Побудова єдиного інформаційного простору управління життєвим циклом виробів машинобудування Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

УДК 338.49:65.016

ПОБУДОВА еДИНОГО 1НФОРМАЦ1ЙНОГО ПРОСТОРУ УПРАВЛ1ННЯ ЖИТТеВИМ ЦИКЛОМ ВИРОБ1В МАШИНОБУДУВАННЯ Б.Я. Бакай1, В.В. Кий2

Виконано системний аналiз процесу управлiння життевим циклом b^o6íb машино-будування. Розглянуто роль i мюце PLM-технологш у машинобудiвному виробництвi. Визначено етапи життевого циклу виробш (на основi ISO 9004-1-94) та наведено шфор-мацшну систему забезпечення життевого циклу виробiв машинобудування. Розроблено стратегiю виведення виробiв машинобудування на ринок i збiльшення прибутковосп. Запропоновано концепцiю единого iнформацiйного простору управлшня життевим циклом виробiв машинобудування на основi хмарних технологiй, що забезпечить пос-тiйний обмiн техшчною iнформацiею мiж фахiвцями та створить новi можливостi.

Ключовi слова: PLM, життевий цикл виробiв, iнформацiйне середовище, машинобу-дшне виробництво.

Вступ. Сучасне виробництво та експлуатацiя складного устаткування машинобудування передбачае узгоджену взаемодаю рiзноманiтних шдприемств, успiшну дiяльнiсть яких забезпечуе iнформацiйна взаемод1я систем з шдтримки всiх етапiв життевого циклу виробiв (ЖЦВ) машинобудування. Останшми роками за кордоном здшснюють багато дослвджень теоретичного i прикладного характеру в контексп ЖЦВ, який також позначають абревiатурою PLM (Products Lifecycle Management).

Основний напрям цих дослiджень - створення iнформацiйних ршень для супроводу всiх етапiв PLM ввд стадп проектування до процеав утилiзацií виробш машинобудування. Вироблення оптимальних стратегiй i концепцiй дасть змогу шдвищити ступiнь взаемодií шформацшних i виробничих технологш, на-даючи бшьш високий рiвень iнтеграцií. Ввдомо [1], що не всi етапи PLM рiвноз-начш, i центр ваги, зазвичай, зосереджуеться практично на багатьох етапах ви-робiв, де е важливi питання мiнiмiзацií експлуатацшних витрат i встановлення оптимального термшу експлуатацп виробiв.

Вироблення оптимальних ршень у реальнiй економiцi дасть змогу шдвищити стушнь взаемодп шформацшних i виробничих технологш, пiднявши Ii на бшьш високий ршень штеграцп. Отже, перш нiж розробляти комплексну PLM-систему, потрiбно виконати системний аналiз всього процесу управлiння життевим циклом виробами машинобудування [1-5].

Актуальшсть роботи. Сучасне виробництво неможливо уявити без штег-рованих iнформацiйних систем управлшня даними про вирiб, заснованих на системi безперервного розвитку та шдтримки життевого циклу CALS (Continuous Acquisition and Lifecycle Support) технолопях. У спещальнш техшчнш лгге-ратурi CALS технологи отримали поширений термiн - iнформацiйна пiдтримка виробiв (1ПВ), яка Грунтуеться на створенш единого iнформацiйного простору

1 доц. Б.Б. Бакай, канд. техн. наук - НЛТУ Украши, м. Львгв;

2 доц. В.В. Кий, канд. техн. наук - НЛТУ Украши, м. Льв1в.

пiдприeмства. Ввдповщно до цieí концепцп, управлiння проектними та iнженер-ними даними на n^np^MCTBi здiйснюeться системою управлiння даними про вирiб PDM (Product Data Management).

В основу концепцп покладено побудову т. зв. единого шформацшного простору на базi прогресивних iнформацiйних технологiй. Одним з найважливь ших аспектiв побудови единого шформацшного простору шдприемства е елек-тронний архiв технiчноí документацií. Тiльки штегруючи сво! автоматизованi системи в единий шформацшний проспр, можна отримати максимальний ефект вiд ix використання. Основш та найбiльш очiкуванi позитивнi результати вщ впровадження електронного документообiгу:

• швидкий та якiсний випуск на ринок B^o6iB вiдповiдно до вимог стандарив;

• максимальне використання в нових розробках вщпрацьованих i перевiрених тех-нiчних ршень, що збертаються в 6e3i даних (БД) шдприемства;

• швидкий пошук i безпечне збертання iнформацií в електронних архiвах;

• значне скорочення термiнiв розроблення конструкторсько'1 i всiеí супутньо'1 доку-ментацií з мiнiмальною кiлькiстю повщомлень про змiну;

• унеможливлення помилок внаслщок усунення кiлькох джерел збер^ання однiеí i тiеí ж шформацп рiзних версiй;

• колективна робота проектно-конструкторських тдроздшв пiдприемства над проектами з розмежуванням прав доступу до його складових частин. Постановка завдання. Незважаючи на досить широке висвiтлювання у

роботах актуальносп впровадження iнформацiйниx технологш, ix ролi та перспектив розвитку, недостатньо уваги надають проблемам, якi кнують на шд-приемствах з цього приводу, конкретним крокам щодо впровадження сучасних iнформацiйниx теxнологiй у виробничу дiяльнiсть.

Пiдприемства, якi виготовляють вироби машинобудування, перебувають у постiйному прагненш збiльшення ринку, зменшення витрат, шдвищення якостi та покращення сво!х виробш. Для досягнення цих цшей, багато шдприемств почали використовувати PLM. У загальному PLM е бiзнес-стратегiя ефективного управлiння виробництвом шляхом злагодженого поеднання проектування з ви-робництвом для шдвищення ефективносп та шновацш вигоди.

Враховуючи наведене, виникае потреба у моделюванш процесiв PLM для реалiзацil стратеги шформацшно1 пiдтримки процеав життевого циклу виробiв машинобудування.

Мета роботи - вщобразити тенденцп та наявш проблеми впровадження ш-формацшних технологш у виробничу дiяльнiсть сучасних машинобудiвниx шд-приемств, що зумовило виршення таких завдань:

• визначення впровадження шформацшних технологiй як основного напрямку шно-вацiйноí дiяльностi машинобудiвного шдприемства;

• зазначення основних проблем впровадження шформацшних технологш;

• визначення напрямюв впровадження шформацшних технологш у царит машино-будування.

Результати дослщження. Життевий цикл виробiв машинобудування охоп-люе низку еташв, починаючи вiд зародження вде! нового продукту до утилiзацil шсля завершення термiну його використання (рис. 1). Кожний етап життевого

циклу мае свою мету та завдання, яю досягаються з максимальною ефективтс-тю. Поняття мефективнiстьм охоплюе не тшьки зниження собiвартостi продукцп i скорочення термiнiв проектування та виробництва, а й, що не менш важливо, забезпечення зручностi освоення, доступностi до ресуршв i зниження витрат на експлуатацш виробiв.

Рис. 1. Етапи ЖЦ eupo6ie (на ocHoei ISO 9004-1-94)

Сучасш процеси розроблення та впровадження у виробництво нових на-укомiстких високих технологiй i виробiв машинобудування - не просте вирь шення конструкторських i технологiчних задач, а складний пошук i реалiзацiя нових iдей з потребою прийняття важливих рiшень в умовах виробничо! невиз-наченостi. Тому питання оргатзацп, фiнансування, планування та управлiння такими розробками i впровадження виробiв у виробництво з устшним виведен-ням виробiв машинобудування на ринки збуту потрiбно позицiонувати як ком-плексну iнновацiйну дiяльнiсть [2].

Шдвищити ефективнiсть виробiв машинобудування, з одночасним змен-шенням собiвартостi виробiв, у виробничих умовах можливо тiльки завдяки нас^зному управлiнню ЖЦ виробiв повтстю в електронному виглядi, почина-ючи вiд iдеí до повно'1 утитзацп виробiв. Для цього потрiбно [1-3]:

• забезпечити умови паралельного гнжингрингу (сумюно! роботи над единим замов-ленням в iнфoрмацiйнoмy cередoвищi, алгoритмiчна пiдтримка рекурентних та iтерацiйних зв'язкгв конструкторського та технoлoгiчнoгo етапу пгдготовки виробництва);

• забезпечити вимоги комплексно! oптимiзацГí пiд час прийняття технологгчних рг-шень, виходячи з умов майбутньо! експлуатаци, ремонту та утилгзаци об'ектгв ма-шинобудгвного виробництва;

• забезпечити вгдповгднгсть документаци на виргб комплексу мгждержавних стан-дартгв i рекомендацгй, що встановлюють взаемопов'язанг правила i положення що-

до порядку розроблення, комплектацп, оформлення та o6iry технологiчноï документации що застосовують для виготовлення та експлуатацп виробiв. Встановлено, що традицiйнi HacKpi3Hi шдходи до управлiння життевим циклом виробiв машинобудування (PLM) часто е занадто складними, потребу-ють багато часу i е дорогими, що робить PLM непрактичними для багатьох шд-приемств. Запропоновано радикально спрости шдхвд до управлiння життевим циклом продукцп - так само, як було спрощено проектування, роблячи пара-метричне 3D проектування простiшим у використанш та доступним на Windows. На сьогодш машинобудiвельнi пiдприемства повинш будувати стратеги PLM на трьох основних принципах:

• впровадження простого штегрованого дизайну, моделювання, документац1я та уп-равлiння даними ршення;

• використання виробничих систем (наприклад, ERP, MRP та CRM) на основi галу-зевих стандарив;

• штегращя середовища проектанта з Microsoft Windows, Microsoft Office i Microsoft SQL Server для виршення практичних завдань.

Проста технологи е привабливими для бiзнесу та iнженерних фахнвщв i мо-жуть бути усшшно використаними для постiйного використання у проектуванш та виробництвi виробш, оскшьки забезпечують повний доступ до даних про конкретний вирiб.

Бiльш продуктивна оргашзащя з розроблення виробш не тальки забезпечуе зменшення часу виходу на ринок цих виробш i зниження вартостi проекту, але й значно покращуе дiяльнiсть компани з вищою якiстю продукцп i зменшенням матерiалу, робочо' сили i витрат. Зосередивши увагу на практичних проблемах, сучасна система PLM повинна виртити та допомагае багатьом пiдприемствам у досягненш поставлених цiлей, PLM повинна забезпечити високу швидккть роботи з базами даних та шшими системами, бути бшьш продуктивною та зменшувати витратами, порiвняно iз традицiйними шдходами (див. рис. 1).

Отже, перспективна PLM система - це промислова система шформащйно' взаемодо розширеного тдприемства для управлiння всiма даними про вирiб i пов'язаних з ним процесах протягом усього життевого циклу виробу. Оскiльки PLM у такому визначенш, це система для всього тдприемства, то саме PLM е середовищем, в якому вирiшуються вс задачi управлiння будь-яко' робочо' ш-формацл про вирiб. Оскiльки для виршення цих завдань у такш системi повинен iснувати набiр методiв i прийомш тако' роботи, то PLM - це i особлива тех-нолопя роботи з даними.

Життевий цикл виробш машинобудування охоплюе низку етатв, почина-ючи вщ зародження iдеï нового продукту до утилiзацiï тсля завершения термь ну його використання (рис. 2). Кожний етап життевого циклу мае свою мету та завдання, ят досягаються з максимальною ефективнiстю. Поняття "ефектив-нiсть" охоплюе не тальки зниження собшартоста продукцiï i скорочення термь нiв проектування та виробництва, а й, що не менш важливо, забезпечення зруч-ностi освоення, доступностi до ресурсiв i зниження витрат на експлуатацда ви-робiв. Досягнення поставлено!' мети на сучасних пiдприемствах можливе завдя-

ки широкому використанню автоматизованих iнформацiйних систем. Основш типи автоматизованих iнформацiйних систем прив'язаш до тих чи iнших етатв життевого циклу виробiв машинобудування (див. рис. 2).

Проектування

Рис. 2.1нформацшт системи забезпечення життевого циклу eupo6ie машинобудування

Iнфоpмацiйнi системи забезпечення PLM пеpедбачають B^op^TaH^:

• систему конструкторського проектування - CAD (Computer Aided Design);

• систему розрахунюв та шженерного aнaлiзy - CAE (Computer Aided Engineering);

• систему проектування технолопчних процеав - САМ (Computer Aided Manufacturing);

• систему управлшня проектними даними - PDM (Product Data Management);

• систему управлшня ланцюгами поставок - SCM (Supply Chain Management);

• систему планування та управлшня шдприемством - ERP (Enterprise Resource Planning);

• систему планування виробництва i вимог до мaтерiaлiв - MRP-2 (Manufacturing Requirement Planning);

• виробничо-виконавчу систему - MES (Manufacturing Execution Systems);

• систему управлшня взаемовщносинами 3i замовниками - CRM (Customer Requirement Management);

• систему маркетингових задач - S&SM (Sales and Service Management);

• систему диспетчерських функцiй - SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition);

• систему програмного управлшня технолопчним устаткуванням - CNC (Computer Numerical Control);

• систему штегрованого шформацшного простору - PLM або СРС (Collaborative Product Commerce).

Виршити поставлене завдання сприятиме змша стратеги виведення виро-6iB машинобудування на ринок збуту i зб1льшення прибутковостi (рис. 3). Про-понуемо виконати зам^ типового (послiдовного) процесу на комбшований. Це виконуеться шляхом впровадження спещального програмного комплексу, що представляе собою багатофункщональну систему для автоматизованого конструкторського та технолопчного проектування. Це мае бути гнучкий штег-рований комплекс, що дасть змогу значно тдвищити ефективнiсть конструкторського проектування та охоплюе всi етапи проектування, починаючи з роз-роблення безпосередньо конструкторсько! документацп з наступним автомати-зованим випуском текстових конструкторських документiв i закiнчуючи веден-ням мережного iерархiчного архiву пiдприемства з можливiстю ведення проек-тiв i електронного документооб^ пiдприемства вiдповiдно до концепцiй PLM. З щею метою доцiльно вщшти вiд традицiйних конструкцiй PLM-систем, а ре-алiзувати пiдхiд з використанням вiдкритого коду веб-iнструментiв.

Рис. 3. Стратегiя виведення eupo6ie машинобудування на ринок i збтьшення

npu6ymnoeocmi

Висновки. Запропоновано концепщю единого шформацшного простору управлшня життевим циклом виробiв на основi розвинених хмарних технологiй

(зокрема в рамках Autodesk PLM360), яка значно шдвищуе функщональнкть традицiйних PLM-систем i реалiзуe iнший пiдхiд. Такий тдхвд дае змогу вико-ристовувати можливосп вiдкритого коду веб-iнструментiв i шфраструктури та мати в своему розпорядженш хмарне PLM рiшення для фахшщв машинобудш-них пiдприемств.

Наявнкть надшного хмарного програмного додатка дасть змогу ввдстежу-вати кожну дiю на вах найважливiших етапах створення виробiв машинобуду-вання, постiйно здайснювати обмш технiчною iнформацiею мiж фахшцями та ввдкривати перед ними новi можливост!

Лiтература

1. Ступницький В.В. Ефектившсть впровадження CALS-технологiй на машинобущвних шдприемствах Украши / В.В. Ступницький // Вюник Надiонального университету " Львшська по-лiтехнiка". - Сер.: Комп'ютерш системи проектування. TeopÍM i практика. - Львгв : Вид-во НУ "Лымвська полiтехнiка". - 2009. - № 642. - С. 80-84.

2. Бельтюков С.А. Розвиток i обслуговування техшчно! бази машинобудування : моногра-фiя / С.А. Бельтюков, 1.М. Gпiфанова. - Одеса : Вид-во "1нтерпршт", 2007. - 297 с.

3. Решетников Л. Л. Инструменты управления жизненным циклом товаров и услуг в контексте единого информационного пространства / Л.Л. Решетников // Вестник Челябинского государственного университета. - Сер.: Экономика. - 2012. - № 9 (263). - Вып. 37. - С. 83-86.

4. Судов Е.В. Концепция CALS-технологий в промышленности России / Е.В. Судов, А.И. Левин, А.Н. Давыдов и др. - М. : НИЦ CALS-технологий "Прикладная логистика", 2002. - 36 с.

5. Федоров В.К. О некоторых принципах и особенностях организации инновационной деятельности в современном машиностроении / В.К. Федоров, Г.П. Бендерский, А.М. Белевцев // Технология машиностроения : сб. науч. тр. - 2007. - № 5. - С. 80-81.

Надтшла доредакцп 28.12.2016р.

Бакай Б.Я., Кий В.В. Построение единого информационного пространства управления жизненным циклом изделий машиностроения

Выполнен системный анализ процесса управления жизненным циклом изделий машиностроения. Рассмотрены роль и место PLM-технологий в машиностроительном производстве. Определены этапы жизненного цикла изделий (на основе ISO 9004-1-94) и приведена информационная система обеспечения жизненного цикла изделий машиностроения. Разработана стратегия вывода изделий машиностроения на рынок и увеличения прибыльности. Предложена концепция единого информационного пространства управления жизненным циклом изделий машиностроения на основе облачных технологий, что обеспечит постоянный обмен технической информацией между специалистами и создаст новые возможности.

Ключевые слова: PLM, жизненный цикл изделий, информационная среда, машиностроительное производство.

Bakay B. Ya., Kyi V. V. Constructing Common Information Space for Engineering Products Lifecycle Management

System analysis of the life cycle management of engineering products is conducted. The role and place of PLM-technologies in machine-building industry is considered. Life cycle of products (based on ISO 9004-1-94) is defined; information system of engineering products life cycle is provided. The strategy for launching engineering products to market and increasing profitability is developed. We offer the concept of a common information space for engineering products lifecycle management based on cloud technologies that will ensure a constant exchange of technical information between specialists and create new opportunities.

Keywords: PLM, the products life cycle, information environment, car manufacturing.

УДК 629.3.027

ВПЛИВ НЕЛ1Н1ЙНИХ СИЛОВИХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМИ П1ДРЕСОРЕННЯ НАП1ВПРИЧЕПА ТА МОДИФ1КОВАНО1 Н СИСТЕМИ ЗЧЕПЛЕННЯ 13 ТЯГАЧЕМ НА ДИНАМ1КУ ШДРЕСОРЕНО1 ЧАСТИНИ

А.О. Дзюба1

З метою покращення динамiчних характеристик нашвпричепш, запропоновано мо-дернiзовану систему зчеплення напiвпричепа та тягача. Вона, на вщмшу вiд юнуючо1 системи, характеризуемся додатково моментом стабшзаци, який намагаеться поверну-ти пiдресорену частину напiвпричепа у зрiвноважене положення. Побудовано матема-тичну модель поперечно-кутових коливань шдресорено1 частини напiвпричепа за нель нiйних силових характеристик системи шдресорювання та моменту стабшзаци. На и основi отримано аналiтичнi залежностi, як описують амплiтуду та частоту розглядува-них нелшшних коливань, що враховують основнi силовi характеристики системи шдре-сорювань та моменту стабшзаци. Встановлено зокрема: у випадку прогресивного закону змши вщновлювально1 сили амортизаторiв, бiльшим значенням амплiтуди коливань вщповщае бiльше значення власно! частоти, а для регресивного - навпаки; момент ста-бшзаци зменшуе амплiтуду збурення, зумовленого найдом на нерiвностi шляху. Отже, використання модершзовано1 системи зчеплення нашвпричепа та тягача значною мь рою пiдвищуе експлуатацiйнi характеристики нашвпричепа. Отримаш у роботi теоре-тичш результати слугуватимуть базою для проектно-конструкторських робiт щодо практично1 модершзаци системи зчеплення нашвпричепа та тягача.

Ключовi слова: система шдресорювання, статична деформацш, амплиуда, частота коливань.

Актуальшсть та огляд основних результата. Основним призначенням системи пiдресорювання (СП) колiсних транспортних засобш (КТЗ) е зменшен-ня динамiчних навантажень на людей та вантаж^ якi транспортуються шляхом iз нерiвностями [1, 2]. Одночасно вона впливае i на низку шших характеристик КТЗ, таких як керовашсть [3], стiйкiсть руху [4] та ш. У низцi праць показано [5-7], що забезпечити належну плавнкть руху КТЗ може СП iз нелiнiйним законом змiни ввдновлювально!' сили пружних амортизатор1в. Разом з тим, питания, якi стосуються впливу СП на динамiку таких засобiв перевезення вантажiв, як причепи чи нашвпричепи, не знайшли належного висвилення через низку !х особливостей. До них потрiбно вiднести взаемодiю причепа (напiвпричепа) iз тягачем, кiлькостi осей останнього та ш., а вщтак, формальне перенесення ре-зультапв, якi стосуються динамiки та стшкосп руху КТЗ для причеп1в (нашв-причепiв) е неприйнятним. Це насамперед стосуеться нашвпричешв, якi експлуатуються у складних умовах руху вздовж шляху iз значними нерiвностя-ми, пересченою мiсцевiстю, об'!'здах перешкод та ш., де вони за значно менших швидкостей, нiж тягач, втрачають спйккть руху. Наведене приводить до зни-ження економiчних показникiв ТЗ, а в окремих випадках до значних матерiаль-них збитюв.

Мета роботи - створення теоретично!' бази щодо обгрунтування вибору силових параметрiв системи шдресорювання iз нелiнiйним зв'язком вiдновлю-вально!' сили та деформацií амортизаторiв i модернiзованоí системи зчеплення

1 заст. нач. факультету ракетних вшськ 1 артилерп А.О. Дзюба - Нацюнальна академ1я сухопутних вшськ ш. гетьмана Петра Сагайдачного