Эталонная отработка на технологичность изделий РКТ

3. Системы управления этапами жизненного цикла промышленного продукта. PDM – системы. Использование средств глобальных сетей

Эталонная отработка на технологичность изделий РКТ

В.Д. Костюков,

доц. каф. «ТИАС», к.т.н., с.н.с,

МАИ, инст. №3, г. Москва,

Д.А. Шканов,

гл. спец., маг. техн. и технол., zavod-hrunichev@mail.ru,

ГКНПЦ им. М.В. Хруничева, г. Москва

Рассматривая предприятие как единое целое и учитывая многолетний опыт по эксплуатации в производственных условиях АСУТП, в настоящее время необходимо сконцентрировать усилия на автоматизации технических процессов (конструкторского сопровождения, технологической подготовки производства и управления технологическими процессами по 14 видам базовых и 7 видам уникальных переделов), как наиболее наукоемком и взаимно увязанном комплексе "технических бизнес процессов", реализуемых АСТПП. До начала очередного цикла проектных работ по созданию компьютеризированного сертифицированного производства ракетно-космической техники - КСП РКТ необходимо провести обследование предприятия и создать его компьютерную модель с использованием методологии структурно-функционального анализа и требований международных стандартов IDTF0. Для выполнения поставленных задач реализуется следующая конфигурация информационного комплекса предприятия. Ядром комплекса служит высокопроизводительный информационно-вычислительный центр, построенный на базе мощного файл-сервера. Основными функциями центра являются: объединение различных по назначению компонент информационного комплекса и осуществление информационного обмена между ними; хранения обобщенной информации; управления информационными модулями; предоставления вычислительных ресурсов. Основными компонентами информационного комплекса являются: автоматизированные рабочие места руководителей (руководитель предприятия, его заместители, руководители цехов и отделов); локальная (глобальная) вычислительная сеть предприятия; отдельные локальные сети подразделений, автоматизированные места и любые другие конфигурации оборудования, которые возможно подключить к ядру комплекса. Каждая компонента информационного комплекса является самостоятельной единицей и может работать независимо от ядра комплекса. Некоторые компоненты комплекса могут быть соединены непосредственно между собой для обмена внутренней или конфиденциальной информацией, чтобы не перегружать информационные каналы ядра.

На рис. 1 представлена диаграмма «как должно быть» блока: «Отрабатывать КД на технологичность».

Рис 1. Диаграмма «как должно быть» блока: «Отрабатывать КД на технологичность»

Бизнес процессы выполнения анализа изделия должны быть предназначены для составления разделительной ведомости по изготовлению ДСЕ (узлов, агрегатов, изделий) между заводами-смежниками и составления технических условий - ТУ на поставку заводами-смежниками ДСЕ (узлов, агрегатов, изделий). Анализ изделий должен являться составной частью работ по отработке конструкции изделий на технологичность и носить итерационный характер.

Бизнес процессы выполнения классификации изделий и ДСЕ, т.е. отнесения их к той или иной группе, подобных по конструкторско-технологическим характеристикам, должны являться основой для проведения работ по группированию. Конструкторско-технологическое подобие деталей, ДСЕ, изделий и их составных частей должно определяться совокупностью признаков. При классификации по конструктивным характеристикам должны быть взяты за основу следующие основные признаки: геометрическая форма; функциональный признак; параметрический признак; конструктивный признак; служебное назначение; наименование. В основу технологической классификации должны быть положены следующие основные признаки: размерная характеристика; группа материалов; вид деталей по технологическому методу изготовления; вид исходной заготовки; квалитет; параметр шероховатости; технологические требования; характеристика термической обработки; толщина и поверхность покрытия; характеристика массы и другое. При классификации изделий и ДСЕ должны широко использоваться классификаторы, создаваемые КБ "САЛЮТ" и другими предприятиями-смежниками.

Бизнес процессы группирования изделий должны обеспечивать использование для изготовления групповой формы организации производства. Под групповой должна пониматься форма организации производства, характеризуемая совместным изготовлением или ремонтом группы изделий различной конфигурации на специализированных рабочих местах. При групповой обработке должны быть созданы классы ДСЕ (агрегатов, изделий и их составных частей) по видам работ. При использовании группового метода должны сокращаться затраты труда на проектирование технологических процессов и оснастки, должен ускоряться процесс подготовки производства и обеспечиваться значительный рост производительности труда рабочих.

Бизнес процессы отработки на технологичность конструкции изделий (ДСЕ) должны быть предназначены для формирования рекомендаций на изменение технологической системы; формирования рекомендаций на изменение КД; формирования актов готовности производства. В соответствии с ГОСТ4301-73 отработка рабочих чертежей на технологичность является обязательной. Эта отработка должна вестись на всех стадиях создания изделия. Целью отработки чертежей на технологичность должны являться повышение производительности труда, снижение затрат и сокращение времени на технологическую подготовку производства, на изготовление, техническое обслуживание и ремонт изделия при обеспечении необходимого качества изделия. Оценку технологичности конструкции нужно проводить как по качественным, так и по количественным показателям. Количественные показатели технологичности должны разделяться на основные и дополнительные. Основными показателями должны являться: абсолютное значение трудоемкости изделия; абсолютное значение технологической себестоимости изготовления изделия; показатели уровня технологичности по трудоемкости; показатели уровня по технологической себестоимости. К дополнительным показателям технологичности должны быть отнесены ряд частных и комплексных, абсолютных и относительных показателей, оценивающих конструкцию, как с экономической, так и с технологической стороны: удельная трудоемкость изготовления изделия; относительная трудоемкость вида технологических процессов; удельная себестоимость; удельная технологическая себестоимость; коэффициенты унификации и стандартизации сборочных единиц и другие показатели.

Основными компонентами технической документации - ТД по анализу изделий и ДСЕ должны являться разделительная ведомость по изготовлению ДСЕ между заводами-смежниками и ТУ на поставку изделий от заводов-смежников. Данная ТД должна формироваться, храниться и обращаться в виде документов электронных.

Технологическая документация по классификации изделий и ДСЕ должна состоять из описаний изделий-аналогов и перечня особо ответственных операций изготовления деталей (ДСЕ, агрегатов, изделий и их составных частей). Данная ТД должна формироваться, храниться и обращаться в виде документов электронных.

Техническая документация по группированию должна состоять из перечней деталей, входящих в группы и подгруппы, чертежей комплексных деталей и других документов. При групповом методе производства классификация всей номенклатуры деталей (ДСЕ, агрегатов, изделий и их составных частей) цеха или участка не однократный, а многократный процесс: комплектуются группы по видам операций. Данная ТД должна формироваться, храниться и обращаться в виде документов электронных.

Акт готовности к производству нового изделия должен являться итоговым документом, завершающего этапа работ по отработке элементов конструкции изделия на технологичность. Он должен подтверждать, что выполнены все работы по подготовке производства к изготовлению нового изделия РКТ. Акт готовности производства должен входить в комплект технической документации - ТД по отработке технологичности. Данный документ должен формироваться, храниться и обращаться в виде документа электронного.

Одним из путей повышения конкурентоспособности является снижение технологической себестоимости (трудоёмкости) выпускаемых изделий. Трудоёмкость механической обработки составляет свыше 35% общей трудоёмкости изготовления ракетно-космической техники и находится в прямой зависимости от коэффициента использования материала - КИМ. До 70% деталей и сборочных единиц изготавливаются из поковок с КИМ = 0.1. Перевод их на штамповку обеспечивает повышение КИМ в четыре раза, что ведёт к снижению общей трудоёмкости механической обработки в два раза. Это приведёт к высвобождению половины станочного парка и до 17% производственных рабочих. Сдерживающим фактором реализации на практике этого хорошо известного решения является длительный (до полутора лет) срок проектирования и изготовления штампов и их высокая стоимость. Резко сократить сроки и стоимость изготовления ковочных штампов можно за счёт применения информационных технологий и прогрессивного технологического оборудования. Как показывает практика наибольший эффект от применения информационных технологий достигается тогда, когда в полной мере реализуются методы "сквозного" проектирования-изготовления ДСЕ и изделий с применением технологического программно-управляемого оборудования с ЧПУ на основе использования системы ассоциативно связанных математических моделей. В эту систему, как правило, входят математические модели: элементов конструкции, заготовок (штамповок, литья), технологических процессов, средств технологического оснащения - СТО (нестандартного оборудования, оснастки, инструмента), технологических процессов изготовления СТО, управляющих программ для ЧПУ, СТО второго рода, технологических процессов изготовления СТО второго рода, технологической системы и ее компонентов.

На рис 2 представлена диаграмма «как должно быть» блока: «Выполнять анализ изделия».

Бизнес процессы составления разделительной ведомости - РВ должны регламентировать вопросы изготовления комплектующих деталей, ДСЕ, агрегатов, изделий и их составных частей на предприятиях-смежниках в соответствии со сложившейся кооперацией и интеграцией отечественных и зарубежных производств.

Бизнес процессы составления технических условий - ТУ на поставку покупных и комплектующих изделий - ПКИ от предприятий-смежников должны регламентировать работы по изготовлению на принципах отраслевой, межотраслевой и международной кооперации и интеграции компонентов и сегментов космической транспортной системы.

Бизнес процессы формирования разделительной ведомости - РВ и технических условий - ТУ должны регламентировать вопросы формирования в электронном виде с применением программно-технических средств ОГТ комплектов технической и сопроводительной документации по анализу изделий РКТ.

Рис 2. Диаграмма «как должно быть» блока: «Выполнять анализ изделия»

Технические условия - ТУ на поставку покупных и комплектующих изделий - ПКИ от предприятий-смежников должны регламентировать работы по изготовлению, на принципах отраслевой, межотраслевой и международной кооперации и интеграции, компонентов и сегментов космической транспортной системы. ТУ должны подвергаться верификации и валидации ведущим инженером по изделию отдела Главного технолога. Данные ТУ должны формироваться, храниться и обращаться в виде документа электронного.

По оценкам независимых зарубежных экспертов производительность труда на самых передовых российских предприятиях в настоящий момент составляет не более 17 % по отношению к фирме "Боинг". Резко повысить ее возможно за счет комплексной компьютеризации на базе внедрения ИПИ (CALS) - технологий, создания компьютеризированных малолюдных производств, работающих по безбумажной технологии, высшей фазой развития которых являются компактные интеллектуальные сертифицированные производства. Применение теоретических основ автоматизированного управления при проектировании систем обработки информации с учётом отработанного на практике набора инвариантных компонентов АСТПП позволяет создать прочную основу таких производств, так как аккумулирует в себе огромный научно-технический потенциал, накопленный при реализации программ освоения космического пространства, одним из признанных лидеров в мире ФГУП ГКНПЦ имени М.В. Хруничева.

На рис 3 представлена диаграмма «как должно быть» блока: «Выполнять классификацию изделий».

Рис 3. Диаграмма «как должно быть» блока: «Выполнять классификацию изделий»

Бизнес процессы составления описания изделия-аналога (ОИ-А) должны быть предназначены для формирования структурно-параметрических моделей конструкции изделия, находящегося в производстве, а также структурно-параметрических моделей технологических процессов его изготовления и структурно-параметрических моделей СТО.

Бизнес процессы составления перечня особо ответственных операций - ПООО должны быть предназначены для регламентации выполнения работ по изготовлению особо ответственных элементов конструкции космического судна и других компонентов и сегментов транспортной системы.

Бизнес процессы формирования описания изделия-аналога (ОИ-А) и перечня особо ответственных операций - ПООО должны быть предназначены для формирования в электронном виде с применением программно-технических средств ОГТ комплектов технической и сопроводительной документации по классификации изделий ракетно-космической техники.

Описание изделия-аналога (ОИ-А) должно представлять 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 так далее. Совокупность ассоциативно связанных структурно-параметрических моделей, являющаяся описанием изделия-аналога, должна размещаться в базе данных по изделию-аналогу.

Перечень особо ответственных операций - ПООО должен быть предназначен для регламентации выполнения работ по изготовлению особо ответственных элементов конструкции космического судна и других компонентов и сегментов транспортной системы. Этот перечень должен составляться на основе данных по ДСЕ изделия-аналога. Данный перечень должен формироваться, храниться и обращаться в виде документа электронного.

Внедрение средств компьютерного обеспечения должно способствовать решению задач обеспечения конкурентоспособности производства. Это выражается в снижении сроков и затрат в конструкторско-технологическом обеспечении, уменьшении количества ошибок проектировщиков и их устранении на ранних этапах создания изделий, внедрении новых технологий в ТПП. Передовые производства сегодня ставят перед собой задачу создания компьютеризированных интегрированных информационных систем, позволяющих объединять задачи проектирования и управления, скоординировать работы отдельных служб, организовать системы документооборота. При этом роль инженерно-технического персонала существенно возрастает, так как современные технические средства требуют от работника не только прикладных навыков владения организационной техникой, но и высокой научной квалификации, умения решать прикладные технические вопросы "в режиме реального времени" создания изделий на производстве. Условия работы современных производств требуют объединения навыков и умений конструктора и технолога в проектировании и управлении технологическими процессами с помощью создаваемой и совершенствуемой АСТПП.

На рис 4 представлена диаграмма «как должно быть» блока: «Производить группирование изделий».

Рис 4. Диаграмма «как должно быть» блока: «Производить группирование изделий»

Бизнес процессы формирования групп должны решать основную задачу классификации при групповой обработке - формирование групп. При групповом методе обработки классификация всей номенклатуры деталей и ДСЕ (агрегатов, изделий и их составных частей) цеха или участка должна являться не однократным, а многократным процессом, так как должны комплектоваться группы по видам операций.

Бизнес процессы ведения базы данных по составам групп ДСЕ и типовым представителям (комплексным ДСЕ) должны быть предназначены для организации хранения, пополнения, оперативного поиска и вывода по запросу информации, как о типовых представителях, так и о ДСЕ, входящих в состав групп. При реализации данных бизнес процессов должны использоваться как базы данных собственной разработки, так и базы данных, входящие в состав CAD/CAM-систем таких, как NX, Solid Edge, ADEM, ТЕХАС, TEXCARD и PDM-системы Team Center, интегрированных с ЕКИТСУП. [1]

Бизнес процессы формирования технических условий - ТУ, технологических рекомендаций - ТР должны регламентировать выполнение отдельных видов работ по изготовлению нового изделия РКТ. Данные бизнес процессы должны выполняться под руководством отдела стандартизации совместно со специалистами ОГК. Они должны реализоваться с применением модулей АСТП КСП РКТ, на базе АСДОУ Docs Vision, лицензионных программных продуктов, программ собственной разработки, интегрированных с ЕКИТСУП [1].

Бизнес процессы проектирования укрупненных (директивных) технологических процессов (УТП) должны быть предназначены для регламентации выполнения работ по изготовлению особо ответственных элементов конструкции космического судна и других компонентов и сегментов космической транспортной системы. УТП должны быть согласованы с отделом Главного конструктора - ОГК.

Состав групп должен комплектоваться по видам операций. Большинство деталей для изготовления должны проходить несколько операций, и поэтому каждая из них войдет не в одну, а в несколько групп. Такие группы получаются укрупненными. Для возможности изготовления деталей группы при одной наладке, укрупненную группу необходимо разделить на подгруппы по типоразмерам оборудования, по методам установки заготовок и типам приспособлений, по точности и качеству поверхностей. Данный состав групп должен формироваться, храниться и обращаться в виде документа электронного.

Скорректированная база данных по группированию должна представлять собой массивы данных, содержащих сведения о дополненных (внесенных вновь) деталях, ДСЕ, типовых представителях (комплексных деталях). Исключение из базы данных тех или иных массивов должно происходить только после снятия изделия с производства.

ТУ - технические условия, ТР - технологические рекомендации должны регламентировать выполнение отдельных видов работ при изготовлении нового изделия РКТ. Данные ТУ и ТР должны входить в состав технологической документации - ТД по изготовлению изделия. Они должны формироваться на основе результатов выполненных НИОКР и опыта изготовления опытного образца нового изделия. Данные ТУ, ТР должны формироваться, храниться и обращаться в виде документов электронных.

Укрупненный технологический процесс - УТП изготовления изделия должен регламентировать основные обязательные элементы технологии изготовления изделий РКТ. На основе его должны проектироваться рабочие технологические процессы - РТП. УТП должен быть согласован с отделом Главного конструктора - ОГК. Данный УТП должен формироваться, храниться и обращаться в виде документа электронного.

Компьютеризированная интегрированная информационная система конструкторского бюро координации КИнС КБК является ядром автоматизированной системы конструкторского сопровождения компьютеризированного сертифицированного производства ракетно-космической техники АСКС КСП РКТ, создаваемой на РКЗ. АСКС КСП РКТ позволит объединить в рамках единого информационного пространства различные подразделения Центра, участвующие в создании изделий: службу заместителя Генерального директора ФГУП "ГКНПЦ имени М.В. Хруничева" по инновационному развитию и стратегическим исследованиям; отделы КБ "Салют"; конструкторские бюро отдела Главного конструктора РКЗ. Создание АСКС должно обеспечить: сохранение уникального конструкторского и технологического задела и опыта создания объектов ракетно-космической техники путем его реализации на современных информационных средствах и системах; постепенный переход РКЗ на компьютеризированное интегрированное производство объектов РКТ, высшей фазой развития которого является создания сети компактных интеллектуальных сертифицированных производств, с учетом существующего состояния работ по компьютеризации Центра, кадрового потенциала, состояния производственной базы и финансовых возможностей. Целью создания КИнС КБК и АСКС в целом является: снижение сроков и затрат на конструкторское сопровождение производства ракетно-космической техники; уменьшение количества ошибок проектировщиков и их устранение на ранних этапах создания изделий; выбор перспективных конструкций РКТ с учетом технологических факторов; создание и отработка системы электронного документооборота между различными подразделениями РКЗ, значительное сокращение времени согласования принимаемых решений за счет организации проектирования в параллельных средах.

Данные бизнес процессы должны реализоваться с применением модулей АСТП КСП РКТ на базе лицензионных программных продуктов, с применением модулей АСТПП на базе программных продуктов фирмы ИНТЕРМЕХ, CAD/CAM-систем ADEM, NX, Solid Edge, PDM-системы Team Center, АСДОУ Docs Vision, стандартного офисного программного обеспечения, программ собственной разработки и изготовленных по заказу учеными, студентами, стажерами и аспирантами "МАТИ" - РГТУ имени К.Э. Циолковского,интегрированных с ЕКИТСУП [1, 2].

Литература

1. ПРОЕКТ: Создание компьютеризированного сертифицированного производства ракетно-космической техники. Составитель: Костюков В.Д. Государственный космический научно-производственный центр им. М.В.Хруничева. ГКНПЦ им. М.В.Хруничева. Ракетно-космический завод. РКЗ. -М. 1997, 1998, 1999, 2000, 2001 гг. Листов 1169.

2. ПРОЕКТ: Создание автоматизированной системы технологической подготовки компьютеризированного сертифицированного производства ракетно-космической техники. Подпроект: Концепция АСТП КСП РКТ. Раздел: Специализированные системы. Подраздел: Предложения. Предложения по автоматизации плазово-шаблонного цеха. 104.11101-11 90 21-5. Составитель: Костюков В.Д. Федеральное Государственное Унитарное Предприятие. Государственный Космический Научно-Производственный Центр имени М.В. Хруничева. ФГУП ГКНПЦ им. М.В.Хруничева. Ракетно-Космический Завод. РКЗ. -М. 2001 г. Листов 5.