Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Гунин Леонид Николаевич. Модель внедрения ИПИ-технологии на базе систем автоматизированного проектирования и технологической подготовки производства предприятия : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.06 Н. Новгород, 2005 168 с. РГБ ОД, 61:06-5/1254

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 9

1 Состояние и проблемы разработки и внедрения ИПИ-технологий
проектно-конструкторских работ на предприятии
18

  1. Методологические основы внедрения ИПИ-технологий на предприятии 18

  2. Обзор и анализ направлений внедрения ИПИ-технологий на предприятии 20

  1. Состояние ИПИ-технологий на предприятии 20

  2. Техническое обеспечение ИПИ-технологий 24

  3. Программное обеспечение ИПИ-технологий 26

  4. Методическое и программное обеспечения ИПИ-технологий 28

1.3 Основные проблемы при внедрении ИПИ-технологий

на предприятии 29

  1. Перспективы развития ИПИ-технологий 30

  2. Постановка цели и задач диссертационной работы 31

2 Концепция внедрения ИПИ-технологий на предприятиях
радиоизмерительной отрасли
33

  1. Предпосылки развития средств автоматизации проектирования на производственной стадии жизненного цикла РИА 33

  2. Основные принципы ИПИ-технологий 38

  1. Технологии управления данными об изделии 38

  2. Особенности внедрения PDM-технологий для ФГУП ННИПИ . «Кварц» в условиях вхождения в интегрированную структуру 42

2.3 Концепция создания информационной интегрированной САПР

предприятия 48

2.3.1 Анализ готовности предприятий ИС к выполнению ИПИ-
технологий в условиях кооперации в интегрированную структуру 48

2.3.2 Анализ состояния в системах технологической
подготовки производства 55

2.4 Концепция внедрения ИЛИ - технологий на ФГУП

ННИПИ «Кварц» 63

  1. Предпосылки внедрения в рамках интегрированной структуры 63

  2. Цели и задачи внедрения РІПИ - технологий 64

  3. Модель организации электронного документооборота

# в условиях построения ЕИП с использованием ИТ 66

  1. Программные и аппаратные средства организации ИПИ-технологий 70

  2. Выводы 74

3. Адаптивная модель распределения ресурсов в задачах разработки

и внедрения средств ИПИ - технологий на предприятии 74

3.1. Адаптивный подход к проектированию средств
ИПИ-технологий по технико-экономическим критериям 74

3.1.1. Применение математического обеспечения для автоматизированного

проектирования средств ИПИ-технологий 75

  1. Модель интерактивного распределения ресурсов при проектировании АС 77

  2. Выбор математического аппарата для описания

модели распределения ресурсов 80

3.1.4. Идентификация модели распределения ресурсов в условиях
внедрения ИПИ-технологий в ФГУП ННИПИ «Кварц» 82

3.2. Параметрическая векторная модель принятия проектных решений ....88

  1. Идентификация параметров векторной модели 88

  2. Скалярная свертка параметрической векторной модели 89

3.2.3 Описание параметрической векторной модели с

использованием нечетких множеств 91

3.3 Расчет рейтингов вычислительных ресурсов 93

  1. Способы определения рейтингов вычислительных ресурсов 93

  2. Идентификация параметрической модели для оценки

вычислительных ресурсов подразделений ФГУП ННИПИ «Кварц» 100

3.4. Мониторинг вычислительных ресурсов в условиях внедрения

ИПИ-технологий в ФГУП ННИПИ «Кварц» 105

3.5 Оптимизация распределения вычислительных средств на основе
проведенного мониторинга ПО

  1. Определение пороговых рейтингов функциональных групп компьютеров ПО

  2. Анализ результатов мониторинга для группы автоматизированного проектирования печатных плат 112

  3. Анализ результатов мониторинга для группы автоматизированного дизайн-проектирования 113

  4. Анализ результатов мониторинга для группы автоматизации документооборота 115

3.6 Выводы 117

4 Методика поэтапного внедрения ИПИ — технологий

на примере ФГУП ННИПИ «Кварц» 117

  1. Концепция внедрения ИПИ — технологий на переходном этапе 117

  2. Методология внедрения ИПИ - технологии на предприятии 124

  1. Проблемы организации электронного оборота документов 124

  2. Методика организации электронного оборота документов 130

4.3 Повышение эффективности внедрения ИПИ - технологий

за счет рационализации форм документов 134

  1. Комплексная технология дизайн-проектирования радиоизмерительных приборов от дизайн-проекта до производства 141

  2. Создание электронного архива конструкторской и технологической

документации на основе имеющегося архива на бумаге,

как составляющая ИПИ-технологий 150

4.6 Выводы 157

5 Заключение 158

Библиографический список 159

Приложение 1 163

Приложение 2 164

Приложение 3 168

Принятые сокращения

АС - автоматизированная система;

АСКТД - автоматизированная система конструкторско-технологической

документации;

АСТПП - автоматизированная система технологической подготовки производства;

АСУ - автоматизированная система управления;

АСУП - автоматизированная система управления производством;

# БИС - большие интегральные схемы;
ВС - вычислительная система;

ВЧ - высокие частоты;

ГАП - гибкое автоматизированное производство;

ДМ - документы на магнитных носителях;

ДЭВ - документы в электронном виде;

ЕРШ - единое информационное пространство;

ЕСКД - единая система конструкторской документации;

ЕСПД - единая система программной документации;

ЖЦ - жизненный цикл;

ИАСУ - интегрированная автоматизированная система управления;

ИИС - интегрированная информационная система;

ИО — информационное обеспечение;

ИОб — информационный объект;

ИЛИ - информационная поддержка процессов жизненного цикла изделий;

ИС - интегрированная структура;

ИСх - интегральные схемы;

ИТ - информационные технологии;

КБ - конструкторское бюро;

КД — конструкторская документация;

КО АС - компьютерное обеспечение автоматизированной системы;

ЛВС — локальная вычислительная сеть;

ЛО - лингвистическое обеспечение;

МД - магнитный диск;

МеО - методическое обеспечение;

МЛ - магнитная лента;

МНЗ — запись на магнитном носителе;

МО - математическое обеспечение;

МТО — материально-техническое обеспечение;

НАТО - North Atlantic Treaty Organization (Организация Северо-Атлантического

договора);

НИИ — научно-исследовательский институт;

НИОКР - научно-исследовательская, опытно-конструкторская работа;

НТО - научно-технический отдел;

НЧ - низкие частоты;

ОБДИ - общая база данных об изделиях;

00 - организационное обеспечение;

ОТД - отдел технической документации;

ПД - программная документация;

ПЗУ - программно-запоминающее устройство;

ПК - персональный компьютер;

ПО - программное обеспечение;

ПП - печатные платы;

111111 — пакеты прикладных программ;

РИА — радиоизмерительная аппаратура;

РИП — радиоизмерительные приборы;

РУК - руководящие указания конструктору;

САПР - система автоматизированного проектирования;

САУП - система автоматизированного управления предприятием;

СБИС - сверхбольшие интегральные схемы;

СВЧ — сверхвысокие частоты;

СИКТ - служба информационно-компьютерных технологий;

СКО — среднеквадратическое отклонение;

СП - спецификация;

СТП — стандарт предприятия;

ТД - технологическая документация;

ТО - техническое обеспечение;

УД -удостоверяющий лист;

# ХКД - художественно-конструкторская документация;
ЧПУ - числовое программное управление;

ЭВМ - электронно-вычислительные машины;

ЭЦП - электронная цифровая подпись;

CAD - Computer Aided Design (Инструментальный комплекс интегрированных

программных средств автоматизированного проектирования изделий);

САЕ - Computer Aided Engineering (Система инженерного анализа);

CALS - Continuous Acquisition and Life cycle Support (непрерывная информационная

поддержка жизненного цикла изделия);

САМ - Computer Aided Manufacturing (Система автоматизации технологической
подготовки производства);

EPD - Electronic Product Definition (Электронное описание объекта);

ERP - Enterprise Recourse Planning System - информационная система для

идентификации и планирования всех ресурсов;

IDEF0 - Международные стандарты функционального и информационного

моделирования;

ISO - International Standartication Organisation (Международная организация по

стандартизации);

MRP - Material Requirement Planning (Планирование материальных потребностей);

PDM — Product Data Management (Управление процессом);

PLM - Product Lifecycle Management System (Система управления информацией об

изделии и поддержки жизненного цикла изделия);

. 9

Введение к работе:

В последней четверти XX века информация становится одним из наиболее важных национальных ресурсов промышленно развитых стран. Информационные ресурсы стали основным национальным богатством, а эффективность их промышленной эксплуатации во все большей степени определяет экономическую мощь страны в целом [1].

Впервые в истории человечества основным предметом труда в общественном производстве промышленно развитых стран становится информация. К этому времени компьютерные информационные технологии (ИТ) прошли 4 этапа:

1-й этап эффективные вычисления;

2-й этап эффективное программирование;

3-й этап формализация знаний;

4-й этап (современный) автоформализация знаний.

В 70-е - 80-е гг. технология технической подготовки производства стремилась использовать ограниченные в то время возможности вычислительной техники, построенной на ламповой и полупроводниковой элементной базе. Системы автоматизированной технической подготовки производства не нашли в то время широкого практического применения из-за громоздкости вычислительной техники, удаленности ее от пользователя, отсутствия отработанных компьютерных программ. Хотя и тогда вычислительная техника широко использовалась для решения локальных задач проектирования информационных баз, создания и редактирования технических документов, выполнения технических расчетов, геометрических расчетов траекторий движения инструмента для станков с ЧПУ и т.д.

В конце 80-х - начале 90-х гг. произошли радикальные изменения в этой области. Прежде всего, был прекращен выпуск отечественной вычислительной техники и осуществлен переход на зарубежную технику - более прогрессивные вычислительные средства семейства IBM на аппаратной платформе Intel.

Большинство предприятий были вынуждены прекратить работы по

автоматизации технической подготовки производства из-за отсутствия финансовых средств и оттока квалифицированных специалистов из сферы промышленного производства.

В настоящее время многие российские производственные предприятия в связи с ограниченностью финансовых ресурсов находятся перед проблемой выбора первоочередности объекта инвестирования во внутрихозяйственной деятельности.

С одной стороны, значительный, во многих случаях предельный, физический износ технологического оборудования, его моральное старение требуют вложения инвестиций в производственную технику и технологию. Такие вложения позволят уменьшить длительность производственного цикла, повысить производительность труда, увеличить фондоотдачу, снизить напряженность нехватки основных рабочих, уменьшить, процент брака и повысить качество изделий, улучшить культуру труда рабочих, его привлекательность для молодежи, увеличить конкурентоспособность изделий и самого предприятия в целом. Наличие современной техники и технологии, в конечном итоге, является сильной стороной предприятия, позволяющей ему противостоять внешним угрозам.

С другой стороны, научно-технический прогресс предлагает новые возможности в виде современных информационных технологий. Это системы автоматизированного проектирования (САПР), автоматизированной технической и технологической подготовки производства (АСТПП) и системы автоматизированного управления предприятием (САУП).

Степень использования возможностей автоматизированных систем (АС) на предприятии и, соответственно, эффективность ее эксплуатации может быть различной. Это определяется следующими параметрами:

уровнем автоматизации проектных конструкторско-технологических работ;

степенью интеграции конструкторских и технологических САПР;

степенью интеграции конструкторско-технологических САПР с системами автоматизации управления предприятием.

Для успешного внедрения (ИТ) необходима оценка специалистами внутренних возможностей предприятия. Такой предварительный контроль обеспечивает правильную постановку целей проекта, планирование работ и снижение рисков проекта.

Предварительное исследование и анализ направляются, прежде всего, на персонал организации, поскольку оценка финансовых ресурсов, необходимых для приобретения средств вычислительной техники и программного обеспечения, не представляет трудностей. Проведенный технико-экономический анализ позволит оценить уровень затрат на локальную или комплексную автоматизацию, сопоставить их с финансовыми возможностями предприятия и принять решение о планируемой степени автоматизации.

Максимальное использование возможностей САПР основано на выявлении уровня культуры производства, наличия закрепленных знаний и навыков технического проектирования внутри фирмы и формализации их в виде компьютерной интеллектуальной системы. Тогда реализуются возможности сквозного проектирования - от дизайнерской идеи до программы для станка с ЧПУ, на котором будет изготовлено новое изделие, причем в наименьшие сроки и с наилучшим качеством.

Комплексное освоение ИТ, охватывающее всю цепочку технической подготовки производства, является основой для осуществления структурных организационных изменений. Создаются предпосылки для преодоления функциональной разобщенности технических служб:

- за счет формирования единого информационного пространства (ЕИП),
реализуемого в используемых ИТ в виде электронного документооборота;

- за счет уменьшения количества персонала в каждой из них и возможности
создания единой технической службы с небольшим количеством работников;

В течение многих десятков лет общепринятой формой представления результатов интеллектуальной деятельности людей и инструментом их информационного взаимодействия являлась бумажная документация. Ее созданием

были заняты миллионы инженеров, техников, служащих на промышленных предприятиях, в государственных учреждениях, коммерческих структурах. С появлением компьютеров начали создаваться и широко внедрялись разнообразные средства и системы автоматизации выпуска бумажной документации (САПР, АСУП, офисные системы [2]).

В настоящее время на предприятиях сложилась система, при которой ИТ обеспечены лишь отдельные стадии жизненного цикла изделия. При этом используются самые различные программные средства, часто разработанные на самом предприятии и зачастую не совместимые между собой по форматам данных, что приводит к дополнительным затратам времени и труда при осуществлении информационной поддержки жизненного цикла изделия. Для исключения таких дополнительных потерь времени и труда, на предприятии осуществляется поэтапный переход на полную информационную поддержку жизненного цикла изделия на основании CALS (ИПИ)-технологий [3].

Базовыми принципами ИПИ-технологий, как известно, являются: системная информационная поддержка жизненного цикла изделий на основе использования единого информационного пространства, информационная интеграция за счет стандартизации информационного описания объектов управления, безбумажное представление информации и использование электронно-цифровой подписи, параллельный инжиниринг и непрерывное совершенствование бизнес процессов на основе ИТ управления данными об изделиях, процессах, ресурсах, окружающей среде и т. д.

Переход на ИПИ-технологии требует значительных материальных затрат на приобретение технических и программных средств, переобучения персонала и реорганизации работы предприятия и может занять значительное время. В условиях реализации жизненного цикла очень часто возникают проблемы сравнения возможных вариантов системы в целом или выбора компонентов ИТ с целью обеспечения функциональности или улучшения качественных и количественных показателей, определяющих их эффективность. Целесообразно

иметь возможность оценки сравнения как интегральных показателей эффективности ИТ, так и отдельных ее структурных составляющих на всех этапах жизненного цикла. При проектировании это позволяет формировать и внедрять ИТ с оптимальной функциональностью, при эксплуатации становится возможным выбор элементов для модернизации или замены. Особую роль процессы формирования и трансформации ИТ играют в периоды организационных изменений на предприятиях.

Необходимость разработки оценок эффективности ИТ определяет подходы к классификации и иерархическому структурированию их различных составляющих. В общем случае, ИТ предназначены для решения сложных комплексных задач, начальные и граничные условия которых составляют множеством взаимосвязанных и противоречащих друг другу факторов, параметров и ограничений. Большая часть этих исходных данных заданы с той или иной степенью неопределенности. Важным условием, усиливающим степень неопределенности, является расширение применения интерактивных режимов взаимодействия с пользователями, обеспечивающих их активное участие в процессе разработки, производства и эксплуатации АС. Решающим фактором уменьшения степени неопределенности исходных данных является структурирование состава элементов сложной системы, связей между ними, а также множество внешних и внутренних параметров , определяющих функциональность ИТ.

Размеры и сложность систем, реализующих ИТ неизбежно возрастают по мере совершенствования и улучшения параметров составляющих их вычислительных средств (ВС) и аппаратных платформ. Радикально изменились требования не только к основным функциям и сервисным возможностям ИТ, но и к динамике основных этапов их жизненного цикла. Расширение сферы применения ИТ, безусловно, оказывает влияние на приемы структурирования и развития всех видов их обеспечения.

В настоящее время отсутствует модель внедрения ИЛИ — технологий в

условиях ограниченных ресурсов предприятий, позволяющей учитывать объективное состояние и особенности предприятий.

Цель и задачи работы

Целью диссертационной работы является создание модели внедрения ИЛИ — технологий на переходном этапе, в условиях организационных изменений. Для достижения цели в работе решаются следующие задачи:

  1. Разработка концепции внедрения ИЛИ - технологий на этапе организационных изменений;

  2. Разработка адаптивной модели распределения вычислительных ресурсов в задачах внедрения ИЛИ - технологий на предприятии;

  3. Разработка метода проведения мониторинга ресурсов ИЛИ - технологий на предприятии;

  4. Разработка методики внедрения элементов ИПИ-технологий:

сквозного цикла разработки, изготовления и контроля печатных плат;

сквозной технологии дизайн - проектирования;

создания электронного архива КД и ТД на основе имеющегося архива на бумаге.

Методы исследования. В работе использованы математические методы общей теории систем, теории исследования операций, математический аппарат теории простых и нечетких множеств, теории графов.

Научная новизна.

  1. Предложена концепция поэтапного внедрения ИПИ-технологий в условиях организационных изменений на переходном этапе;

  2. Разработана методика адаптивного внедрения элементов ИПИ-технологий на предприятии и в составе интегрированной производственной структуры, включающая метод многоуровневого мониторинга вычислительных ресурсов предприятия на основе комбинированной структурно-параметрической модели процесса их распределения и методику расчета рейтингов вычислительных

ресурсов подразделений и всего предприятия, позволяющая принимать обоснованные решения по их рациональному распределению или модернизации в процессе внедрения ИПИ-технологий.

3. Предложена модель взаимосвязи технических и информационных ресурсов предприятий приборостроения радиоизмерительной аппаратуры (РИА).

Достоверность и обоснованность полученных результатов и выводов

Достоверность используемой модели и полученных результатов определяется специальными расчетами, основанными на применении математического аппарата нечетких множеств и соответствующей обработки массива параметров с целью приведения их к сопоставимому виду. Полученные в результате расчетов количественные характеристики и зависимости, определенные путем их обобщения и разбиения на группы по сложности решаемых информационных задач, позволяют выражать эффективность принимаемых решений для применения на предприятиях приборостроения при выполнении работ по внедрению ИПИ-технологий. Кроме того, достоверность разработанной модели обосновывается также способом и алгоритмом идентификации элементов в пространстве состояний и их характеристик в пространстве параметров, позволяющими обобщить модель распределения ресурсов в различных практических задачах, связанных с проектированием вычислительных сетей, обеспечением информационной безопасности систем, автоматизированным распределением ресурсов. Правомерность методики адаптивного внедрения ИПИ-технологий подтверждена статистическими данными о ее применении в более чем 30 подразделениях на трех предприятиях.

Практическая значимость.

1. Разработанная концепция поэтапного внедрения ИПИ-технологий позволяет определить этапы (элементы) жизненного цикла изделий и возможность их интеграции на предприятиях приборостроения РИА с целью повышения эффективности и качества их разработки и изготовления в едином информационном пространстве (ЕИП).

2. Предлагаемая методика адаптивного внедрения элементов ИПИ-технологий
позволяет интегрировать системы автоматизированного проектирования,
подготовки производства и электронный документооборот в ЕИП.

3. Предлагаемый метод проведения многоуровнего мониторинга
вычислительных ресурсов предприятия позволяет правильно принимать решения о
выборе и распределении технических средств в подразделениях для внедрения
ИПИ-технологий.

4. Предлагаемая концепция и методика позволяет внедрять элементы ИПИ-
технологий на предприятиях приборостроения радиоизмерительной аппаратуры
(РИА) на переходном этапе в условиях организационных изменений.

5. Теоретические и практические результаты диссертационной работы
внедрены:

в ФГУП ННИПИ «Кварц» и ФГУП СКБ РИАЛ при внедрении ИПИ-технологий;

в АНПП ТЕМП-АВИА при проведении мониторинга вычислительных ресурсов;

в НГТУ в учебном процессе факультета информационных систем и технологий и филиала кафедры «Компьютерные технологии в проектировании и производстве».

Основные положения и результаты, выносимые на защиту;

  1. Концепция внедрения ИПИ-технологий на предприятии и в составе интегрированной структуры на переходном этапе в условиях организационных изменений;

  2. Методика адаптивного, поэтапного внедрения элементов ИПИ-технологий и интеграции их в ЕРШ предприятия;

  3. Метод мониторинга вычислительных ресурсов предприятия на основе модели процесса их распределения и рейтингов оборудования и элементов ИПИ-технологий;

  1. Методика расчета рейтингов вычислительных ресурсов предприятия, подразделений и отдельных рабочих мест с учетом их информационной нагрузки;

  2. Модель взаимосвязи технических и информационных ресурсов предприятий приборостроения радиоизмерительной аппаратуры (РИА).

  3. Модель организации электронного документооборота в условиях построения ЕИП.

Внедрение результатов. Теоретические и практические результаты

диссертационной работы внедрены:

в ФГУП ННИПИ «Кварц» при внедрении ИПИ-технологий;

в АНПП ТЕМП-АВИА и ФГУП СКБ РИАЛ.при проведении мониторинга

вычислительных ресурсов;

- в учебном процессе на кафедре «Компьютерные технологии в
проектировании и производстве» НГТУ.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались: на 14 Международной научно-практической конференции по графическим информационным технологиям и системам «Кограф 2004» (23-26 ноября); на Седьмой научно-технической конференции «Информационные технологии в промышленности и учебном процессе» (28-30 сентября 2004 г.); на Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные технологии управления организационными изменениями» (январь 2005 г.); на IV Межрегиональной научно-практической конференции «Новые информационные технологии - инструмент повышения эффективности управления» (27-28 апреля 2005 г.); на заседании совета по научно-технической и инновационной политике Нижегородской области (27 мая 2003 г.); на научных семинарах кафедры «Компьютерные технологии в проектировании и производстве» Нижегородского Государственного технического университета; на заседаниях научно-технического совета Федерального Государственного Унитарного предприятия Нижегородского научно-исследовательского приборостроительного института «Кварц».

Публикации. По материалам опубликовано 16 работ, в том числе 10 научных статей, 6 свидетельств на промышленный образец, кроме того, материалы работ представлены в 9 отчетах по НИР.

Структура и объем. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 40 источников. Общий объем работы 168 страницы текста, основной текст изложен на 162 страницах машинописного текста, содержит 66 рисунков, 11 таблиц на 13 страницах и 3 приложений на 6 страницах.

Подобные работы
Егоров Михаил Михайлович
Интегрированная система автоматизированного проектирования и подготовки производства электронных изделий авионики в едином информационном пространстве корпорации
Моргунов Дмитрий Валерьевич
Повышение эффективности конструкторско-технологической подготовки многономенклатурного производства на основе автоматизации проектирования станочных систем
Выставкин Сергей Витальевич
Повышение эффективности технической подготовки производства на основе применения экспертных систем : На примере концептуального проектирования суппортных групп станков
Серебряков Алексей Александрович
Повышение эффективности технологической подготовки производства путем создания системы поддержки принятия решений на машиностроительном предприятии
Ефромеева Елена Валентиновна
Разработка компьютерной модели функционирования предприятия в условиях единичного производства (На примере ОАО "Сафоновский электромашиностроительный завод")
Козлов Владимир Александрович
Разработка математических моделей и алгоритмов оптимального распределения материальных потоков для предприятий с непрерывным характером производства
Артюшенков Сергей Николаевич
Автоматизация технологического процесса создания распределенных информационно-расчетных intranet/internet систем и сетей на базе технологий RAD
Ломакин Артем Александрович
Автоматизированные системы управления технологией бизнес-процессов в секторах В2В/В2G на базе программного обеспечения с открытым исходным кодом
Круглов Алексей Михайлович
Разработка словаря-справочника данных для автоматизации процесса проектирования и сопровождения систем баз данных промышленных предприятий
Белан Геннадий Анатольевич
Исследование и разработка методов проектирования подсистемы сбора и подготовки информации в автоматизированных системах организационного управления

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net