автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Разработка методики переноса деятельности конструктора из традиционной среды проектирования в компьютерную

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«СТАНКИН»

На правах рукописи

ЧЕРЕДНИЧЕНКО ЮЛИЯ ВЯЧЕСЛАВОВНА

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПЕРЕНОСА ДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОНСТРУКТОРА ИЗ ТРАДИЦИОННОЙ СРЕДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ В КОМПЬЮТЕРНУЮ (на примере проектирования штампов для холодной листовой штамповки)

Специальность 05.13.07. Автоматизация технологических процессов

и производств (в машиностроении)

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор,

член-корреспондент РАН Соломенцев Ю.М. Научный консультант: кандидат технических наук, доцент

Рыбаков A.B.

МОСКВА 1999

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................5

ГЛАВА 1. Современное понимание проблемы повышения

эффективности деятельности машиностроительного предприятия.........10

1.1. Современный подход к управлению машиностроительным предприятием...........................................................................................10

1.2. Автоматизация бизнес-процессов.........................................................15

1.2.1. Схема автоматизации бизнес-процессов..........................................15

1.2.2. Описание бизнес-процессов. Методология ГОЕБ..............................17

1.2.3. Описание бизнес-функций.....................................................................22

1.2.4. Система автоматизации бизнес-процессов..........................................23

1.3. Построение единой информационной среды.....................................25

1.4. Особенность создания сложной наукоемкой продукции. Стратегия виртуального предприятия.....................................................................28

1.5. Выводы......................................................................................................31

ГЛАВА 2. Анализ традиционного и автоматизированного

проектирования штампов для холодной листовой штамповки..................33

2.1. Введение...................................................................................................33

2.2. Проектирование штампов для холодной листовой штамповки в традиционной среде................................................................................33

2.2.1. Прямая и косвенная деятельность конструктора..............................35

2.2.2. Действия конструктора при проектировании штампов для холодной листовой штамповки............................................................36

2.3. Автоматизированное проектирование штампов для холодной листовой штамповки..............................................................................40

2.3.1. Общие сведения и требования к разработке систем автоматизированного проектирования технологической подготовки производства......................................................................40

2.3.2. Тенденции развития систем автоматизированного проектирования технологической подготовки производства......................................43

2.3.3. Обзор существующих систем автоматизированного проектирования.......................................................................................44

2.3.4. Особенности автоматизированного проектирования штампов для холодной листовой штамповки............................................................48

2.3.4.1. Применение системного подхода к проектированию штампов...............................................................................................48

2.3.4.2. Вариантное проектирование штампов............................................51

2.4. Представление знаний, используемых при проектировании штампов для холодной листовой штамповки в компьютерной среде..........................................................................................................58

2.5. Выводы.....................................................................................................62

ГЛАВА 3. Методика переноса деятельности конструктора из

традиционной среды проектирования в компьютерную.............................63

ГЛАВА 4. Формирование информационно-понятийного обеспечения выполнения бизнес-процессов проектирования штампов для холодной листовой штамповки..........................................................................................70

4.1. Применение объектно-ориентированного подхода к формированию информационно-понятийного обеспечения...........70

4.1.1. Обоснования применения......................................................................70

4.1.2. Основные понятия и правила объектно-ориентированного подхода......................................................................................................75

4.2. Состав информационно-понятийного обеспечения..........................77

4.2.1. Статическая и динамическая информация..........................................77

4.2.2. Символьная компонента базы знаний..................................................79

4.2.3. Графическая компонента базы знаний................................................83

4.2.4. Компьютерная модель объекта реального мира................................84

4.2.5. Состав информационно-понятийного обеспечения выполнения бизнес-процессов проектирования штампов для холодной

листовой штамповки...............................................................................84

4.3. Выводы......................................................................................................85

ГЛАВА 5. Разработка функциональной модели бизнес-процесса проектирования штампов для холодной листовой штамповки (на примере разделительного штампа последовательного действия для

вырубки-пробивки).............................................................................................86

ГЛАВА 6. Практическое применение системы автоматизации проектирования штампов для холодной листовой штамповки в КБ штампов. Место системы автоматизации бизнес-процессов проектирования штампов для ХЛШ в организации совмещенного проектирования основного объекта и его технологической подготовки производства......................................................................................................104

6.1. Применение системы автоматизации проектирования штампов для холодной листовой штамповки в КБ штампов..............................................................................................104

6.2. Место системы автоматизации бизнес-процессов проектирования штампов для ХЛШ в организации совмещенного проектирования основного объекта и его технологической подготовки производства..............................116

6.3. Выводы..............................................................................................121

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.................................................................................................122

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...............................................................................123

ПРИЛОЖЕНИЯ................................................................................................133

\

ВВЕДЕНИЕ

Вступление России в «век информатизации» совпало с рядом серьезных экономических реформ, связанных с переходом к рыночным отношениям, приватизацией, демонополизацией экономики, в результате которых большинство машиностроительных предприятий оказалось в предбанкротном состоянии. Падение инвестиционной активности повлекло за собой сокращение машиностроительного производства. В итоге к 1995 году уровень производства машин и оборудования составил лишь 22.8% от уровня 1990 года, а производство потребительских товаров на отечественных предприятиях, таких как видеомагнитофоны, телевизоры, магнитофоны и т.п. по отношению к 1990 году составило «10%. Вместе с тем, отсутствие финансирования новых разработок отразилось на снижении конкурентоспособности продукции как на внешнем, так и на внутреннем рынке [8,10].

Современная экономическая ситуация, связанная с реальным переходом к рынку и сокращением объемов госзаказов, поставила перед машиностроительными предприятиями задачу по выпуску конкурентоспособной и максимально реализуемой продукции в короткие сроки. Усиление фактора конкуренции повлекло за собой производство новой постоянно меняющейся продукции, а также увеличение ее сложности и повышение предъявляемых требований к качеству. Предприятия стали ориентироваться на производство той продукции, в которой нуждается потребитель, а также на удовлетворение запросов конкретного Заказчика. В этих условиях важнейшими задачами для предприятий стали быстрое реагирование на требования рынка, повышение эффективности производства, снижение стоимости и сокращения времени выхода конкурентоспособной продукции требуемого качества на рынок.

В области машиностроения наиболее трудоемким этапом в освоении нового типа продукции является конструкторско-технологическая подготовка производства, поэтому основные резервы сокращения времени выпуска продукции следует искать в этой сфере.

На сегодняшний день стало очевидным, что традиционные «ручные» методы конструкторско-технологической подготовки производства не отвечают требованиям времени, а значит, единственным эффективным средством решения поставленных задач является внедрение интегрированных информационных технологий1 на базе средств вычислительной техники и сетевых решений.

В связи с ориентацией предприятий на производство товаров массового потребления, в которых удельный вес листовой штамповки по расходу материалов может достигать 95 % [29], возрастает потребность в быстром и качественном производстве штампов. Вследствие этого, проблема проектирования и изготовления штампов для холодной листовой штамповки (ХЛШ) становится все более актуальной.

В центре внимания данной работы стоят вопросы сокращения времени и повышения качества проектирования оснастки (на примере штампов для ХЛШ) в условиях компьютеризации конструкторско-технологической подготовки производства.

Цель работы

Целью данной работы является сокращение времени и повышение качества технологической подготовки производства

конкурентоспособной продукции за счет разработки информационно-функциональной компоненты системы автоматизации бизнес-процессов проектирования штампов для ХЛШ, а также совмещенного

Интегрированные информационные технологии - совокупность программно-аппаратных средств и систем, обеспечивающих решение разнородных задач.

проектирования основного объекта и его технологической подготовки

производства (на примере проектирования штампов для ХЛШ).

Научная новизна

Научная новизна диссертационной работы заключается в

следующем:

1. Разработка методики переноса деятельности конструктора из традиционной среды проектирования в компьютерную (на примере проектирования штампов для ХЛШ).

2. Формирование информационно-понятийного обеспечения выполнения бизнес-процессов, выделение и формирование компьютерной символьной и графической базы данных и знаний (на примере проектирования штампов для ХЛШ).

3. Разработка функциональной модели бизнес-процесса проектирования штампов для ХЛШ, позволяющей представить процесс проектирования в виде иерархии функций, связанных между собой входящими и выходящими информационными потоками.

4. Разработка предпосылок для организации совмещенного проектирования основного объекта и его технологической подготовки производства.

Для решения поставленных задач необходимо:

- провести анализ деятельности конструктора в условиях традиционного проектирования штампов для ХЛШ;

- исследовать вопросы представления знаний, используемых при проектировании штампов для ХЛШ в компьютерной форме;

- выбрать и обосновать компьютерные инструментальные средства для представления знаний о бизнес-процессах в машиностроении (на примере проектирования штампов для ХЛШ);

- выделить объекты, их свойства и отношения между объектами для разработки информационно-понятийного обеспечения выполнения бизнес-процессов проектирования штампов для ХЛШ;

- выделить множество бизнес-функций процесса проектирования (на примере проектирования разделительных последовательных штампов для ХЛШ);

- определить место системы, в основе которой лежит разработанная методика, в организации совмещенного проектирования основного объекта и его технологической подготовки производства.

Методы исследования

В работе были применены системный подход, технологии проектирования штампов для ХЛШ, методология ШЕБ, положения объектно-ориентированного подхода, использованы принципы САЬ8-технологии.

Практическая ценность

На основе разработанной методики создана информационно-функциональная компонента процесса проектирования штампов для ХЛШ в компьютерной среде. На этой базе реализована система автоматизированной поддержки инженерных решений для проектирования штампов (САПИР), которая внедрена на Московском Монетном Дворе (ММД) и ОАО «Сафоновский электромашиностроительный завод» (СЭЗ).

Апробация

Основные положения и выводы диссертационной работы докладывались и обсуждались на заседании СКИБ факультета «МЕУП» МГТУ «Станкин», семинарах, проводимых МГТУ «Станкин» и АО

«ТОП Системы» по теме производства» в 1997-1998 г.г. в Ульяновске, Харькове.

«Компьютерная подготовка г.г. Тольятти, Омске, Ярославле,

Публикации

1. Пичугин В.И., Краснов A.A., Чередниченко Ю.В., Давыдкин A.C., Рыбаков A.B. Автоматизация проектирования штампов холодной листовой штамповки // Кузнечно-штамповочное производство. 1998. №1. С.25-29.

2. Пичугин В.И., Краснов A.A., Чередниченко Ю.В. Проектирование штампов листовой штамповки при работе с САПИР // Автоматизация проектирования. 1998. №3. С. 13-17.

3. Рыбаков А.И., Евдокимов С.А., Краснов A.A., Чередниченко Ю.В. Перенос деятельности конструктора по вариантному проектированию в компьютерную среду (на примере проектирования штампов для холодной листовой штамповки) // Кузнечно-штамповочное производство. 1998. №11. С. 11-16.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, трех приложений, списка литературы (92 наименований). Работа изложена на 122 страницах (без списка литературы и приложений), содержит 46 рисунков, 6 чертежей и 14 таблиц.

ГЛАВА 1

СОВРЕМЕННОЕ ПОНИМАНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО

ПРЕДПРИЯТИЯ

1.1. Современный подход к управлению машиностроительным

предприятием

Современное машиностроительное предприятие - это сложный комплекс, объединяющий в себе материальные, информационные, финансовые, кадровые и другие ресурсы, которыми необходимо управлять [49, 27].

В управлении предприятием для руководителя наибольшее значение имеют задачи, связанные с необходимостью:

- повысить эффективность деятельности предприятия;

- занять лидирующее положение на рынке, благодаря выпуску высококачественной продукции;

- сократить сроки выполнения заказов;

- сократить затраты по выпуску продукции и т.д.

В этих условиях определяющим фактором успеха предприятия является общее решение поставленных задач.

В настоящее время управление предприятием, как правило, все еще базируется на принципах, вытекающих из теории Адама Смита, согласно которой производственный процесс предлагалось разбить на элементарные, простые задачи, каждую из которых мог выполнить конкретный сотрудник.

Как показывает практика, этот подход в управлении имеет два существенных недостатка:

- разбиение на задачи часто приводит к тому, что требуется сбор одной и той же информации для нескольких задач, приводящее к дублированию информации;

- достаточно сложны согласование отдельных задач, координация работ и налаживание взаимного обмена между ними [41].

Следствием такого подхода к управлению стали большие разросшиеся иерархические предприятия, требующие значительных материальных и людских ресурсов, и при этом медленно реагирующие на изменение требований рынка.

В статье [83] автор делает акцент на том, что «ранее неоспоримое достоинство процветающих предприятий - устойчивая, иерархическая организационная структура с преобладанием вертикальных связей -ныне оборачивается недостатком, поскольку жесткая, инерционная организация не позволяет мгновенно реагировать на изменение требований рынка. Именно способность предприятия быстрее и легче адаптироваться к изменению конъюнктуры рынка становится главным козырем в бескомпромиссной конкурентной борьбе. Отныне предприятия вынуждены постоянно перестраивать свою структуру и организацию работ, видоизменять стратегии и тактики своей деятельности и поведения в деловом мире».

В современных условиях, когда фактором выживания предприятия стал выпуск конкурентоспособной высококачественной продукции, удовлетворяющей требованиям Заказчика, наиболее эффективной стала модель управления предприятием ориентированная не на задачи, а на выработанные в повседневной практике деловые процессы или бизнес-процессы, которые составляют основу деятельности любого предприятия.

Бизнес-процессом называют [16, 27, 37, 40, 82]:

л

- логически завершенное множество бизнес-функций (действий), формирующих результат, имеющий определенную ценность для потребителя;

- собрание скоординированных действий в контексте структуры предприятия для достижения каких-либо деловых целей;

- структуру выполнения некоей производственной или административной задачи.

Бизнес-процесс характеризуется последовательностью

выполнения работ, правилами выполнения, временным интервалом (начало бизнес-процесса - конец бизнес-процесса) (рис. 1.1) .

начало ь бизнес-процесс ^ конец

Щ г

/10 2 \

р

Рис. 1.1. Обобщенное представление бизнес-процесса

I

I

II

I

1

Рис. 1.2. Структура бизнес-функции

В общем случае бизнес-функция состоит из одного или более шагов, которые представляют собой действие, задаваемое

[Бизнес-функция] = шап, [шагг], ... ,[шагп]; [Шаг] = [действие];

[Действие] = ввод и/или обработка информации

2 В процессе фу�