Проектирование
СТО для деталей из неметаллов
В.Д. Костюков,
вед. н. с., к.т.н.,
А.В. Воронков,
главн. инж. РКЗ,
С.В. Телегин,
нач. ОНЕМЕТ РКЗ,
А.В. Цырков,
главн. констр.
ЕКИТСУП, д.т.н.,
ФГУП ГКНПЦ им. М.В.
Хруничева, zavod-hrunichev@mail.ru, г. Москва
Внедрение CALS на
предприятии обычно предполагает:
v
полное
или частичное реформирование процессов на предприятии, включая проектирование,
конструирование, подготовку производства, закупки, производство, управление
производством, материально-техническое снабжение, сервисное обслуживание;
v
использование
современных информационных технологий;
v
совместное
использование данных, полученных на различных стадиях жизненного цикла
продукта;
v
использование
международных стандартов в области информационных технологий в целях успешной
интеграции, совместного использования и управления информацией.
Используемые при этом
технологии анализа и реинжиниринга бизнес процессов (BPR), хранения и
управления данными о продукте (PDM) и др. объединены понятием CALS-технологий.
Повышение конкурентоспособности, эффективности и производительности бизнеса с
помощью CALS осуществляется за счет современного подхода к организации
информационного взаимодействия всех участников жизненного цикла продукта. При
внедрении CALS учитывается то, что:
·
CALS
- идеология, пропагандирующая коллективный стиль работы, современные методы
управления информацией и создание информационной инфраструктуры поддержки жизненного
цикла продукта;
·
разрабатывается
такая стратегия внедрения CALS, которая позволяет получить максимальный экономический
эффект.
Разработка стратегии
внедрения CALS начинается с анализа целей и задач предприятия, применимости
CALS-технологий, выбора и адаптации средств и методов для решения задач, стоящих
перед предприятием. Успех внедрения CALS в большей мере зависит от того, насколько
детально проработан подход и тщательно контролируется реформирование: бизнес
процессов; организации и методов работы персонала; поддерживающей
информационной инфраструктуры и технологии.
Процесс внедрения
CALS носит последовательный характер. CALS-технологии рассматриваются как набор
методик и инструментов, масштаб внедрения которых определяется с учетом
обстоятельств и по мере накопления опыта.
Обследование
существующей структуры основных технических подразделений предприятия и соответствующих
процессов проводится по методике структурного анализа (SADT), в результате
которого формируется компьютерная модель фактических процессов. На основе
модели фактических процессов ("как есть") формируется модель-эталон
("как надо"), после одобрения которой руководством предприятия
разрабатывается конкретный план организационно-технических мероприятий реформирования
структурных подразделений с целью перехода на работу в соответствии с эталонной
моделью.
В результате
проведения работ по обследованию предприятия формируются: 1) модель организационной
структуры технических подразделений; 2) функциональная и информационная модель
существующих процессов (фактическая модель); 3) полученная на основе фактической
модели эталонная модель, соответствующая представленным руководством
предприятия целям и требованиям; 4) детальный план реформирования технических
подразделений для постепенного перехода без остановки производства от
фактической к эталонной модели; 5) в структуре предприятия специальная,
постоянно работающая группа функционального моделирования и оптимизации бизнес
процессов, - аналитическая группа (бюро, отдел).
На рис. 1
представлена диаграмма седьмого уровня декомпозиции функциональной модели
единой корпоративной информационно-телекоммуникационной системы управления
предприятием - ЕКИТСУП ГКНПЦ имени М.В. Хруничева, описывающая бизнес процессы
решения общих вопросов проектирования технологической подготовки производства
компонентов РКТ, изготавливаемых из неметаллов – НЕМЕТ.
Конструкторско-технологический
анализ деталей и ДСЕ из неметаллов - НЕМЕТ, изготавливаемых методами литья,
прессования, намотки, выкладки, гальванических и лакокрасочных покрытий,
напыления и т.п.), выполняется в два этапа. Вначале составляется разделительная
ведомость по изготовлению их заводами-смежниками. Затем составляются
технические условия - ТУ на изготовление деталей и ДСЕ из НЕМЕТ заводами-смежниками. Анализ деталей
и ДСЕ, изготавливаемых из неметаллов, является составной частью работ по
отработке конструкции изделий на технологичность и носит итерационный характер
[1]. Бизнес процессы классификации деталей и ДСЕ, изготавливаемых из неметаллов
- НЕМЕТ, т.е. отнесения к той или иной группе деталей и ДСЕ, подобных по
конструкторско-технологическим характеристикам, являются основой для выполнения
работ по группированию [2]. Группирование деталей и ДСЕ, изготавливаемых из
неметаллов - НЕМЕТ, позволяет использовать групповую форму организации производства.
Чем выше уровень унификации технологии на базе группового метода, тем проще и
рациональнее организационные формы производства и тем более приближаются они к
высшей форме организации производства - непрерывному потоку [3]. Бизнес
процессы отработки конструкции деталей и ДСЕ, изготавливаемых из неметаллов, на
технологичность предназначены для: формирования рекомендаций на изменение
технологической системы; формирования рекомендаций на изменение КД;
формирования актов готовности производства. Эта отработка ведется на всех
стадиях создания РКТ. Целью отработки чертежей на технологичность является
повышение производительности труда, снижение затрат и сокращение времени на
технологическую подготовку производства, на изготовление, техническое обслуживание и ремонт при
обеспечении необходимого качества изделия [4].
рис. 1 Диаграмма
седьмого бизнес процессов решения общих вопросов проектирования технологической
подготовки производства компонентов РКТ, изготавливаемых из неметаллов
Технологическое бюро
отдела неметаллов - ТБ ОНЕМЕТ предназначено для решения общих вопросов технологической
подготовки производства деталей и ДСЕ из неметаллов методами литья,
прессования, намотки, выкладки и т.п., в том числе проектирования укрупненных
технологических процессов - УТП НЕМЕТ. Оснащено 3-мя персональными
компьютерами. При решении общих вопросов применяется стандартное офисное
программное обеспечение и система AUTOCAD. Ведутся работы по использованию для
этих целей CAD/CAM-систем:NX, Solid Edge и PDM-системы
Teamе Center. Укрупненные (директивные) технологические процессы
изготовления деталей и ДСЕ из неметаллов методами литья, прессования, намотки,
выкладки и т.п. регламентируют основные обязательные параметры этих технологий
для деталей и ДСЕ, входящих в список особо ответственных элементов конструкции
космической транспортной системы. УТП НЕМЕТ согласуются с отделом Главного
конструктора - ОГК. Технологическая документация - ТД по анализу
детале-сборочных единиц - ДСЕ, изготавливаемых из неметаллов - НЕМЕТ,
представляет собой разделительные ведомости по изготовлению деталей и ДСЕ между
заводами-смежниками, ТУ на поставку изделий от заводов-смежников и
сопроводительные документы. Эта ТД представлена в виде твердых (бумажных) копий
электронных документов - ЭД. Технологическая документация - ТД по классификации
деталей и ДСЕ, изготавливаемых из НЕМЕТ, состоит из описаний изделий-аналогов и
перечня особо ответственных операций изготовления ДСЕ из НЕМЕТ, входящих в
перечень особо ответственных элементов конструкции космического судна и
транспортной системы. ТД по классификации деталей и ДСЕ, изготавливаемых из
неметаллов, может включать также классификаторы КБ "САЛЮТ" и классификаторы
предприятий-смежников. Техническая документация по группированию ДСЕ из НЕМЕТ
состоит из перечней деталей и ДСЕ, входящих в группы и подгруппы, чертежей комплексных
деталей и ДСЕ и других документов. Акт готовности производства к НЕМЕТ является
итоговым документом, завершающего этапа работ по отработке элементов
конструкции изделия из неметалла на технологичность. Он подтверждает, что выполнены
все работы по подготовке производства к изготовлению нового изделия РКТ. Акт
готовности производства входит в комплект технической документации - ТД для НЕМЕТ
по отработке технологичности.
В современных условиях состояние отечественной авиационной и
ракетно-космической промышленности базируется
как на накопленном за долгие годы научно-технологическом заделе и
опережающем развитии научных исследований и технологических разработок, так и на внедрении организационного и
информационного обеспечения поддержки жизненного цикла изделий от
проектирования, разработки и изготовления до эксплуатации и утилизации. Последнее невозможно без широкого применения
новых информационных технологий (ИТ).
Сегодня
не только развитие, но и существование большинства предприятий Роскосмоса в значительной мере зависит от
выполнения международных программ и проектов.
Жестокая конкурентная борьба заставляет аэрокосмические предприятия проводить реструктуризацию и переоснащение рабочих мест
практически всех подразделений. Количество автоматизированных рабочих мест на передовых предприятиях за последние
10 - 12 лет увеличилось в 40-50 раз
и достигло 25-30 % от общего количества рабочих мест, что является очень высоким показателем для наукоемкой
промышленности. Эффективное использование этого большого потенциала выдвигает
на передовые позиции работы по оптимальному планированию труда и заработной
платы за счет применения технически обоснованных норм времени, которые составляют
в настоящее время не более 17%.
На рис. 2
представлена диаграмма восьмого уровня декомпозиции функциональной модели
единой корпоративной информационно-телекоммуникационной системы управления
ГКНПЦ имени М.В. Хруничева, описывающая бизнес процессы выполнения анализа
компонентов РКТ, изготавливаемых из неметаллов.
рис. 2 Диаграмма, описывающая бизнес процессы
выполнения анализа компонентов РКТ, изготавливаемых из неметаллов
Бизнес процессы
составления разделительной ведомости по изготовлению деталей из неметаллов -
НЕМЕТ регламентируют вопросы изготовления комплектующих деталей и ДСЕ на
предприятиях-смежниках в соответствии со сложившейся кооперацией и интеграцией
отечественных и зарубежных производств [5]. Бизнес процессы составления
технических условий - ТУ на поставку покупных и комплектующих деталей и ДСЕ,
изготавливаемых предприятиями-смежниками, регламентируют выполнение этих работ
на принципах отраслевой, межотраслевой и международной кооперации и интеграции
в рамках создания компонентов и сегментов космической транспортной системы [6].
Бизнес процессы формирования разделительной ведомости - РВ по изготовлению
деталей и ДСЕ из неметаллов и технических условий - ТУ на поставку этих деталей
и ДСЕ, регламентируют вопросы формирования в электронном виде с применением
программно-технических средств ОНЕМЕТ комплектов технической и сопроводительной
документации по анализу изделий, изготавливаемых из неметаллов. При выполнении
работ по формированию РВ и ТУ на изготовление и поставку деталей из НЕМЕТ
предприятиями-смежниками применяются офисные пакеты, входящие в стандартную поставку
РС, а также система AВТОКАД. Ведутся работы по использованию CAD/CAM-систем
NX, Solid Edge,
Teamе Center [7]. Разделительная
ведомость - документ регламентирующий процессы изготовления и поставки комплектующих
деталей и ДСЕ, изготовленных из неметалла (в том числе из композиционных материалов
- КМ методами намотки и выкладки) предприятиями-смежниками. Широко применяются
принципы и методы отечественной и международной кооперации и интеграции.
Технические условия - ТУ на изготовление из неметаллов деталей и
детале-сборочных единиц, поставляемых заводами-смежниками, регламентируют как
сами технологические процессы, так и основные требования к сформированным
поверхностям. Особо ответственные поверхности могут быть подвергнуты
специальной обработке. Обрабатываемая поверхность (D. Zu bearbeitende Flache).
Поверхность, подлежащая воздействию в процессе обработки (по ГОСТ 3.1109-82).
На
современном уровне развития промышленной кооперации в России отказ от
применения
единого комплекса международных и аналогичных им отечественных стандартов
"электронного описания" различных этапов ЖЦ, обеспечивающих информационное
взаимодействие электронных технологий (в рамках одного предприятия или корпорации
- "виртуального" объединения предприятий), приводит к значительным
дополнительным издержкам в процессах проектирования, подготовки производства,
изготовления и эксплуатации продукции. Эти издержки западными аналитиками
оцениваются, например, в масштабах промышленности США, в десятки миллиардов
долларов в год. Ситуация на мировом рынке наукоемкой продукции развивается в
сторону полного перехода на безбумажную электронную технологию проектирования,
изготовления и сбыта наукоемкой продукции. В настоящее время уже невозможно
продать на внешнем рынке машинотехническую продукцию и услуги по её эксплуатации
без соответствующей международным стандартам безбумажной электронной документации.
Таким образом, применение CALS-технологий является чрезвычайно актуальной
задачей для повышения конкурентоспособности отечественных машиностроительных
предприятий Требования применения CALS-технологий (конструкторско-технологическая
и эксплуатационная документация в электронном виде, обеспечение управления
качеством продукции) одно из условий заключения крупных контрактов на поставку
военных кораблей, изделий авиационной, ракетной и другой сложной военной техники.
Особое внимание заказчики уделяют вопросам информационной и организационной
поддержки постпроизводственных стадий жизненного цикла наукоемких изделий,
таких как закупка и поставка изделий, ввод их в действие, эксплуатация,
сервисное обслуживание и ремонт, поставка запасных частей и т.д. В западной
терминологии перечисленные вопросы объединяются понятием "интегрированная
логистическая поддержка" (ИЛП), являющимся важной составной частью концепции
CALS. Необходимость в ИЛП связана с желанием потребителя сократить затраты на
эксплуатацию, которые для наукоемкого изделия равны или превышают затраты на
его закупку. Внедрение ИЛП актуально не только для экспортируемых изделий, но и
для сложных наукоемких изделий, применяемых силовыми ведомствами России, а
также для любых наукоемких изделий длительного использования, применяемых в
различных целях, в том числе коммерческих. Таким образом, если в ближайшее
время не удастся решить проблему эффективного применения CALS как средства
повышения качества и конкурентоспособности наукоемкой продукции, то очень скоро
произойдет значительное сокращение ее экспорта и, прежде всего, портфеля заказов
на пуски коммерческих космических аппаратов с помощью отечественных ракетоносителей,
среди которых лидирующее положение занимает РН «Протон М» производства ФГУП
ГКНПЦ имени М.В. Хруничева.
На рис. 3
представлена диаграмма восьмого уровня декомпозиции функциональной модели
единой корпоративной информационно-телекоммуникационной системы управления
ГКНПЦ имени М.В. Хруничева, описывающая бизнес процессы выполнения классификации
компонентов РКТ, изготавливаемых из неметаллов.
Бизнес процессы
составления описания деталей и детале-сборочных единиц - ДСЕ, изготовленных из
НЕМЕТ, изделия-аналога - И-А предназначены для формирования
структурно-параметрических моделей конструкции изделия, находящегося в
производстве, а также структурно-параметрических моделей технологических
процессов их изготовления из НЕМЕТ и структурно-параметрических моделей СТО.
Эти описания используются для проектирования технологической подготовки
производства - ТПП новых изделий РКТ, в состав которых входят детали и ДСЕ из НЕМЕТ,
в том числе для проектирования ТП и СТО для этих деталей. Как показывает
практика, на 1 МБ КД приходится от 50 до 70 МБ технологической документации.
Бизнес процессы составления перечня особо ответственных операций - ПООО изготовления
деталей и ДСЕ из НЕМЕТ предназначены для регламентации выполнения работ по производству
особо ответственных элементов конструкции космического судна и других компонентов
и сегментов космической транспортной системы. Соблюдение порядка выполнения
этих работ и заданных технологических режимов изготовления деталей и ДСЕ из
НЕМЕТ гарантирует необходимое качество, обеспечивающее живучесть космического
судна и космической транспортной системы при расчетных режимах полета.
рис. 3 Диаграмма,
описывающая бизнес процессы выполнения классификации
компонентов РКТ,
изготавливаемых из неметаллов
Бизнес процессы
формирования описания деталей и ДСЕ из НЕМЕТ изделия-аналога - И-А, и перечня
особо ответственных операций - ПООО их изготовления предназначены для
формирования в электронном виде с применением программно-технических средств
ОНЕМЕТ комплектов технической и сопроводительной документации по классификации
изделий, в состав которых входят детали и ДСЕ из НЕМЕТ. При формировании
комплектов технической и сопроводительной документации широко используются как
стандартные офисные пакеты, так и специальные программы собственной разработки.
Описание ДСЕ из неметаллов - НЕМЕТ изделия-аналога - И-А представляет собой комплекс
взаимосвязанных ассоциативных структурно-параметрических моделей, включая твердотельные,
элементов конструкции, полуфабрикатов, заготовок, покупных и комплектующих
изделий, технологических процессов изготовления изделий РКТ, СТО,
технологических процессов изготовления СТО. СТО второго рода, технологических
процессов изготовления СТО второго рода и т.д. Совокупность ассоциативно
связанных структурно-параметрических моделей, являющаяся описанием ДСЕ из НЕМЕТ
изделия-аналога, размещается, как правило, в базе данных по изделию-аналогу.
Перечень особо ответственных операций - ПООО изготовления деталей и ДСЕ из
НЕМЕТ предназначен для регламентации выполнения работ по производству особо
ответственных элементов конструкции космического судна и других компонентов и
сегментов космической транспортной системы. Этот перечень составляется на основе
данных по ДСЕ из НЕМЕТ изделия-аналога.
В
настоящее время для большинства отечественных предприятий и организаций
внедрение CALS-технологий в промышленное производство скорее рекламный ход,
дань уважения вышестоящих организаций, один из рычагов получения дополнительных
бюджетных субсидий, чем насущная необходимость. Сегодня в российской промышленности
ИТ применяются, в основном, для решения отдельных задач конструирования,
разработки технологии, подготовки производства, управления производством и т.д.
В то же время некоторые ведущие НИИ и предприятия уверены, что они давно и
успешно занимаются CALS-технологиями. Однако применяемые ИТ, как правило, не
соответствуют международным CALS-стандартам. Главная проблема заключается в
недооценке сложности перехода от использования ИТ на отдельных этапах ЖЦ
продукции (так называемой лоскутной автоматизации) к работе в едином информационном
пространстве - ЕИП, охватывающим все этапы ЖЦ продукции. Поэтому необходимо
широким фронтом развернуть работы по полномасштабному предпроектному
обследованию предприятия с учетом системного и комплексного подхода к созданию
сложных систем, к каким относится ЕКИТСУП.
Важнейшим
блоком вопросов применения CALS-технологий является решение задач анализа и
реинжиниринга процессов организации и управления производством в соответствии с
требованиями МС ИСО серии 9000 версии
Актуальной и неотложной задачей при развертывании работ
по созданию и внедрению ЕКИТСУП является скорейшее восполнение дефицита квалифицированных кадров,
образовавшегося в результате резкого падения
производства в предшествующий период (естественный уход кадров и отток кадров молодого возраста) и ослабления системы профориентации и
профессионального образования, основанной на
удовлетворении спроса предприятий промышленности в высококвалифицированных инженерах, техниках и рабочих. Появление новых направлений, необеспеченных кадрами:
сложное технологическое оборудование с микропроцессорами и
программным управлением; информационные системы автоматизированного
проектирования, производства и управления; сертификация и управление качеством;
функционально-стоимостной анализ; маркетинг и менеджмент, еще сильнее осложняют ситуацию и требуют, срочного разрешения
кадровых проблем. Помимо дефицита кадров
в последнее десятилетие ускорился процесс их старения. Особенно остро стоит эта проблема в отраслях с
наукоемким высокотехнологичным производством и, прежде всего, на
предприятиях оборонно-промышленного комплекса.
Средний возраст работников в авиационной и
ракетно-космической отрасли составляет 46 лет, кадрового
состава идет очень медленно. Наметилась опасная тенденция нарушения преемственности поколений научных школ и снижения
кадрового и научно-технического потенциала
научно-исследовательских, опытно-конструкторских и производственно-технологических подразделений предприятий. Чтобы преодолеть
её в ГКНПЦ имени М.В. Хруничева созданы все условия приближения обучения в
высших учебных заведениях к насущным нуждам производства и, в первую очередь, к
проблемам внедрения ИТ и ИПИ-технологий. Создана и успешно функционирует
кафедра «Технологии интегрированных автоматизированных систем» МАТИ. Студенты,
практиканты-стажеры, аспиранты и профессорско-преподавательский состав которой
активно участвуют в совершенствовании и модернизации ЕКИТСУП, выполняя
практические работы, лабораторные работы, курсовые проекты и выпускные
квалификационные работы на соискание степеней бакалавров и магистров техники и
технологии по направлению вычислительная техника и информатика, решая
конкретные производственные задачи. Однако
этого явно недостаточно. Необходимо смелее привлекать студенчество и
профессорско-преподавательский состав ВУЗов к
практическим работам по внедрению ИПИ-технологий в рамках временных трудовых
соглашений, для чего предусматривать в бюджете предприятий соответствующие
ассигнования. Такой подход позволит не только решить текущие производственные
проблемы, но и создаст надёжную базу для решения кадровых вопросов в ближайшем
и отдаленном будущем.
Литература
1.
ДИСКРЕТНЫЕ
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ. Задача согласования. Пример выполнения работы. Методические
указания для выполнения работы по курсу: "Теоретические основы
автоматизированного управления". Составитель: Костюков В.Д. МАТИ. -М.
2.
CALS-ТЕХНОЛОГИИ
В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКЕ И УПРАВЛЕНИИ ПРОИЗВОДСТВОМ. Тема №1. Конспект
лекций по курсу: "Проектирование систем обработки информации и
управления". Составитель: Костюков В.Д. МАТИ. -М.
3.
КОМПЛЕКСЫ
ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ. Тема № 2. Конспект лекций по курсу: "Проектирование
систем обработки информации и управления", Составитель: Костюков В.Д.
МАТИ. -М.
4.
ОБОРУДОВАНИЕ
С ЧПУ. Тема № 3. Конспект лекций по курсу: "Проектирование систем
обработки информации и управления". Составитель: Костюков В.Д. МАТИ. -М.
5.
Костюков
В.Д., Либкинд Е.А., Лурье Б.Л., Цукур Е.В. Система автоматизации
программирования технологических процессов обработки деталей для оборудования с
ЧПУ АПТ СМ. Часть 1. Общие документы. Инструкция по эксплуатации. Типография НИАТ.
6.
Костюков
В.Д., Либкинд Е.А. Система автоматизации программирования технологических
процессов обработки деталей для оборудования с ЧПУ АПТ СМ. Часть 2. Руководство
программиста (процессор АПТ СМ) 1.4.70100-01 33 01. Инструкция по эксплуатации.
Типография НИАТ.
7.
Костюков
В.Д., Либкинд Е.А., Лурье Б.Л. Система автоматизации программирования
технологических процессов обработки деталей для оборудования с ЧПУ АПТ СМ.
Часть 3. Руководство программиста (словарь входного языка) 1.4.70100-01 33 02.
Инструкция по эксплуатации. Типография НИАТ.