав функций, реализованных в автоматизированной системе.

Разработанная автоматизированная система управления инструментальным участком цеха позволяет осуществлять следующие функции:

- формирование плана-графика работ инструментального участка на основе плана цеха для технологического оборудования с ЧПУ;

- анализ состояния и формирование инструментальных наладок в соответствии с планом инструментального участка и картой настройки инструмента;

- анализ и оценку пригодности использования инструментальных наладок и инструмента.

3. Заключение

Таким образом, в составе разработанной автоматизированной системы инструментального обеспечения предприятия можно выделить следующие тесно взаимосвязанные подсистемы:

- автоматизированную систему создания и согласования заявок на технологическую оснастку;

- автоматизированную систему планирования и управления подготовкой конструкторской документации на технологическую оснастку;

- автоматизированную систему складского учета технологической оснастки;

- автоматизированную систему управления инструментальным участком цеха.

Выполнение функций вышеперечисленных автоматизированных систем реализовано с использованием базовых методов информационных технологий, таких как электронная передача информации и единое информационное пространство на базе СУБД Oracle, с применением серверов и персональных компьютеров, а также инструментальных средств разработки приложений. В качестве электронного архива технической документации (ЭАТД) на детали и технологическую оснастку используется PDM – система.

Автоматизированная система инструментального обеспечения предприятия в настоящее время внедрена в опытную эксплуатацию.

Литература

1. Криворученко Е.М., Лапицкий Д.И., Гребенюк Г.Г. Автоматизированная система управления обеспечением производственных заказов инструментом и технологической оснасткой. // Научная сессия МИФИ-2006. Сборник научных трудов. В 16 томах. Т.2. Программное обеспечение. Информационные технологии. М.: МИФИ, 2006. 168 с.