CC BY
46
ИНФОРМАЦИОННАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ МОДЕЛЬ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ПРОМЫШЛЕННОЙ ПРОДУКЦИИ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ
Рябков В.М., Денисов Е.Н., Чистяков М.А., Козлов В.С.
(МГУЛ, г. Москва, РФ)
This article presents the conception of an electronic information model architecture which reflects the information structure at different life-cycle stages of industrial wood production.
Древесина и увеличивающееся число материалов и изделий на ее основе приобретают в последнее время все большее значение в различных сферах человеческой деятельности.
Древесина является материалом, полезно реагирующим на внешние воздействия, вызванные изменением состояния окружающей среды. Она регулирует состояние воздуха в жилых помещениях, осушая или увлажняя их при изменении погоды. Разбухание древесины обеспечивает уплотнение соединений в изделиях и конструкциях. Древесина связывает углерод, способствуя предотвращению образования одного из парниковых газов. Древесина обладает "эффектом памяти формы". Можно и далее продолжить перечень примеров использования древесины как интеллектуального материала. Все теоретические и экспериментальные исследования древесины как интеллектуального материала совпадают с периодом начала развития информационных технологий в 60-х годах XX века, приведшей к изменению структуры научной парадигмы, принципов познания, методов и форм организации исследований в лесопромышленном комплексе.
Традиционный подход, сложившийся в первоначальный период внедрения компьютерной техники в производственные процессы состоял в том, что с ее помощью решались отдельные частные задачи, относившиеся к различным стадиям жизненного цикла (ЖЦ) материалов и изделий из древесины. Исторически первыми были задачи, позволяющие автоматизировать отдельные учетно-управленческие функции в рамках автоматизированной системы управления производством (АСУП). Почти одновременно с ними появились автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП). Затем стали разрабатываться и внедряться системы автоматизированного проектирования (САПР), которые позволили использовать средства компьютерной техники в процессах конструкторской и технологической подготовки производства.
Последнее десятилетие XX в. вследствие обострения внутренних проблем, связанных с выбором способов хозяйствования, привели к заметным и во многих случаях непоправимым последствиям в производственной сфере лесопромышленного комплекса (ЛПК) России. Нарушение связей отраслевых научно-исследовательских, проектно-конструкторских, монтажно-наладочных учреждений, предприятий отечественного деревообрабатывающего машиностроения и производства негативно повлияло на развитие ЛПК. Низкая эффективность большинства предприятий, которая в значительной степени обусловлена устаревшими системами организации труда, технологиями и оборудованием привели к закрытию многих предприятий по выпуску продукции из древесины. Были де-
монтированы 43 автоматизированных линии по производству фиброцементных плит, закрыто более 20 цехов по производству арболита, более 30 линий по производству древесностружечных и древесноволокнистых плит, лесопиления и т.д. Недостаточность инвестиций в образование привело к острейшему дефициту специалистов в области современных технологий управления, главным образом технологий автоматизированной интегрированной поддержки жизненного цикла продукции ЛПК.
Для существования в современных условиях предприятие должно обеспечивать полную автоматизацию всего жизненного цикла продукции (ЖЦ) включающего: маркетинг, формирование портфеля заказов, проектирование, конструкторскую, технологическую, техническую и экономическую подготовку производства, планирование и оперативное управление производством, хранение, сбыт, эксплуатацию и утилизацию без значительного изменения в переходный период сроков подготовки продукции к производству и себестоимости продукции.
Конечная цель автоматизации процессов ЖЦ продукции заключается в реальном снижении общих затрат времени и средств на всю цепочку "разработка средств разработки - разработка продукции - изготовление продукции". Достижение этой цели возможно по трем основным направлениям: ускорение и удешевление проектирования продукции; ускорение и удешевление продвижения продукции на рынок и ее эксплуатации. При этом каждое из указанных направлений является важным само по себе, и все эти направления связаны между собой.
Взаимосвязь этих трех направлений предполагает их информационную интеграцию, которая представляет собой одно из важнейших средств ускорения и удешевления производства продукции на каждом из этапов ее ЖЦ.
В настоящее время на мировом рынке промышленного оборудования для производства материалов и изделий из древесины отчетливо наблюдаются три основные тенденции:
1) повышение сложности и ресурсоемкости продукции;
2) повышение конкуренции на рынке;
3) развитие кооперации между участниками ЖЦ продукции (в том числе создание "виртуальных" предприятий).
Субъективное понятие качества продукции сегодня формируется в процессе взаимодействия производителя и потребителя и определяется степенью соответствия характеристик товара набору требований потребителя. Требования к качеству продукции постоянно растут, ЖЦ продукции становится короче, номенклатура шире, а объем выпуска по отдельным позициям номенклатуры меньше.
При снижении количества производимых изделий в себестоимости каждого изделия возрастает та часть, которая приходится на этапы его разработки. Избежать этого можно путем уменьшения суммарных затрат на разработку самого изделия и затрат на разработку программного обеспечения.
Для обеспечения согласованной работы всех предприятий, участвующих в проектировании, производстве, реализации и эксплуатации продукции используется соответствующая информационная поддержка всех этапов ЖЦ промышленной продукции. Такая поддержка в первоначальной редакции получила название CALS (Computer Aided Logistics Support - компьютерная поддержка логистиче-
ских процессов). В настоящее время этот термин принято расшифровывать иначе (Continuous Acquisition and Lifecycle Support - непрерывное сопровождение и поддержка ЖЦ изделий). Поскольку термин CALS появился в недрах Министерства обороны США, в гражданской сфере производства получил распространение другой термин - PLM (Product Life Management - управление ЖЦ изделия), который по существу имеет тот же смысл, что и CALS. В отечественной терминологии аналогом понятия CALS является аббревиатура ИПИ (информационная поддержка ЖЦ изделий).
Основной смысл концепции CALS/ИПИ заключается в повышении конкурентоспособности продукции за счет эффективного управления информационными ресурсами. Это достигается благодаря преобразованию ЖЦ изделия в высокоавтоматизированный процесс, интегрированный путем информационного взаимодействия всех его участков.
Эффективность управления данными с помощью CALS/ИПИ-технологий обеспечивается прежде всего представлением информации в такой форме, которая позволяет легко и однозначно воспринимать ее всеми участниками ЖЦ продукции. Это требование распространяется на любую документацию, используемую в разных процедурах ЖЦ.
Отсутствие технической документации и логистической поддержки соответствующих принципам CALS/ИПИ-технологий, мы непосредственно ощутили вследствие занижения уровня цен и потери выгодных международных заказов. Нарастающая несовместимость российской хозяйственной практики с нормативно-эталонной системой по CALS/ИПИ-стандартам вынуждает наших предпринимателей приобретать зарубежные комплектующие узлы с сопроводительной документацией в виде дорогих программных продуктов.
Для успешного применения современных информационных технологий в ЛПК России необходимо располагать квалифицированными специалистами, знающими процессы автоматизированного моделирования, в проектировании и производстве продукции из древесины, а также уметь применять CALS/ИПИ-технологии.
К середине 90-х гг. ХХ в. появилось осознание необходимости создания интегрированной информационной модели всего ЖЦ продукции (изделия). Жизненный цикл продукции - это совокупность процессов (этапов), выполняемых от момента выявления потребностей общества в данной продукции до момента удовлетворения этих потребностей и утилизация этой продукции
Принципы построения электронной информационной модели (ЭИМ) промышленной продукции ЛПК имеет свои особенности. Продукция ЛПК на различных этапах ЖЦ должна иметь различное представление структуры. Отличия в структуре продукции ЛПК на различных этапах ЖЦ очевидны и определяются спецификой работы проектных, производственных монтажно-наладочных, ремонтных, эксплуатирующих организаций, производящих модернизацию и утилизацию оборудования и собственно промышленной продукции из древесины. Важным блоком информации, без которой модель была бы неполной, являются данные, связанные с логистической поддержкой предприятия в целом, его систем, оборудования, с возможностью не только получать информацию об элементах снабжения, но и планировании и реализации заказа этих элементов.
В процессе работ по созданию ЭИМ промышленной продукции из древесины на всех стадиях ЖЦ, была выработана концепция, которую можно выразить так:
1. ЭИМ на всех этапах ЖЦ может отображаться одновременно в различных иерархических структурах, представляющих интерес на том или ином этапе ЖЦ.
2. ЭИМ должна содержать всю информацию о продукте и элементах иерархического представления на всех этапах ЖЦ.
3. ЭИМ должна иметь возможность представления информации, необходимой для предприятий, работающих на разных стадиях ЖЦ.
4. Необходимая информация, представляемая различными предприятиями на разных этапах ЖЦ должна производиться из единой базы данных.
5. Создание ЭИМ и пополнение данных целесообразно проводить, начиная со стадии проектирования с последующим пополнением данными в процессе производства, эксплуатации, модернизации и т.д.
6. Необходимо определить держателя ЭИМ, ответственного за актуализацию информации в случае ее пополнения или изменения в процессе ЖЦ.
Реализация ЭИМ на различных стадиях ЖЦ может быть:
1) в виде самостоятельных моделей, представленных для той или иной стадии ЖЦ;
2) в виде единой модели с возможностью предоставления необходимой информации для различных предприятий и организаций на различных этапах ЖЦ промышленной продукции из древесины.
