CC BY
54
в открытом доступе на сайте sovnauka.com
OPEN ACCESS
УДК 65.011.46
Научная специальность 05.13.06 — Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 16-29-04268) и гранта Президента РФ (НШ-6831.2016.8)
АВТОМАТИЗАЦИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА КРУПНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ
ОБОРОННО-ПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА НА ОСНОВЕ PDM/PLM-СРЕДСТВА WINDCHILL В СФЕРЕ УПРАВЛЕНИЯ РЕАЛИЗАЦИЕЙ СИСТЕМНЫХ ПРОЕКТОВ
И.А. Калинов*
Аннотация. Рассматриваются основные положения при разработке концепции внедрения PDM/PLM-средства Windchill для автоматизации деятельности на крупных предприятиях оборонно-промышленного комплекса в сфере управления реализацией системных проектов. Анализируются основные шаги разработки данной концепции: цели, назначение и области использования автоматизированной системы, автоматизируемые процессы, недостатки, выявленные в работе предприятия, перечень основных предполагаемых улучшений, структура системы, состав функций, комплексов задач, реализуемых системой и взаимосвязь со смежными системами. Рассматриваются причины внедрения данных технологий в производство.
Ключевые слова: PDM, PLM, Windchill, автоматизация деятельности, технологии, внедрение.
AUTOMATION OF ACTIVITY OF LARGE ENTERPRISES OF THE DEFENSE INDUSTRIAL COMPLEX BASED ON PDM / PLM TOOLS
WINDCHILL IN IMPLEMENTATION MANAGEMENT THE SYSTEM PROJECTS
Kalinov I. A.*
Abstract. This article provides an outline of the development of the concept of PDM / PLM-tools Windchill implementation to automate the activities of large enterprises of the military-industrial complex in the area of management system of implementation projects. It also covers the basic steps of development of the concept, such as the goal, the purpose and the use of automated systems, automated processes, the shortcomings identified in the work of the enterprise, the list of basic anticipated improvements, the system structure, composition of functions, complex tasks implemented by the system and relationship with adjacent systems. The article also discusses the reasons of implementation of such technologies on enterprise.
Keywords: PDM, PLM, Windchill, automation of activities, technology, implementation.
Любая страна, стремящаяся занять лидирующие позиции в мировой экономике, должна стремиться к повышению конкурентоспособности своей продукции, инвестиционной привлекательности предприятий, обеспечению гарантированного уровня качества на всех стадиях жизненного цикла изделий, достижению технологической независимости в наиболее важных областях промышленности, росту производства наукоемкой продукции [1]. Реализация перечисленных целей возможна только благодаря глубокой модернизации промышленности на основе использования современных достижений науки и техники, новых информационных технологий [2].
* Калинов Иван Алексеевич,
студент
Московский физико-технический институт (государственный университет), Сколковский институт науки и технологий Контакты: Институтский пер., д. 9, Долгопрудный, Московская область, Россия, 141701 E-mail: [email protected]
Для предприятий, выполняющих крупномасштабные и наукоемкие проекты, характеризующиеся много-номенклатурностью изделий и длительным циклом разработки, производства и эксплуатации, наиболее актуальна проблема обеспечения интеграции и совместного использования информации, порождаемой на всех этапах жизненного цикла изделия (ЖЦИ), в рамках внедрения систем PDM/PLM [3].
PDM-система (англ. Product Data Management — система управления данными об изделии) — организационно-техническая система, обеспечивающая управление всей информацией об изделии. При этом в качестве
* Ivan A. Kalinov,
student
Moscow Institute of Physics and Technology,
Skolkovo Institute of Science and Technology Contacts: Institutskiy per., d. 9, Dolgoprudnyy, Moskovskaya oblast', Russia, 141701 E-mail: [email protected]
изделий могут рассматриваться различные сложные технические объекты (корабли и автомобили, самолеты и ракеты, компьютерные сети и др.). PDM-системы являются неотъемлемой частью PLM-систем [4]. PLM-си-стема (англ. product lifecycle management) — прикладное программное обеспечение для управления жизненным циклом продукции [5].
Применение PDM/PLM-системы является стратегическим направлением, следуя которым можно обеспечить рост конкурентоспособности выпускаемой продукции и эффективности производства. По оценкам экспертов, эффективность производства, реализованного на базе PDM/PLM, примерно на 30-40% выше эффективности традиционного производства.
Для достижения цели эффективного внедрения PDM/PLM-системы стоит разработать правильную концепцию ее внедрения. Концепция внедрения должна отражать следующие пункты:
• цели, назначение и области использования автоматизированной системы;
• автоматизируемые процессы;
• список выявленных недостатков;
• перечень основных предполагаемых улучшений;
• структура системы;
• состав функций, комплексов задач, реализуемых системой;
• взаимосвязь со смежными системами.
Рассмотрим поэтапно разработку концепции на примере предприятия оборонно-промышленного комплекса.
ЦЕЛИ, НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ
Целью создания информационно-интегрированной среды является улучшение организации процессов
проектно-конструкторских работ и технологических работ за счет обеспечения (рис. 1):
1. Автоматизации процессов планирования и управления проектно-конструкторскими работами.
2. Сокращения сроков и трудоемкости процессов разработки и проектирования радиоэлектронных изделий и комплексов, таких как:
• разработка и отладка технологического (ТПО) и функционального (ФПО) программного обеспечения;
• совместная работа пользователей ECAD и 3D САПР;
• ведение единого состава изделия в среде «МиШ-CAD»;
• проектирования схем соединений;
• разработка монтажной и технологической документации на жгуты;
• проектирование сложных металлоконструкций;
• проведение виртуальных испытаний электронной модели изделия.
3. Сокращения сроков и трудоемкости выполнения функций согласования и утверждение документации, проведения изменений, поиска необходимой документации, ведения библиотеки ЭРИ и ПКИ.
4. Уменьшения номенклатуры ЭРИ и ПКИ за счет ведения единого классификатора.
5. Повышения уровня исполнительской дисциплины за счет применения системы контроля исполнения проектных работ в рамках ИИС.
6. Сохранения накопленного опыта и знаний.
7. Автоматизации процессов анализа надежности и отказоустойчивости изделия.
Достижение поставленной цели предполагает решение следующих задач:
• внедрение системы сквозного контроля выполнения проектов;
Рис. 1. Основные цели внедрения PDM-системы
• внедрение в практику работы применения современных ГОСТ ЕСКД, регламентирующих использование электронных документов, электронных моделей изделий, электронных структур изделий и пр.;
• создание централизованного электронного архива проектноконструкторской документации, включая создание единой корпоративной библиотеки электрора-диоизделий (ЭРИ) и создание единой корпоративной библиотеки покупных и комплектующих изделий (ПКИ).
Проект охватывает следующие бизнес-процессы предприятия:
1. В области управления:
• управление проектно-конструкторскими работами (проектами);
• управление изменениями.
СОВРЕМЕННАЯ НАУКА № 3/2016
ACCESS -
Прикладные исследования
2. В области разработки:
• разработка программного кода;
• разработка печатных плат;
• разработка схем электрических;
• создание ЗР моделей и электронной КД. Разработка электронного макета изделия;
• проведение виртуальных испытаний;
• согласование и утверждение КД;
• ведение электронного архива КД;
• взаимодействие с партнерами по проектированию и производству изделий.
3. В области обеспечения:
• управление компонентами и поставщиками (ведение библиотеки ЭРИ и ПКИ).
4. В области эксплуатации:
ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ ИЗДЕЛИЯ
Разработка
Проектирование
Обеспечение ПКИ
Изготовление
Обслуживание
Управление качеством Управление изменениями и конфигурациями
Управление качеством
НИР и НИОКР
Утверждение и согласование КД, сдача в электронный архив
Управление библиотеками и поставщиками
Рис. 2. Схема жизненого цикла изделия
Табл. 1 Список выявленных недостатков в текущей работе предприятия
Описание Приоритет
Управление проектами не на должном уровне. Обратной связи при планировании нет, планы верхнего и нижнего уровня не синхронизируются. Оперативная отчетность по проектам практически отсутствует Высокий
Длительный срок утверждения и согласования Высокий
Параллельный бумажный и псевдо-электронный документооборот Высокий
Нет взаимодействия межу программными продуктами, применяемыми при разработке изделий Средний
Отсутствие единых библиотек ЭРИ, ПКИ Высокий
Отсутствует связь между разработчиками и конструкторами -связь только «на бумаге» Высокий
Отсутствует система управления требованиями и созданием программного кода Высокий
Не стандартизировано применение определенного набора систем САПР и их версий Средний
Сложность проведения изменений и отслеживания их истории Высокий
Нет электронного состава изделия Высокий
• сбор данных об отказах;
• предварительное прогнозирование отказоустойчивости на уровне системного проекта.
АВТОМАТИЗИРУЕМЫЕ ПРОЦЕССЫ
На схеме ниже представлены автоматизируемые процессы, рассматриваемые в рамках настоящего предложения. Процессы сгруппированы по принадлежности к определенной области деятельности и стадии разработки по ЕСКД (рис. 2).
СПИСОК ВЫЯВЛЕННЫХ НЕДОСТАТКОВ В ТЕКУЩЕЙ РАБОТЕ ПРЕДПРИЯТИЯ
Список выявленных недостатков в текущей работе предприятия представлен в таблице 1, к каждому не-
достатку представлено описание и дан приоритет с точки зрения порядка решения и важности данного недостатка.
В результате выявления всех недостатков в текущей работе предприятия следует также найти все операционные улучшения, которые позволят решить текущие проблемы.
ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ ПРЕДПОЛАГАЕМЫХ УЛУЧШЕНИЙ
В таблице 2 представлены основные предполагаемые улучшения.
В след за предполагаемыми улучшениями нужно построить модель предполагаемой структуры системы.
Табл. 2 Перечень основных предполагаемых улучшений
Процесс Предлагаемые изменения
Придание статуса электронному документу как основного носителя информации, в случае принятия дополнительного решения о внедрении ЭЦП в соответствие с ГОСТ
Внедрение механизмов версионного контроля изменяемых документов. Вся история изменений (все предыдущие версии документов) сохраняются в системе
Введение электронного документооборота на всех этапах процесса проведения изменений
е с т Непосредственный доступ разработчиков и конструкторов к электронному архиву в соответствии с регламентированными правами доступа
Внедрение стандартизированного процесса отслеживания календарных планов выполнения разработки и проектноконструкторских работ
и Внедрение системы, обеспечивающей ведение планов от уровня сетевого графика и укрупненного план-графика тем до уровня заданий конкретным исполнителям
м а т о О НЗ Обеспечение взаимодействия по заданию между руководителем и исполнителем в электронной системе. Электронная отчетность по выполнению заданий
¡в а тки кем Обеспечение ассоциативной связи между проектными заданиями и создаваемыми в рамках их выполнения данными
ои рк пс р Создание проектных электронных архивов документации
е ио т н ек * ^ Внедрение автоматизированных средств корпоративной отчетности на всех уровнях календарного планирования
в а! Применение корпоративных шаблонов проектов
по ^ и Внедрение процедуры электронного согласования и утверждения календарных планов всех уровней
Прикладные исследования
Табл. 2 Перечень основных предполагаемых улучшений (окончание)
Процесс Предлагаемые изменения
Согласование и утверждение, сдача в архив Внедрение системы, единообразно хранящей и визуализирующей все типы данных (проекты, документы, схемы, данные ЕСАЭ, 20 и 30 САПР) с привязкой к составу изделия, и имеющей встраиваемый интерфейс в большинство систем САО используемых на РТИ
Внедрение процесса электронного согласования для всех типов данных и документов (отличия лишь в составе участников процесса)
Постановка параллельного процесса согласования. Согласование выполняется одновременно (параллельно) всеми участниками
Внедрение процедуры предварительного согласования (проверки), обеспечивающей формальное обсуждение документа во время работы над ним, до того, как документ будет передан на подпись
Внедрение процедуры предварительного согласования электронного макета (ЭМ)
Автоматизация сдачи РКД в архив. Автоматическое отслеживание движения электронных документов (замечания, истории итераций, смена стадий ЖЦ и сопутствующие тому события)
Взаимодействие с партнерами по проектированию Автоматизация процессов согласования и утверждения необходимой документации на предварительном этапе
Обеспечение возможности визуализации КД от контрагента
Отслеживание истории движения КД от контрагента
Управление компонентами и поставщиками Организация и сопровождение единого хранилища библиотечных компонентов
Автоматизированный контроль применяемых библиотечных компонентов на соответствие их согласованному в МО перечню разрешенных компонентов
Автоматическое предоставление информации разработчику об ограничении или запрете применения компонентов (например, на уровне производителей и поставщиков)
Информация по разрешенным производителям и поставщикам связана с библиотечными компонентами
Автоматизированное создание отчетов для закупки ЭРИ и ПКИ на раннем этапе
СТРУКТУРА СИСТЕМЫ
Решение будет создаваться на базе Windchill 10.1 и Creo 2.0.
Версии подключаемых систем САПР также будут определены в момент старта работ по этапу, исходя из условий:
• актуальности и применяемости на предприятии того или иного САПР;
• совместимости с Windchill 10.1.
Схема предлагаемой системы представлена на рисунке 3.
Обозначение компонентов на функциональной схеме:
(1) Управление программами и портфелями проектов — Windchill PPMLink;
(2) Управление исполнением проектов — Windchill ProjectLink -
управление проектами разработки изделий;
(3, 4) Электронный архив — Windchill PDMLink — управление данными и процессами на каждом этапе жизненного цикла изделия;
(4) Социальная сеть — Windchill Social Link для организации неформального общения соисполнителей. Доступна из Windchill PDMLink и Windchill Project-Link;
(8) Управление библиотеками и поставщиками — Windchill PartsLink Classification and Re-Use Edition, Компонент системы Windchill, обеспечивающий централизованное управление библиотеками стандартных и нормализованных деталей и компонентов ЭРИ и ПКИ;
(11) Существующие системы САПР:
• Altium-САПР электронных частей проектов изделий;
• AutoCAD, SolidWorks, Inventor — САПР механической части проектов изделий, применяемые в настоящее время;
(13) Creo + функциональные модули — лицензии САПР Creo;
(14) Creo Schematic — САПР схем межблочных соединений MS Project — приложение компании Microsoft, используется для подготовки графиков проектов для их последующего размещения в Windchill ProjectLink.
СОСТАВ ФУНКЦИЙ, КОМПЛЕКСОВ, КОМПОНЕНТОВ И ЗАДАЧ, РЕАЛИЗУЕМЫХ СИСТЕМОЙ
Электронный архив Windchill PDMLink — компонент предназначен для обеспечения сотрудников предприятия на всех этапах жизненного цикла изделия полной, достоверной и актуальной информацией по изделиям, используемой и/или порождаемой в процессе проектирования этих изделий.
Система управления исполнением проектов Windchill ProjectLink. Компонент предназначен для управления проектами разработки изделий на основе единых подходов к планированию, контролю и распределению заданий по исполнителям, отчетности и анализу данных о ходе реализации проектов.
Компонент формирования отчетов включает в себя два основных приложения: — Windchill Business Report Author, Windchill Business Report Monitor. Модуль
обеспечивает создание корпоративных отчетов на основании любых данных из системы Windchill.
Компонент управления библиотеками, производителями и поставщиками Windchill PartsLink Classification and Re-Use Edition. Компоненты системы Windchill, обеспечивающие централизованное управление библиотеками стандартных и нормализованных деталей.
Creo View ECAD Suite — программный модуль (устанавливается на рабочих местах пользователей), интегрированный с системой Windchill, который обеспечивает визуализацию данных систем ECAD.
InfoEngine Access — стандартный инструмент Wind-chill, являющийся открытым универсальным модулем интеграции с ERP системами.
Creo View MCAD—программный модуль (устанавливается на рабочих местах пользователей), интегрированный с системой Windchill, который обеспечивает визуализацию данных систем MCAD.
(2)
Схема взаимодействия компонентов среды
^ Управление процессом разработки, электронный архив, документооборот, состав изделия
Управление данными элктронных САПР
6 ) Система визуализации всех данных об изделии
7 \ Службы подготовки визуализации данных всех форматов
Управление разработкой прикладного ПО
Управление библиотеками и поставщиками _(ЭРИ, ПКИ)_
10) Сбор данных по отказам, регламентным работам
Creo + функциональные модули
Creo Schematic
Рис. 3 Схема взаимодействия основных компонентов среды Литература/References
1. Боев С.Ф. Кочкаров А.А. Ступин Д.Д. Развитие R&D-деятельности высокотехнологичных BlG-хол-дингов: проблемы и задачи // Качество. Инновации. Образование. 2011. № 11(78). С. 54-59. [BoevSF, Koch-karovAA, Stupin DD. Development of R & D activities of high-tech B2G-holdings: Problems and tasks. Kachestvo Innovatsii Obrazovanie. 2011;11(78):54-9. Russian].
2. Боев С.Ф., Ступин Д. Д., Кочкаров А. А. Особенности управления реализацией системных проектов в высокотехнологичных отраслях // Оборонный комплекс — научно-техническому прогрессу России. 2013. № 1. С. 113-121. [Boev SF, Stupin DD, Kochkarov AA. Features of managing the implementation of system projects in high-tech industries. Oboronnyy kompleks — nauchno-tekhnicheskomu progressu Rossii. 2013(1): 113-21. Russian].
3. Боев С.Ф., Ступин Д. Д., Кочкаров А.А., Сухарева А.Н. Основные подходы и особенности управления реализацией системных проектов в высокотехнологичных отраслях // Наукоемкие технологии. 2013. Т. 14. № 9. С. 11-20. [Boev SF, Stupin DD, Kochkarov AA, Sukhareva AN. Main approaches and features of managing the implementation of system projects in high-tech industries. Naukoemkie tekhnologii. 2013; 14(9): 11-20. Russian].
4. URL://https://ru.wikipedia.org/wiki/PDM-система Russian.
5. URL://https://ra.wikipedia.org/wiki/Жизненньш_цикл_изделия Russian.
© Калинов И.А./ Kalinov I.A., 2016. Это произведение распространяется по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная. [This work is licensed under the Creative Commons Attribution 4.0 International License].
