Регистрация / Вход
Прислать материал

14.580.21.0008

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.580.21.0008
Тематическое направление
Информационно-телекоммуникационные системы
Исполнитель проекта
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский технологический университет"
Название доклада
Разработка информационно-программных средств для автоматизации управления высокотехнологичным оборудованием в условиях цифрового машиностроительного производства
Докладчик
Холопов Владимир Анатольевич
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Целью исследования является научно-техническое обеспечение разработки комплекса информационно-программных средств, обеспечивающих автоматизацию управления высокотехнологичным оборудованием с числовым программным управлением.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Провести аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающую научно-техническую проблему.
2. Провести анализ патентных исследований затрагивающих научно-техническую проблему.
3. Провести сравнительную оценку эффективности возможных направлений исследований.
4. Разработать возможные варианты и обосновать выбор оптимального варианта решения задачи по проектированию информационно-программных средств.
5. Разработать модель управления оборудованием и мониторинга его работы.
6. Разработать систему передачи технологической информации и управляющих программ.
7. Разработать модель цифрового машиностроительного производства.
Актуальность и новизна исследования
Актуальность работы определяется Приоритетными направлениями развития науки, технологий и техники в Российской Федерации, а также Перечнем критических технологий Российской Федерации, в частности, в данной ПНИЭР решаются вопросы разработки технологий информационных и управляющих систем, а также технологий и программного обеспечения распределенных и высокопроизводительных вычислительных систем.
На территории Российской Федерации находится более ста тысяч крупных и средних производственных объектов, имеющих разную степень автоматизации. Исследования показывают, что большая часть проблем предприятий реального сектора экономики, негативно влияющих на качество продукции и эффективность производства, связана с устареванием автоматизированных систем управления технологическими процессами. Усложнение технологических процессов и задачи уменьшения производственных издержек приводят к необходимости создания более совершенных платформ для реализации систем управления. На системы данного класса возложены важнейшие задачи: диспетчерское управление объектом автоматизации, контроль параметров технологических процессов, обеспечение безопасной эксплуатации производственных систем, хранение архива исторических данных и др.
Новизна исследования состоит в разработке программного продукта, обеспечивающего автоматизацию управления высокотехнологичным оборудованием с числовым программным управлением (ЧПУ), мониторинг состояния оборудования, диспетчеризацию выдачи производственных заданий, архивирование, хранение и безопасную передачу управляющих программ, обмен данными между участниками цифрового машиностроительного производства.
Описание исследования

К предметной области исследований ПНИЭР относятся аппаратно-программные средства серийного и мелкосерийного многономенклатурного машиностроительного производства. Предметная область включает в себя:

  • машиностроительные технологические процессы;
  • автоматизированные системы управления производством;
  • автоматизированные системы управления технологическим процессом;
  • технологическое оборудование, как с системами ЧПУ, так и ручного прямого управления;
  • функции и задачи операторов технологического оборудования;

цифровое машиностроительное производство в целом.

В результате исследований должны быть определены требования и параметры исследовательских вариантов следующих машиностроительных производств:

  • опытное механическое машиностроительное производство;
  • заготовительное машиностроительное производство;
  •  приборостроительное производство.

В предметную область исследования входят задачи интеграции следующих систем:

  • CAD (Computer Aided Design) – компьютерное конструирование;
  • CAE (Computer Aided Engineering) – компьютерное проведение инженерных расчетов;
  • CAPP (Computer Aided Process Planning) – компьютерное проектирование технологических процессов;
  • CAM (Computer Aided Manufacturing) – компьютерное программирование станков с ЧПУ;
  • CRM (Customer Relationship Management) – система управления взаимоотношениями с клиентами;
  • SCM (Supply Chain Management) – система управления цепочкой поставок;
  • PDM (Product Data Management) – система управления данными об изделии;
  • PLM (Product Lifecycle Management) – система, реализующая технологию управления жизненным циклом изделий;
  • MRP (Manufacturing Resource Planning) – управление производственными ресурсами;
  • ERP (Enterprise Resource Planning) – управление ресурсами предприятия;
  • MES (Manufacturing Execution System) – оперативное управление производством;
  • SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) – диспетчерское управление и сбор данных;
  • OLAP (On-Line Analytical Processing) – технология комплексного анализа данных.

Применительно к четырем уровням управления предприятием были выделены следующие уровни:

1.Стратегическое управление и маркетинг. Верхний первый уровень. К нему относятся системы OLAP , CRM.

2.Финансово-хозяйственное, научно-проектное управление. Второй уровень. К нему относятся системы CAE, CAD, ERP, MRP, SCM, PLM, PDM.

3.    Планирование и подготовка производства. Третий уровень. К нему относятся системы CAD, CAPP, CAM, PDM, PLM, ERP, MRP, MES.
4.    Исполнительная система производства. Четвертый уровень. К нему относятся системы MES, SCADA.

Результаты исследования

Результатом ПНИЭР является система информационно-программных и аппаратно-программных средств автоматизации управления высокотехнологичным оборудованием, применимая в условиях цифрового машиностроительного производства и состоящая из следующих компонентов:

· АРМы:

-руководителя цифрового машиностроительного производства;

-администратора информационной безопасности цифрового машиностроительного производства;

-диспетчера участка оборудования с ЧПУ;

-оператора рабочего центра с ЧПУ;

· СИСТЕМЫ:

-подготовки и контроля управляющих программ, включающей постпроцессоры из инвариантного формата в формат конкретной системы для всех видов оборудования с ЧПУ;

-прямого управления оборудованием с ЧПУ;

-архивации управляющих программ;

-диспетчеризации производства и выдачи производственных заданий;

-мониторинга и ресурсного обеспечения выполнения производственного задания и производственного плана;

-мониторинга работы оборудования с ЧПУ, участков оборудования с ЧПУ и другого автоматизированного технологического оборудования цифрового машиностроительного производства;

-обеспечения визуализации информации о протекании технологических процессов, состоянии оборудования и параметрах готовой продукции;

-администрирования информационной безопасности цифрового машиностроительного производства на основе защищенного и отказоустойчивого информационного обмена между всеми подсистемами контура оперативного управления технологическим оборудованием с использованием типовых протоколов в режиме реального времени;

-сопряжения с системами управления предприятием (ERP) и жизненным циклом изделия (PLM).

Результатом исследований также являются:

-возможность реализации нескольких технологических процессов на одном и том же технологическом оборудовании;

-повышение достоверности хранимой в базах данных информации;

-автоматизация и оптимизация оперативного планирования производства, обеспечивающие существенное снижение простоев технологического оборудование, и, как следствие, повышение производительности и снижение издержек производства;

-возможность автоматизированного мониторинга технологического оборудования и технологического процесса, что способствует своевременному проведению регламентных и ремонтных работ, выполнению производственного плана и целевому использованию технологического оборудования;

-интегрированное взаимодействие всех автоматизированных систем на всех уровнях предприятия и информационное обеспечение всех происходящих в них производственных процессов с учетом вопросов информационной безопасности, таких как администрирование, система прав доступа, защищенный и отказоустойчивый информационный обмен и т.п.

Практическая значимость исследования
Разрабатываемые информационно-программные и аппаратно-программные средства, относящиеся к классу систем АСУП, затрагивают часть функций и задач АСУТП и решают практические глубокой интеграции с другими системами и подсистемами.
Решение такой нетривиальной задачи, как разработка информационно-программных и аппаратно-программных средств автоматизации управления высокотехнологичным оборудованием для серийного, мелкосерийного многономенклатурного машиностроительного производства позволяет достичь высокой степени гибкости на всех уровнях автоматизированного управления производством и технологическим процессом, что обеспечивает устранение большого количества проблем взаимодействия систем разных уровней и, соответственно, повысить производительность и эффективность производства.
ПНИЭР решает задачи, обеспечивающие функционирование следующих типов производств:
- опытное механическое единичное и мелкосерийное многономенклатурное машиностроительное производство;
- заготовительное серийное многономенклатурное машиностроительное производство;
- приборостроительное серийное многономенклатурное производство.
Результаты ПНИЭР позволяют обеспечить:
- выпуск сложных крупногабаритных изделий с использованием как минимум двух участков, оснащенных автоматизированным технологическим оборудованием токарной и фрезерной группы;
- производство различных видов заготовок получаемых из листов, плит, труб, прутков, профилей металлических и неметаллических материалов, с использованием оборудования плазменной, лазерной или гидроабразивной резки, фрезерным и токарным обрабатывающим центром;
- выпуск готовых конечных изделий как из покупных комплектующих, так и деталей изготавливаемых на механообрабатывающем участке, состоящем как минимум из токарного и фрезерного обрабатывающего центра.