Научно-исследовательская работа по информатике на тему Автоматизированные информационные системы управления данными изделия

ВВЕДЕНИЕ

Цифровизация промышленности усиливает требования к качеству и управляемости инженерных данных. В реальном производстве изделие описывается большим количеством взаимосвязанных документов и данных: конструкторская документация, 3D-модели, спецификации, технологические процессы, нормативно-справочная информация (НСИ), результаты испытаний и изменения. Эти данные создаются разными подразделениями и должны использоваться повторно на протяжении всего жизненного цикла изделия — от идеи и проектирования до изготовления, поставки, эксплуатации и сервисного обслуживания.
Если данные изделия хранятся разрозненно (в папках, на локальных дисках, в неинтегрированных базах), возникают типовые проблемы: дублирование информации, ошибки версионирования, несогласованность спецификаций и моделей, сложность проведения изменений, потеря прослеживаемости требований и решений, рост времени на поиск актуальных документов. Для устранения этих рисков применяются автоматизированные информационные системы управления данными изделия (PDM) и системы управления жизненным циклом продукции (PLM). Они становятся «ядром» инженерного контура предприятия и обеспечивают единое информационное пространство разработки и подготовки производства.
Актуальность темы усиливается в российских условиях: предприятиям важно обеспечивать технологический суверенитет, развивать интеграции между инженерным и производственным контуром и переходить к сквозному управлению данными (цифровая нить). В обзорных публикациях отмечается, что одним из драйверов роста российского рынка инженерного ПО называют технологии PDM и PLM. [см. источники 14, 15].
Цель и задачи работы определены методическими рекомендациями индивидуального задания: изучить структуру информационных систем промышленного предприятия, описать информационные потоки, определить место АИС управления данными изделия в структуре предприятия, изучить основные функции, сравнить существующие системы и выполнить обзор периодических изданий.

1. ОБОБЩЕННАЯ СТРУКТУРА ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

Информационная система промышленного предприятия представляет собой совокупность взаимосвязанных подсистем, каждая из которых поддерживает отдельную группу процессов. ИТ-ландшафт обычно описывают по уровням управления и функциональным областям (планирование, производство, инженерия, финансы и др.). На практике важны не только программные продукты, но и интеграции между ними, единые справочники и правила управления данными.
В обобщенном виде можно выделить четыре взаимосвязанных уровня:
— Уровень управления предприятием: ERP (планирование ресурсов, финансы, закупки), CRM (взаимодействие с заказчиком), BI/аналитика, BPM/управление процессами.
— Инженерный контур: CAD/CAE (проектирование и расчеты), CAPP/CAM (технологическая подготовка и программирование ЧПУ), PDM/PLM (управление инженерными данными и изменениями).
— Производственный контур: MES/APS (оперативное планирование и управление производством), SCADA/АСУ ТП (сбор данных и диспетчеризация), системы контроля качества.
— Инфраструктура данных и документов: ECM/ЭДО (электронный документооборот), MDM/НСИ (мастер-данные), хранилища данных (DWH), корпоративные порталы и сервисы.
На рисунке 1 представлена схема типовой компоновки уровней. Конкретная архитектура зависит от отрасли, масштаба предприятия, распределенности и требований регуляторов.

Рисунок 1 — Обобщенная структура информационных систем промышленного предприятия

В инженерном контуре ключевым объектом управления являются данные изделия. CAD/CAE формируют модели и расчеты, CAPP/CAM — технологические маршруты, а PDM/PLM обеспечивает согласование результатов, контроль версий и конфигураций, а также передачу утвержденной структуры изделия в ERP/MES.

2. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПОТОКИ ПРЕДПРИЯТИЯ

Информационные потоки отражают движение данных и документов между подразделениями и системами. Для управления данными изделия важны потоки, связанные с созданием, согласованием, изменением и использованием инженерной информации.
Можно выделить несколько групп потоков:
— Потоки требований: требования заказчика, нормативные ограничения, требования безопасности и качества; связь требований с элементами конструкции и проверками.
— Потоки проектных данных: 2D/3D-модели, чертежи, расчетные модели, библиотеки стандартных изделий и атрибуты; управление версиями и статусами.
— Потоки технологических данных: техпроцессы, маршрутные карты, нормы материалов и времени, управляющие программы; синхронизация с конструкторскими данными.
— Потоки изменений: ECR/ECO, согласования, фиксация причин и последствий, замены и применяемость; оценка влияния на спецификации и выпуск.
— Потоки передачи в производство и снабжение: спецификации и НСИ для ERP/MES, заявки на закупки, планы выпуска; контроль актуальности версии BOM.
— Потоки обратной связи: результаты испытаний, данные эксплуатации и ремонта, претензии и корректирующие действия; возврат информации в инженерный контур.