Разработка специализированного интерфейса интегрированной системы технологической подготовки и оперативного планирования для китайских предприятий

В последние годы, следуя в русле мирового научно-технического прогресса, особенно бурно развиваются информационные технологии. Эта область производства вступила в период глобальных преобразований.

Традиционный процесс производства и управления уступает место высокоавтоматизированному управлению производством. Организация систем оперативного планирования и управления производством стала одной из главных проблем в ходе исследований производственной области за последние пятнадцать-двадцать лет. В условиях рыночной экономики эффективная система управления производством образует важную основу для обеспечения конкурентоспособности выпускаемых изделий.

Общая методология изготовления машин предполагает следующие этапы использования программно-аппаратных средств и непосредственного труда человека:

Автоматизированная подготовка чертежной конструкторской документации (САПР) — техническая и технологическая подготовка производства (АСТПП) — планирование производства (АСУП) — контроль за качеством изготовляемой продукциинепосредственное изготовление (механообработка) изделия;

На сегодняшний день основным направлением развития автоматизации на машиностроительных предприятиях является процесс создания компьютеризированного интегрированного производства (КИП). Концепция КИП, включающая информационную технологию в качестве важнейшего компонента производственного процесса, призвана объединить процесс изготовления машин от проектирования при помощи САПР-систем до непосредственного изготовления.

Процесс создания машин предполагает последовательный переход от этапа конструирования к этапу изготовления. Для обеспечения этого перехода следует решить задачу производственного планирования, то есть создать систему оперативного планирования производства.

Для решения этой проблемы в области машиностроения во многих странах мира был разработан и внедрен ряд интегрированных систем, решающих на том или ином производственном уровне задачи оперативного планирования и диспетчерского контроля. К таким системам можно отнести систему управления «KANBAN», разработанную японской фирмой TOYOTA MOTOR COMPANY, систему MRP-II (Manufacturing Resource Planning) американской фирмы GENERAL MOTOS, и т. д. В России в МГТУ «СТАНКИН» была разработана интегрированная система оперативного управления мелкосерийным единичным производством «ФОБОС». Использование подобных систем позволяет эффективно организовать производство, помогает предприятиям повышать производительность труда, ускорить процесс изготовления и снижать себестоимость продукции.

Китайское правительство уделяет большое внимание развитию и применению САПР на предприятиях. Теперь почти на 50% предприятии САПР для проектирования (CAD) используется повсеместно. САПР для обработки (САМ) применяется там, где предприятия оснащены станками с ЧПУ. САПР для технологической подготовки (САРР) используют только на некоторых предприятиях. Для решения задачи оперативного планирования и диспетчерского контроля на производственном уровне также проводится большая научно-исследовательская работа и уже разработано несколько программных продуктов, некоторые из которых хорошо зарекомендовали себя на китайских предприятиях. Однако пока они не получили ожидаемых результатов, так как система ещё не полностью адаптирована к условиям работы китайских предприятий.

В последние годы и правительство, и предприятия вложили большой капитал в создание CIMS для повышения производственной эффективности. Первая группа крупных предприятий уже приступила к созданию CIMS. В ходе решения задачи построения CIMS на основе используемых программных продуктов (например как САПР для проектирования и обработки) система MRP-II получила большое распространение. Как известно, система MRP-II в основном используется для управления предприятиями на высших уровнях. Она не решает проблемы повышения производственной эффективности в цеховом уровне, однако, именно производственная эффективность в цеховом уровне является решающим фактором для повышения экономической эффективности предприятия.

Как в других странах, так и в Китае, удельный вес мелкосерийного и единичного производства во всем валовом продукте стран составляет примерно 70−80%, увеличение количества предприятий мелкосерийного и единичного производства имеет важное экономическое значение. Всё ровно, даже на массовых и крупносерийных предприятиях существуют мелкосерийный и единичный производственный образ, например, в инструментальном цехе.

Производственная практика в России показывает, что интегрированная система оперативного управления мелкосерийным единичным производством «ФОБОС» удачно помогает повышать производственнуюэффективность в цеховом уровне. В связи с этим внедрение системы «ФОБОС» на китайских предприятиях является актуальной задачей в течение короткого времени при условии её китаизации. Вследствие исторической причины строй и форма производственной организации на китайских и российских предприятиях сходны, поэтому система «ФОБОС» может успешно и эффективно работать на предприятиях Китая.

В связи с этим возникла важная практическая задача: создать интерфейс интегрированной системы технической подготовки и оперативного типа «ФОБОС» для китайских предприятий.

Таким образом, цель выполняемой работы состояла в создании внутрицеховой системы технологической подготовки, оперативного плакирования и диспетчерского контроля с китайским интерфейсом и стандартными базами данных, организованными согласно требованиям китайских машиностроительных производств. Созданная система должна быть полностью готова к промышленной эксплуатации на ряде китайских предприятий.

Учитывая специфику нынешней производственной системы Китая, для китаизированного русскоязычного программного продукта «ФОБОС» необходимо, кроме перемены языка, сделать следующее:

•получить сведения из различных служб китайских предприятий;

•создать различные технические и технологические документы по китайским формам и стандартам, обеспечив их правильный ввод и вывод;

•интерфейс системы должен обеспечить возможность гибкой настройки и редактирования, чтобы предприятия могли соединить существующие информационные базы данных с системой «ФОБОС» и тем самым улучшить управление производством.

Таким образом, для достижения поставленной цели в работе была проделана следующая работа:

1.Проанализированы и формализованы производственные информационные связи на предприятиях Китая и России.

2.Разработана методика решения проблемы несовместимости между русскими текстовыми символами (кириллицей) и китайским иероглифическим письмом.

3.Создана группа баз данных, соответствующих китайскому промышленному стандартуэти базы данных обеспечивают быстрое выполнение технической подготовки производства и диспетчерского контроля на всех этапах в цехе.

4.Создана подсистема, которая по стандартам, принятым на китайских машиностроительных предприятиях, документирует результаты работы системы оперативно-диспетчерского управления.

За последние несколько лет произошли существенные изменения в программно-технической среде. Увеличение быстродействия персональных компьютеров и удешевление средства хранения информации способствовало повсеместному внедрению новых операционных систем, что повлекло за собой быстрое развитие сетевых и объектно-ориентированных технологий. Поэтому научные исследования проводились с учетом современных требований к вычислительной части, интерфейсу и сетевым возможностям программных продуктов.

Практическая ценность выполненных исследований и разработок состоит в том, что на основании разработки интерфейса для китайских предприятий созданы и внедрены в промышленную эксплуатацию на 3-х крупных китайских предприятиях (Гуандонском машиностроительном заводе, Заводе штампов г. Гуанджоу, Гуандонской фабрике легкой промышленности), и также на Механическом Научно-исследовательском институте провинции Гуандон следующие программные средства: подсистема автоматизированной технологической подготовки, оперативного календарного планирования и диспетчерского контроля производства;

• модуль имитационного моделирования материальных потоков сочетается с диспетчерским контролем;

• подсистема контроля рабочих нарядов, в которой пользователь самостоятельно настраивает программу при модификации станочной системы и добавлении новых операций;

• модуль импорта чертежей;

• модуль автоматизированного выбора заготовки.

Скорость технологической подготовки производства в результате увеличилась в 2,5−3 раза. При этом существенно снизилась вероятность ввода ошибочных исходных данных.

В конечном итоге, за счет рациональной загрузки оборудования и оптимального оперативно-диспетчерского управления материальными потоками удалось увеличить фондоотдачу технологического оборудования и уменьшить объем незавершенного производства, а также обеспечить рациональное использование трудовых ресурсов.

Результаты работы были опубликованы в журнале САПР и Графика (№ 5.1998), а также докладывались на научном семинаре кафедры «Информационные технологии и вычислительные системы» МГТУ «Станкин».

В первой главе диссертации рассматриваются вопросы функционирования и основные задачи управления в компьютеризированных интегрированных производственных системах. Приводится обзор и основные характеристики 4 5 наиболее известных в мире программных реализаций систем оперативного управления. Проводится анализ существующих современных методов и средств оперативного планирования производства и направлений развития компьютеризированных интегрированных производственных технологий. Затем проводится анализ состояния разработки системы производственного управления, работающей в условиях компьютеризированных интегрированных производств. Далее, анализируются существующие текущие проблемы и требования к системе производственного управления при ее функционировании в условиях китайского производства. Результаты анализа состоят в следующем:

1. Как средство современного производственного управления техника МИРИ обладает большой прикладной ценностью и хорошими перспективами развития.

2.Для ускорения развития технологии компьютеризированных интегрированных производств и производственного управления, кроме самого создания такой системы, необходимо внедрение передовых технических разработок из других стран.

Во второй глазе дано описание математического метода и программных средств, использующихся при создании системы оперативного планирования производства.

Процесс создания такой системы включает в себя следующие этапы:

•определение программной среды в ходе программной реализации поставленной задачи была выбрана среда визуального программирования Delphi, работающая под управлением Windows. Этот выбор был обусловлен следующими причинами.

1.В связи с массовым переходом пользователей персональных компьютеров к использованию операционных систем Windows 95−98 или Windows NT морально устарела и все реже используется в производстве и бизнесе. Следовательно, для создания современных программных продуктов необходимо использовать программную среду, позволяющую создавать Windows — приложения.

2. На сегодняшний день Delphi — один из наиболее эффективных инструментов создания сложных промышленных и коммерческих программ.

3.Интерфейс с системами автоматизированного проектирования должен стать составной частью новой версии Интегрированной системы оперативного управления, создаваемой при помощи Delphi.

•описание математических моделей.

Поводом для построения математических моделей при создании систем оперативных планирования производства является необходимость решения следующих проблем: постановка задачи календарного планирования производства, формулировка и решение задач объемно-календарного планирования, выпуска продукции по заделам и по опережениям, группирования детале-сборочных единиц и оборудования, а также решения задачи баланса производственных мощностей.

В третей главе описана процедура разработки подсистем автоматизированного выбора заготовок, китайского интерфейса и генерации стандартных документов, использующихся на китайских предприятиях. Здесь в ходе работы над диссертацией решены следующие задачи:

1.Создание подсистем автоматизированного выбора заготовки.

Организация подсистемы автоматизированного выбора заготовки включает создание баз данных с информацией о способах изготовления заготовок и видах заготовительных материалов, расчет припусков на обработку по стандарту ГОСТ (Россия) или ОВ (Китай), создание таблицы (по китайскому промышленному стандарту) нормирования заготовительных операций, составление программного интерфейса в подсистеме подготовки производства системы «ФОБОС».

2.Составление подсистемы китайского интерфейса.

Задача создания китайского интерфейса решалась на основе преобразования соответствующей русской версии. Результаты работы состоят в том, что разработана определенная методика создания китайской версии системы оперативного управления, которая (система) состоит из двух основных подсистем: подсистемы внутрицеховой технологической подготовки производства и подсистемы оперативного календарного планирования и диспетчерского контроля.

3.Разработка подсистемы генерации стандартных документов использующихся на китайских предприятиях.

Для выполнения задачи, сформулированной в данной диссертации, был создан китайский интерфейс для выбора параметров выходных документов и составления набора внутрицеховых и межцеховых документов стандартной формы с целью их вывода на печать.

В четвертой главе приведено описание примеров применения системы «ФОБОС» с китайским интерфейсом, а также процесса решения ряда существенных проблем, возникающих в ходе реализации этой системы на ряде предприятий. разработанная система внедрена в опытно-промышленную эксплуатацию на 3-х крупных китайских предприятиях: на Гуандонском машиностроительном заводе;

• на заводе штампов г. Гуанджоуна Гуандонской фабрике легкой промышленности;

Созданный программный модуль автоматизированного выбора заготовок находится также в промышленной эксплуатации на крупных российских заводах АО «МОСКВИЧ» и АМО «ЗИЛ».

Диссертационная работа выполнялась в рамках договора о сотрудничестве между МГТУ Станкин и Гуандонском Технологическом Университетом (г. Гуанжоу, Китай). В ходе ее выполнения автору была оказала максимальная поддержка со стороны руководителей обоих университетов за что автор выражает сердечную благодарность.

Автор благодарит за внимательное и высокопрофессиональное руководство проф. Фролова и научного консультации проф. Лю Цзои и проф. Су Шушан (ГТУ).

Автор благодарит сотрудников кафедра «ИН и ВС» и деканат по работе с иностранными учащимися за внимательное и доброе отношение к себе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Выполненные исследования и проведенная практическая работа позволили получить следующие выводы и результаты:

1.В диссертационной работе получено научно обоснованное решение важной практической задачи по созданию специализированного интерфейса интегрированной системы технологической подготовки и оперативного планирования для китайских предприятий;

2.Решена проблема обеспечения совместимости между русскими и китайскими текстовыми символами при поиске в базах данных информации о деталях и заготовках;

3.Выявлена информационная связь между процессом выбора заготовки и прочими производственными процессами. Созданы базы данных по видам заготовок, материалов и припускам на обработку по российскому и китайскому стандартам.

4.Разработаны методика, алгоритм и программный модуль автоматического выбора заготовок. Созданный программный модуль автоматизированного выбора заготовок интегрирован в подсистему технологической подготовки производства системы «ФОБОС».

5.Разработанная система внедрена в опытно-промышленную эксплуатацию на инструментальных производствах 3-х крупных китайских предприятий: На гуандонском машиностроительном заводе;

На заводе штампов г. Гуанджоу;

• На гуандонской фабрике легкой промышленности;

Система также работает в производственных подразделениях Научно-исследовательского института механики провинции Гуандон.

Созданный программный модуль автоматизированного выбора заготовок находится также в промышленной эксплуатации на крупных российских заводах АО «МОСКВИЧ» и AMO «ЗИЛ».