Компьютерное производство что это

Обновлено: 03.07.2024

Машиностроение одна из старейших и главнейших отраслей промышленности. Но, как и любая другая область, машиностроение не могло обойтись без модернизации и внедрения новых технологий. Компьютерные технологии в производстве начали применяться сравнительно недавно, но уже смогли заметно облегчить труд работников и улучшить качество производства.

Однако, не смотря на общепринятое мнение, применение компьютерных технологий направлено не столько на автоматизацию производства, сколько на изменение самой технологии проектирования и производства, что само по себе существенно сокращает сроки создания продукции, позволяет снизить затраты на весь жизненный цикл изделия, а также повысить его качество.

Компьютерные технологии применяются не только для автоматизации станков и оборудования, но и для проектирования макета изделия. Это прежде всего применимо для сложных машиностроительных деталей. От компьютерных технологий требуется создание точного и подробного макета изготовляемой детали, в первую очередь это дает огромные возможности для создания более качественной продукции в более сжатые сроки.

В процессе проектирования за частую участвует несколько человек, и для более точной и быстрой работы они должны смотреть за работой друг друга, и одновременно создавать на компьютерах модели детали, узлов, агрегатов и т.п.

В процессе так же должен решаться ряд косвенных вопросов, таких как, виды инженерного анализа, моделирование всевозможных ситуаций, компоновка изделий и т.д.

Одновременно с созданием проекта вся возможная информация передается на производство для налаживания его процесса еще до создания готового макета.

Компьютерные программы на производстве

Для компьютерного проектирования на производстве применяются системы автоматизированного проектирования инженерного анализа, а также технологии подготовки производства (CAD/CAE/CAM).

Подобные технологии получили широкое применение на Западе, в различных отраслях машиностроения. В России же подобные технологии применяются в крупных компаниях.

Многие российские компании внедрили в свое производство такие программы проектирования как: AUTOCAD, CATIAV6, Компас-3D и многие другие.

Готовые работы на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту Узнать стоимость

Наиболее значимые компьютерные технологии применены в компаниях с массовым и крупносерийным производством. В России так же широко применяются для автоматизации производства отечественные разработки (1C Предприятие).

Опыт внедрения компьютерных технологий оказал существенное влияние на производительность. В плане экономики отрасли, применяющие компьютерные технологии, развиваются на 1,5 раза быстрее.

Однако не многие предприятия готовы к переходу на компьютерное производство полностью - зачастую на них заменяется 30-40% оборудования, учитывая это не многие из них могут достичь хотя бы 50% ожидаемого роста.

Большинство компьютерных программ сделаны на основе западных стандартов, что значительно тормозит процесс их внедрения, так как управленческие и производственные процессы не соответствуют зарубежным стандартам.

На мелкосерийном производстве компьютерные технологии практически не применяются, в частности это относится к судостроению. Так как все судно собирается поэтапно, а подгонка и проверка проводится на месте, что делает каждое судно уникальным. А это значит, что для каждого судна изготавливается свой проект и своя документация.

Зачастую в судостроении отсутствует выпуск одинаковых деталей. При этом важным моментом считается при внедрении то, что довольно сложно наладить работу с документацией, а любая компьютерная система не способна работать исправно при недостатке информации.

Так же компьютеры широко применяются непосредственно на производстве. Каждый диспетчер на заводе в своем распоряжении имеет автоматизированную систему, которая отвечает за работу нескольких станков, программ, технологий. Так же компьютеры применяются при контроле давления и температур, подавая сигнал об их чрезмерном снижении или повышении.

Роботы в машиностроении

Так же не стоит забывать о применении роботов на производстве. Первым полноценным роботом стал Unimate, который представляет собой механическую руку, произведенный в 1961 году для General Motors. Он выполнял последовательность действий, которые были записаны на барабан.

Начиная с 1970-х годов производство и использование роботов начало активно развиваться. в начале они применялись для использования опасных и не сложных, однообразных работ. Наиболее востребованы роботы были на автомобильном производстве, где они осуществляли:

сварку,
штамповку,
покраску,
сборку.

Внедрение подобных технологий значительно сократило рабочий труд на заводах.

Существует ряд полностью автоматизированных фабрик, например, фабрика в Техасе по производству клавиатур – IBM, такие фабрики называют «без освещения».

На подобных фабриках все производство автоматизировано, людей полностью заменили компьютеры, и фабрика может работать без выходных.

К тому же компьютеры не нуждаются в перерывах на обед, а, следовательно, значительно увеличивают количество производимой продукции. Так же стоит заметить, что компьютерная система не способна сбиться или что-то пропустить.

Так же компьютеры и автоматизированные системы могут выполнять работу, которая является для людей сложной, а зачастую и опасной.

В настоящее время компьютеры стали неотъемлемой частью технологического процесса на производстве. Круг предметов и явлений попадающих под влияние компьютерных технологий постоянно расширяется. В любой инженерной деятельности используются компьютерные технологии. Он сопровождают деталь на всем ее жизненном цикле, от планирования до выпуска. На многих заводах стали применять технологии пространственного проектирования, а для некоторых она стала главным инструментом конструкторской документации и технологического процесса. Так же компьютерные технологии помогают решить проблемы связывания нескольких технологий, с применением общей базы данных.

Понятие «цифровое производство» используется более 10 лет. Но за это время значение этого термина претерпело существенные изменения.

Сначала под ним понимали предприятие, активно применяющее автоматизированные системы на этапах производства и его подготовки.

Акцент делался на ПО, ускоряющее и упрощающее разработку, настройку, эксплуатацию прикладных программ для управления отдельными станками. А также отвечающих за конвейерную сборку и другие производственные процессы.

Сейчас термин понимают более широко: цифровое производство предполагает не только использование технологий для увеличения производительности работы станка конвейерной линии. Помимо этого, речь идёт о создании для изделия либо процесса, или даже всего предприятия, цифрового «двойника».

Например: прежде чем начать превращение железной заготовки в металлоизделие, в виртуальном мире создаётся её копия, которая проходит все этапы производства. При этом удаётся увидеть все сложности, издержки, с которыми придётся столкнуться, не затратив пока ни одного рубля реальных денег. Таким же образом «рисуются» модели конвейерной сборки или предприятия в целом, например завода, выпускающего 50 видов продукции.

Цифровые производственные модели («цифровые двойники») являются многоуровневыми макетами как технологических и производственных процессов, так и отдельных технологических операций, оперируют огромным количеством производственных объектов (оборудование, рабочие места сотрудников, сервисные службы и т. д). Функционирование таких моделей требует учёта и анализа огромного количества разнородных данных. Это одна из причин, почему цифровое производство в современном значении этого слова потребовало значительного развития технологий, прежде чем стать возможным.

Преимущества цифрового производства

Применение этой концепции помогает получить выгоды:

Рост производительности за счёт эффективного использования каждой единицы оборудования, ресурсов.
Снижение процента брака.
Уменьшение издержек.

При проектировании изделия удаётся повысить точность всех производственных процессов, а это обеспечивает точное соответствие ожидания и результата.

Если речь идёт о создании «с нуля» завода или месторождения, то цифровое моделирование позволяет снизить итоговые издержки на десятки процентов или даже в разы. Ведь прежде чем установить новое оборудование или попробовать новые материалы, есть возможность провести эксперимент с «цифровыми двойниками». Причём этот эксперимент не будет ничего стоить, в то время как проведение реальных экспериментов часто затратно. Это может даже останавливать руководство от экспериментов как таковых, хотя результаты некоторых из них могли бы дать компании новые преимущества.

Какие технологии использует цифровое производство

Главная из них – это цифровое моделирование, причём неважно, говорим мы о создании отдельной детали или строительстве всего завода. Точная математическая модель предваряет любые реальные процессы и даёт возможность вычислить как издержки, так и эффективность запланированных изменений.

В промышленности востребовано трёхмерное моделирование. Кроме высокой точности, оно полезно тем, что помогает экономить на создании моделей. С помощью компьютерной графики предприятия постепенно уходят от долгих предварительных согласований, толстых документов с детальными описаниями будущего изделия.

Управление жизненным циклом изделия – ещё одна технология, внедрение которой набирает обороты. Исходный посыл: жизненный цикл начинается с моделирования и заканчивается утилизацией. Постоянное наблюдение за состоянием изделия (например, элементом станка) на всех стадиях его «жизни» – ключ к тому, чтобы вовремя проводить ремонт или замену износившихся частей. А значит, станок будет в итоге работать бесперебойно, а если это часть конвейера – то не тормозить своими выходами из строя работу всей линии.

Этот пример хорошо раскрывает одну из важных элементов концепции цифрового производства. Постоянное наблюдение за состоянием, условно говоря, одного крепежа или прокладки позволяет предотвратить поломки производственных линий, протекания агрессивных жидкостей и крупные убытки, принесённые такими форс-мажорами.

Технология «интернета вещей» подразумевает, что каждое устройство самостоятельно подключается к интернету и передаёт туда данные. А также загружает информацию, которая туда поступила от других устройств. Такая технология сейчас внедряется даже в быту, например в системах «Умный дом». Но главные её пользователи – это промышленные предприятия, с их многочисленными датчиками и контроллерами.

Суть этой технологии – в постепенном снижении роли человека-оператора. Если при избыточном давлении в котле 1 контроллер А автоматически прекращает нагнетание туда пара, а контроллер Б переводит мощности на запасной котёл 2, это намного лучше, чем если всё это должен сделать сотрудник, сидящий за пультом. Ведь последний может не успеть отреагировать, и предприятие опять получит остановку производственной линии и ущерб.

Есть десятки других технологий, которые можно реализовать в рамках этой концепции. Но суть у них одна: сбор и обработка множества данных от многих систем; моделирование; автоматизация (уменьшение роли человека).

Сложности организации цифрового производства

Одна из самых больших сложностей – это правильное понимание концепции. Компания может внедрить интернет вещей, 3D-моделирование нескольких производственных линий. Но она всё ещё не будет полноценным цифровым предприятием, если эти технологии внедрены «отрывочно», разобщены между собой, если отсутствует «ядро», которое организовывает функциональные, логические и информационные связи между всеми технологиями: моделированием, интернетом вещей, роботами RPA, обработкой больших данных.

Ещё одна сложность: часто возникает разрыв между экспериментальным использованием технологии, например интернета вещей, и её полномасштабным внедрением. Даже если технология хорошо показала себя в одном цеху или на одной линии производства, не всегда масштабирование происходит быстро. Причиной этому могут быть и большие расходы, и низкая мотивация руководства/непонимание им необходимости масштабирования, и (что чаще) нежелание расставаться с прежними принципами работы.

В итоге темпы внедрения новых технологий и самой концепции цифрового производства оказываются ниже, чем могли бы.

Казалось бы – ничего страшного, «всё равно мы со временем к этому придём». Но в эпоху цифровой трансформации важно не упустить конкурентных преимуществ, не отстать в развитии. Поэтому стоит уделять внимание тому, чтобы такая концепция внедрялась на предприятии, даже если это требует вложений, или необходимость перемен вызывает сопротивление.

Опыт показывает: новая концепция в итоге сильно снижает расходы. А дискомфорт от перемен, если всё сделать правильно, будет компенсирован повышением позиций компании на рынке.

Цифровое производство: с чего начать?

Если начинать с внедрения отдельных технологий, то можно в итоге так и не стать таким производством. Лучше двигаться не центростремительно (сначала внедрить десяток технологий, а потом думать, как же их объединить) а центробежно. То есть, начать с цифрового «ядра», а затем уже добавлять новые и новые технологии на периферии, управляемые из «центра».

Таким «ядром» для производственного предприятия, как и для любой другой компании, может стать IT-платформа на основе системы BPM (управления бизнес-процессами). К ней уже «подкручиваются» другие системы, например MES (Manufacturing Execution System, система контроля производства) и ERP (система учёта ресурсов предприятия).

Зачастую за основу берётся именно система BPM. Системы такого класса помогают не концентрироваться на второстепенных вещах (договоры, документы, деньги, продукция, работа цехов), а начинать с главного: создание ценности для клиента, сквозное прохождение бизнес-процессов через все производственные цеха, бухгалтерию, отделы продаж, закупок, логистики. Не говоря уже о том, что лишь при таком подходе удаётся успешно выстроить управление жизненным циклом изделия, который тоже мыслится как бизнес-процесс.

Роль “ядра” информационной системы для управления цифровым производством хорошо играют Low-code BPM-платформы, такие как Comindware Business Application Platform.

Закажите демо, чтобы узнать, какую роль может сыграть Comindware Business Application Platform в цифровизации производства на вашем предприятии.

Елена Гайдукова, маркетолог-аналитик. Работает в сфере BPM и автоматизации процессов с 2014 года. В настоящее время является бренд-менеджером решений на базе Comindware Business Application Platform.

Компьютерно-интегрированное производство ( CIM ) - это производственный подход с использованием компьютеров для управления всем производственным процессом . Эта интеграция позволяет отдельным процессам обмениваться информацией с каждой частью. Благодаря интеграции компьютеров производство может стать более быстрым и менее подверженным ошибкам. Обычно CIM полагается на процессы управления с обратной связью на основе входных данных с датчиков в реальном времени. Это также известно как гибкий дизайн и производство .

СОДЕРЖАНИЕ

Обзор

Компьютерно-интегрированное производство используется в автомобильной , авиационной , космической и судостроительной отраслях.
Термин «компьютерно-интегрированное производство» является одновременно методом производства и названием компьютерно-автоматизированной системы, в которой организованы индивидуальные инженерные, производственные, маркетинговые и вспомогательные функции производственного предприятия.
В системе CIM функциональные области, такие как проектирование , анализ, планирование , закупка , учет затрат , управление запасами и распределение, связаны через компьютер с функциями производственного цеха, такими как обработка материалов и управление, обеспечивая прямой контроль и мониторинг всех операций.

CIM - это пример применения информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) в производственном процессе.

CIM - это пример внедрения информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) в производство.

CIM подразумевает, что существует по крайней мере два компьютера, обменивающиеся информацией, например, контроллер манипулятора и микроконтроллер.

CIM наиболее полезен там, где в компании или на предприятии используется высокий уровень ИКТ, например, системы CAD / CAM , а также наличие планирования процесса и его данных.

История

Идея «цифрового производства» стала заметной в начале 1970-х годов с выходом книги доктора Джозефа Харрингтона «Компьютерное интегрированное производство». Однако только в 1984 году компьютерно-интегрированное производство начало развиваться и продвигаться производителями станков, Ассоциацией компьютерных и автоматизированных систем и Обществом инженеров-технологов (CASA / SME).

« CIM - это интеграция всего производственного предприятия с использованием интегрированных систем и обмена данными в сочетании с новой управленческой философией, которая улучшает организационную и кадровую эффективность ». ЭРХУМ В литературных исследованиях было показано, что было опубликовано 37 различных концепций CIM, большинство из них из Германии и США. На временной шкале 37 публикаций можно увидеть, как концепция CIM развивалась с течением времени. Также весьма примечательно, насколько различаются концепции всех публикаций.

CIM и система управления производством: Computer Integrated Manufacturing используется для описания полной автоматизации производственного предприятия, когда все процессы выполняются под компьютерным управлением, а цифровая информация связывает их воедино.

Ключевые проблемы

На пути к созданию бесперебойно работающей компьютерно-интегрированной производственной системы стоит три основных задачи:

Подсистемы

Интегрированная с помощью компьютера производственная система - это не то же самое, что «фабрика без света» , которая будет работать полностью независимо от вмешательства человека, хотя это большой шаг в этом направлении. Часть системы включает гибкое производство , при котором фабрику можно быстро модифицировать для производства различной продукции или где объем продукции может быть быстро изменен с помощью компьютеров. Некоторые или все из следующих подсистем могут быть найдены в операции CIM:

САПР ( автоматизированное проектирование )
CAE ( автоматизированная инженерия )
CAM ( автоматизированное производство )
CAPP ( автоматизированное планирование процессов )
CAQ ( автоматизированная проверка качества )
PPC ( планирование и контроль производства )
ERP ( планирование ресурсов предприятия )
Бизнес-система, объединенная общей базой данных.

Необходимые устройства и оборудование:

ЧПУ , Станки с ЧПУ
DNC , Станки с прямым числовым программным управлением
ПЛК , программируемые логические контроллеры
Оборудование для мониторинга

FMS, ( гибкая производственная система )
ASRS, автоматизированная система хранения и поиска
AGV, автоматизированный управляемый автомобиль
Автоматизированные транспортные системы

CIMOSA

CIMOSA (Computer Integrated Manufacturing Open System Architecture) - это европейское предложение 1990-х годов по архитектуре открытых систем для CIM, разработанное Консорциумом AMICE как серия проектов ESPRIT . Целью CIMOSA был « чтобы помочь компаниям управлять изменениями и интегрировать свои объекты и операции с лицом всемирной конкуренции. Это обеспечивает последовательную архитектурную основу как для моделирования предприятия и предприятие интеграции в соответствии с требованиями в среде CIM».

CIMOSA предлагает решение для бизнес-интеграции с четырьмя типами продуктов:

CIMOSA, согласно Вернадату (1996), ввел термин бизнес-процесс и представил процессный подход для интегрированного моделирования предприятия, основанный на трансграничном подходе, который противопоставляется традиционным функциональным или деятельностным подходам. В CIMOSA также была представлена концепция « Открытой системной архитектуры » (OSA) для CIM, которая была спроектирована так, чтобы быть независимой от производителя и построенной со стандартизованными модулями CIM. Здесь OSA «описывается с точки зрения их функций, информации, ресурсов и организационных аспектов. Это должно быть разработано с использованием методов структурированного проектирования и реализовано в модульной и эволюционной архитектуре для оперативного использования».

Одной из самых важных отраслей промышленного дела является машиностроение. Так же, как и на все промышленные отрасли, на машиностроение сильно повлияло внедрение современных технологий и модернизация. Информационные технологии не так давно используются в машиностроении, но уже существенно повысили качество произведения работ и облегчили задачи работникам.

Общепринято считать, что компьютерные технологии применяют в основном для автоматизации процессов производства, но это не совсем так. Благодаря компьютерным технологиям стало возможным создание принципиально новых технологий проектировки и производства, что позволяет уменьшить затраты и период производства тех или иных агрегатов, а также улучшить их качество и рабочие параметры.

Применение компьютерных технологий позволяет, помимо автоматизации производства изделий, создавать их детальные макеты. Это особенно существенно для изготовления сложных машиностроительных механизмов. Компьютерные технологии дают возможность создавать более качественную продукцию в более короткие сроки.

Обычно в проектировании принимают участие несколько человек, которые постоянно должны взаимодействовать, одновременно проектировать различные детали и узлы конструкций. Они совместно проводят анализ, моделирование, компоновку оборудования и прочее.

При проектировании вся информация, касающаяся изделия, передается в производственные цеха для налаживания процессов изготовления, и одновременно создается макет будущего изделия.

Сложно разобраться самому?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Компьютерные программы в производстве

Компьютерное проектирование производства подразумевает применение систем автоматизации проектирования, анализа и наладки производства (CAD, CAE, CAM).

Такие системы широко применяются в западных странах во многих отраслях машиностроения, в нашей же стране их могут позволить себе лишь крупные компании.

Во многих компаниях внедрены на производстве программы типа AUTOCAD, Компас-3D, CATIAV6 и прочие.

Серьезные компьютерные технологии применяются при масштабном многосерийном производстве. В нашей стране для автоматизации производства широко распространены отечественные программы, такие как 1С Предприятие.

Применение компьютерных технологий в производстве оказало значительное влияние на производительность предприятий. Что касается экономической стороны вопроса, компьютерные технологии на сегодняшний день развиваются все быстрее и быстрее, улучшая экономические показатели деятельности предприятий.

Но все же далеко не все предприятия могут позволить себе переход на полное компьютерное производство, чаще всего заменяется около 35 % оборудования, таким образом, предприятия даже не достигают 50% роста показателей.

Так как многие компьютерные программы разработаны на база зарубежных стандартов, это серьезно затормаживает процесс их внедрения, потому как наши стандарты управления и производства отличаются от зарубежных.

В судостроении компьютерные технологии редко применяются, как и на любом другом мелкосерийном производстве. Дело в том, что каждое сборка каждого судна совершается по этапам, его проверка и подгонка происходит на месте, поэтому каждое судно уникально по-своему. То есть каждое судно проектируется и изготавливается индивидуально. Практически нет повторяющихся деталей. Здесь не мало важным моментом является то, что сложно внедрить компьютерные технологии в области документации, а при недостаточной информации компьютерной программе сложно эффективно работать.

Компьютерные технологии нашли широкое применение непосредственно в производственных цехах. Так, к примеру, каждый оператор отвечает за работу нескольких станков с помощью автоматизированных систем. Это позволяет контролировать температуру, давление и прочие параметры процессов.

Применение роботов в машиностроительной сфере

При производстве также используют роботизированную технику, это стало возможным только благодаря компьютерным технологиям. Первый робот был произведен в 1961 году и внедрен компанией General Motors. Он был выполнен в виде механической руки и назывался Unimate. На его барабан была записана последовательность операций, которые она производил.

В начале 70-х годов ХХ века применение роботов нашло широкое распространение, поначалу их применяли для опасных, но не сложных работ, они выполняли элементарные операции. Самое большое распространение роботы имели в сфере автомобильного производства, они выполняли такие простые операции, как сварка, покраска, штамповка, сборка и прочие.

Не нашли что искали?

Просто напиши и мы поможем

Применение такой технологии позволило минимизировать человеческие затраты.

На сегодняшний день существуют автоматизированные на 100 % заводы и фабрики, к примеру, в Техасе есть фабрика по изготовлению клавиатур фирмы IBM. Подобные фабрики имеют название «без освещения». Здесь машины полностью заменили людей, и эти фабрики работают без перерывов и выходных. Соответственно, производительность таких фабрик увеличивается, а также уменьшается вероятность бракованной продукции. Стоит учесть, что благодаря применению роботов становится возможным выполнение сложных и опасных работ, которые человеку тяжело выполнить, а иногда даже невозможно.

На сегодняшний день применение компьютеров в производстве решает многие вопросы и стало неотъемлемой составляющей производственного процесса. Область применения компьютерных технологий с каждым разом расширяется. Они используются практически в любой области инженерии. С помощью компьютерных технологий производство детали, начиная от планирования, полностью сопровождается на всем жизненном цикле. Применяются технологии проектирования 3D-моделей, для многих предприятий сегодня они стали основным инструментом создания проектной документации. Компьютерные технологии позволяют создавать мощные базы данных и соединять мелкие технологии в единый непрерывный процесс.

Читайте также: