Опыт создания автоматизированной системы управления процессами проектирования сельскохозяйственной техники

В ЗАО «Рубцовский завод запасных частей» в начале 2015 года успешно завершен проект «Алмаз-Солвер» по внедрению автоматизированной системы управления инженерно-технологическими ресурсами и их интеграции в действующую информационную среду. В этой статье будет рассказано о реализации этого проекта, о проблемах и подводных камнях, с которыми столкнулись разработчики, о способах и путях их преодоления.

Виктор Зобнев, председатель совета директоров ЗАО «РЗЗ»

Станислав Кедик, генеральный директор ЗАО «РЗЗ»

«Рубцовский завод запасных частей» (ЗАО «РЗЗ») был создан 13 лет назад на базе «Рубцовского проектно-конструкторского технологического института» («РПКТИ», в настоящее время – ОАО «Рубцовский ПКТИ»), который имеет более чем 60-летнюю историю. Завод специализируется на разработке и производстве почвообрабатывающей и посевной техники и запасных частей к ней, а также технологического оборудования для литейных цехов. Завод входит в пятерку наиболее устойчивых компаний в сфере сельскохозяйственного машиностроения в Алтайском крае и в десятку – в России.

Галина Рыбалко, руководитель проектов «Солвер»Валерий Петров, к.т.н., заместитель генерального конструктора «Солвер»Сегодня машиностроительным компаниям для достижения конкурентоспособности необходимо непрерывно повышать качество продукции и регулярно выпускать на рынок новые образцы и одновременно с этим минимизировать временные интервалы и сокращать затраты на всех этапах жизненного цикла изделий. Это комплексная задача, которую можно решить на основе использования современного высокопроизводительного оборудования, внедрения новых технологий, автоматизации конструкторско-технологической подготовки производства и управления жизненным циклом изделия. Причем создание автоматизированной системы управления процессами конструкторско-технологической подготовки производства (КТПП) и управления жизненным циклом изделия выходит на первый план при решении задачи достижения успешности на рынке сельскохозяйственной техники.

Руководство Рубцовского завода тщательно изучило предложения различных компаний по автоматизации КТПП. В результате предпочтение было отдано предложившей наиболее проработанное комплексное решение компании «Солвер», у которой был наработан большой опыт в решении подобных задач и достойная репутация среди партнеров и заказчиков. Предложенное решение предусматривало создание автоматизированной системы управления конструкторско-технологического проектирования, базирующейся на бизнес-процессах на основе внедрения программных продуктов Creo и Windchill, которые широко используются многими ведущими машиностроительными компаниями во всем мире. Эта система обеспечивает возможность интеграции с системой управления ресурсами предприятия (ERP) и поэтапного перехода на бездокументарную форму передачи информации об обрабатываемых деталях на рабочие центры, по мере замещения существующего оборудования на станки с ЧПУ и обрабатывающие центры и разработки соответствующих управляющих программ.

Партнером «Солвера» в реализации этого проекта стала компания РТС, являющаяся разработчиком Creo и Windchill.

С целью координации работ по проекту, принятия стратегических решений и корректирующих воздействий в ходе его выполнения был создан управляющий совет – главный орган управления проектом, в который вошли ведущие специалисты «РЗЗ» и компании «Солвер», – всего двенадцать специалистов.

 

ОПРЕДЕЛЯМ ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ПРОЕКТА

Проект стартовал в начале сентября 2011 года. На стадии подготовки было решено, что он будет состоять их трех отдельных этапов:

1. Создание (внедрение) прототипа системы конструкторского проектирования.

2. Создание (внедрение) прототипа системы конструкторско-технологического проектирования.

3. Масштабирование результатов, достигнутых на этапах 1 и 2, на предприятие в целом. Ввод в промышленную эксплуатацию и поддержка сквозной автоматизированной системы управления процессами КТПП.

На каждый этап было разработано отдельное техническое задание (ТЗ), регламентирующее его цели, задачи и запланированные результаты, а также сетевой план-график выполнения работ.

Достижение бизнес-целей проекта в целом должно было состояться по завершении третьего этапа в соответствии с шестью ключевыми показателями результативности, представленными в таблице.

В технические задания на все три фазы проекта были включены следующие задачи:

  • Создание унифицированного процесса разработки конструкторской документации на изделия основного производства, изделия производства нестандартного оборудования, технологической оснастки.
  • Обучение и сертификация специалистов.
  • Организация технического электронного документооборота между подразделениями конструкторско-технологического управления (КТУ) и производством.
  • Создание электронных библиотек справочников инженерной нормативно-справочной информации (НСИ).
  • Разработка нормативной базы (стандартов предприятия, регламентов и т. д.), регламентирующей действия работников КТУ.
  • Выполнение проектов по разработке:
– конструкторской документации и технологических процессов на изделия основного производства;
– конструкторской документации и технологических процессов на изделия производства нестандартного оборудования;
– конструкторской документации на оснастку.
  • Разработка технологических процессов на изделия, находящиеся в серийном производстве в Windchill MPMLink (PDM/PLM система), и передача данных о маршрутах, основных и вспомогательных материалах, инструменте, технологии изготовления и трудоемкости в 1С Предприятие (систему ERP).
  • Опытно-промышленная эксплуатация и передача системы в промышленную эксплуатацию.

Разделение проекта на отдельные этапы – это концепт методологии компании РТС по внедрению своих программных продуктов. Эту же методологию применяет и компания «Солвер» при внедрении своих проектов. Методология, получившая название «методология получения ощутимых выгод» (Realized Value Platform), основана на реинжиниринге бизнес-процессов разработки и подготовки производства изделий, существующих на предприятии. При разработке системы управления действующие бизнес-процессы рассматриваются для описания состояния «как есть» с целью минимизации затрат на переход к новым процессам (к состоянию «как должно быть»).

Кроме того, разделение крупных проектов на фазы позволяет оптимизировать инвестиции компаний-заказчиков, снизить риски, в том числе возможностью отказа от продолжения реализации проекта еще на ранней стадии, если вдруг «что-то пошло не так».

Методология внедрения системы сквозной автоматизированной конструкторско-технологической подготовки

 

НАЧИНАЕМ С ДЕЙСТВУЮЩЕГО ПРОТОТИПА

Первый этап предполагал старт работ по проекту в целом, а конкретно – создание прототипа автоматизированной системы конструкторского проектирования на основе выбранных программных продуктов и имел своей целью оптимизацию конструкции одной из почвообрабатывающих машин (заводом была выбрана дисковая борона), а также создание централизованного электронного архива инженерных данных. Таким образом, первая фаза проекта была нацелена, в первую очередь, на отработку методологии проектирования и оптимизации конструкции для повышения экономической эффективности продукции за счет снижения металлоемкости.

Станок для горячей высадки крепежа

Изначально планировалось, что первый этап будет выполняться в течение пяти месяцев. В действительности благодаря большому и многолетнему опыту специалистов «Солвера» по внедрению программного продукта Pro/ENGINEER (предшественника Creo) на это потребовалось немногим более трех месяцев. Управляющий совет, состоявшийся в январе 2012 года, принял результаты первого этапа с формулировкой «Выполнено в полном объеме».

В итоге на этом этапе проекта был внедрен следующий функционал автоматизированной системы КТПП: проектирование, включая нисходящее проектирование, анализ кинематики и динамики, прочностной расчет и электронный архив.

Оценить эффективность системы позволил пилотный проект, охватывающий проектирование нескольких изделий из программы выпуска предприятия. Для них были разработаны 3D-модели, чертежи, сборки. При сравнении сроков выполнения работ по конструкторскому проектированию до и после внедрения новой системы процесс разработки изделия сократился на 40%.

Также на этом этапе была организована структура хранения электронных данных об изделии, настроены права доступа. Это дало возможность упорядочить все инженерные данные и оптимизировать работу с ними. Теперь без особых усилий можно найти, открыть и использовать в работе любую информацию об изделии – будь то детали, конструкторские элементы, стандартные, унифицированные изделия, сборки, чертежи и любые связанные с изделием документы.

Проведенный прочностной анализ и оптимизация почвообрабатывающего изделия имели целью снижение металлоемкости. Были выявлены недогруженные и перегруженные участки, внесены изменения для оптимизации конструкции. Металлоемкость в целом снизилась на 466 кг на одном изделии. На основе полученных результатов расчета была проведена оценка эффективности конструкции на этапе конструкторской разработки до изготовления опытных образцов и проведения натурных испытаний.

По итогам проведения оптимизации конструкции пилотного изделия была проведена корректировка конструкторской документации. Был отработан процесс проведения согласования и управление изменениями документации в единой среде управления инженерными данными. За счет полной прозрачности процесса разработки изделия в Windchill удалось получить более прозрачный процесс передачи информации «конструктор – технолог – производство – ОТК», что позволило минимизировать человеческий и временной фактор влияния на сроки подготовки производства.

Помимо перечисленных задач, выполненных на первом этапе, также было проведено обучение и сертификация специалистов предприятия – участников проекта.

 

УВЕЛИЧЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛА И РАСШИРЕНИЕ ЗАДАЧ

Второй этап проекта предполагал продолжение работ в части создания прототипа автоматизированной системы КТП и имел целью отработку принципов технологической подготовки производства на примере выбранной заводом почвообрабатывающей машины, а также ввод в промышленную эксплуатацию автоматизированной системы конструкторского проектирования, созданной на первом этапе.

На этом этапе было увеличено количество АРМ конструкторов, а также внедрены рабочие места технологов. Был подключен процесс технологической подготовки производства на основе конструкторского состава изделия, продолжен курс на увеличение выпуска продукции, сокращение затрат на доработку и уменьшения металлоемкости изделий.

Однако больше внимания на этом этапе все же уделялось процессу управления процессами КТПП – контролю над выполнением работ, согласованию документации, проведению изменений и т.д.

В пилотном проекте на этой стадии были произведены следующие основные работы:

  • ввод систем конструкторского проектирования по изделиям основного производства в промышленную эксплуатацию;
  • технологическая подготовка производства выбранной почвообрабатывающей машины и ввод системы технологического проектирования в опытно-промышленную эксплуатацию;
  • передача данных в ERP «1С Предприятие».

Решение этой последней задачи пилотного проекта была подтверждена перспективность интеграции Windchill и 1С.

 

РАБОТА НАД ОШИБКАМИ


Второй этап проекта стартовал в начале апреля 2012 года, а завершить работы согласно плану-графику предусматривалось через девять месяцев, т.е. в декабре 2012 года. К этому сроку выяснилось, что если с вводом в промышленную эксплуатацию автоматизированной системы конструкторского проектирования проблем нет, и предприятие приступило к ее интенсивной эксплуатации, то создание прототипа автоматизированной системы технологического проектирования представляло собой некоторую проблему.

Последующий анализ ситуации показал, что это стало возможным в силу нескольких причин:

  • недостаточная тщательность отработки ТЗ и отсутствие жесткой привязки его задач к сетевому плану-графику, что затрудняло контроль над своевременным выполнением задания и оформлением промежуточных отчетных материалов или протоколов;
  • потеря концентрации внимания руководителем и главным инженером проекта предприятия на волне успешного выполнения первого этапа проекта;
  • большая трудоемкость создания библиотек технологической НСИ;
  • большая трудоемкость настройки и отработки процесса передачи данных Widchill – 1С Предприятие.

Также можно предположить, что злую шутку с проектной группой сыграла эйфория от успешной работы на первом этапе проекта. Специфика развертывания автоматизированной системы технологической подготовки такова, что для ее успешного внедрения она должна проходить параллельно с наполнением баз данных по процессам, материалам, ресурсам и т.д. В нее должны быть перенесены справочники с учетом ограничительных перечней (применяемости на данном предприятии), внутренние документы, произведено согласование с базами данных ERP.

Руководство Рубцовского завода инициировало ряд энергичных действий с целью оптимизации управления проектом. Было введено антикризисное управление работами с заменой руководителя и главного инженера проекта от ЗАО «РЗЗ», проведена тщательная инвентаризация выполненных работ для точного определения, в какой точке находится проект. А также установлены более тесные контакты заводских участников проекта с рабочей группой «Солвера» с целью сокращения времени решения проблем, возникающих в процессе проекта.

В результате этих мер второй этап проекта был также успешно завершен, хотя и с отставанием примерно на шесть месяцев. Что ж, никогда не ошибается лишь тот, кто ничего не делает. И опыт, как известно, – «сын ошибок трудных», на которых принято учиться. И это было сделано.

Как и все конструкции в рамках проекта, штамп разработан в Creo

 

МАСШТАБИРУЕМ ДОСТИГНУТОЕ ДО УРОВНЯ ПРЕДПРИЯТИЯ

Третий этап подразумевал развитие принципов сквозной конструкторско-технологической подготовки производства, реализованных на первых двух этапах, до масштабов предприятия и ввод в промышленную эксплуатацию системы автоматизированного технологического проектирования, включая перевод в промышленную эксплуатацию практику совместного использования Windchill и 1С.

На этом этапе продолжилась работа над изделиями в автоматизированной системе управления процессами КТПП, осуществлена настройка процесса передачи данных в систему управления предприятием, согласование и наполнение баз НСИ, поддержка актуальных данных по изделиям из плана производства. Были отработаны возможные алгоритмы обмена данными между Windchill и 1С для получения корректной передачи данных в 1С и получение документа цен в 1С.

Этап стартовал в июле 2013 года, как обычно, с обучения специалистов: конструкторов нестандартизированного оборудования (КБНО), конструкторов бюро подготовки производства (БПП), технологов-разработчиков технологических процессов в рамках масштабирования проекта.

Благодаря тщательной проработке технического задания на третий этап проекта (результат работы над ошибками) его реализация проходила ровно, без сбоев, в установленные планом-графиком сроки.

Пилотный проект, выполненный на этом этапе в направлении «Разработка» (3D-модели, чертежи, спецификации), охватывал целый ряд изделий:

  • станок для горячей высадки крепежа;
  • установка для раскатки кромок дисков для борон;
  • стенд для испытания гидрооборудования;
  • индуктор для установки высокочастотного нагрева;
  • кондуктор для сверления деталей;
  • штамп гибочный;
  • штамп пробивной.

В направлении «Технология» пилотного проекта были проработаны технологические процессы на выбранную почвообрабатывающую машину, на изделия, находящиеся в серийном производстве, и на новые изделия. Были запущены в эксплуатацию процедуры согласования и внесения изменений.

По направлению «НСИ» был разработан документ «Архитектура программного обеспечения по управлению НСИ», доработаны элементы НСИ (библиотеки стандартных изделий, материалов, инструмента, оснастки, оборудования рабочих центров, операций), выполнена сверка НСИ в Windchill и 1С для экспортированных позиций.

Технологический процесс по ЕСТД перед печатью

 

ЗАКРЕПЛЯЕМ ДОСТИГНУТОЕ

Теперь основными задачами, стоящими перед предприятием, были

  • разработка более 3000 технологических процессов в Windchill для находящихся в серийном производстве изделий;
  • передача информации в 1С с целью актуализации данных по нормам расхода основных и вспомогательных материалов, нормам расхода инструмента, трудоемкости изготовления деталей и узлов для получения объективных данных для управления себестоимостью изготавливаемой продукции.

Данные по конструкторской документации более чем на три десятка единиц техники были разработаны с участием специалистов компании «Солвер». Тысячи ранее созданных техпроцессов были переписаны заново. Такое «перелопачивание» наработанного заставило специалистов предприятия заново пересмотреть и оптимизировать устаревшие процессы. Их большое количество потребовало от заводчан оптимизировать свои действия. Для этого ими самостоятельно были разработаны две методики: расчет норм расхода инструмента и расчет норм расхода материалов.

Благодаря многочисленным и кропотливым действиям были отточены и надежно закреплены навыки по разработке техпроцессов. Теперь они создавались значительно быстрей и качественней. Приобретенное в этой работе мастерство сделало процедуру приемки экзаменов на глубину освоения новых приемов работы в большой степени формальностью.

Реализация проекта ожидаемо привела к положительным изменениям в системе КТПП завода и управления ее процессами. Улучшилось качество разработок, ускорились сроки их подготовки запуска в производство, выросла экономическая эффективность изделий за счет оптимизации конструкции. Система Windchill реально стала эффективным инструментом технолога – отныне данные передаются в автоматическом режиме в систему управления производством. Любые изменения на любом участке цепочки жизненного цикла становятся сразу известными всем участникам разработки.

Но главное – изменились люди, задействованные в проекте. Если раньше, до проекта, они относились к своим обязанностям несколько обособленно, больше заботясь о решении своих узких задач, то за время реализации проекта они стали четче осознавать важность своей работы в масштабе предприятия и с большей ответственностью относиться к коллективной деятельности на общий результат. У работников повысился профессионализм и командный дух, а у предприятия – конкурентоспособность.

Некоторые новые разработки, выполненные в новой системе

 

ИТОГИ И ВЫВОДЫ

Приемка третьего этапа и проекта в целом состоялась в марте этого года. В результате выполнения проекта были достигнуты следующие показатели технико-экономической эффективности:

  • сроки разработки и постановки изделий на производство (включая изготовление опытных образцов и проведение испытаний) сокращены более чем в два раза относительно этих показателей на момент старта проекта;
  • объем непроизводительных затрат конструкторов и технологов снижен до уровня менее 15% от общего количества времени, затрачиваемого на разработку конкретного продукта;
  • материалоемкость находящихся в производстве серийных изделий по результатам прочностных расчетов снижена более чем на 10%;
  • повышено качество выпускаемой продукции. Количество рекламаций на изделия снизилось более чем в шесть раз;
  • в результате внедрения автоматизированной конструкторско-технологической подготовки производства радикально сокращено количество ошибок в КД и ТД и уменьшено количество их изменений за счет более тщательной проработки документации;
  • сроки подготовки информации по запросу руководства компании с использованием системы автоматизированной КТПП сокращены в 3-5 раз.

Руководство Рубцовского завода запасных частей было удовлетворено результатами выполнения проекта и рассматривает его как первый шаг на пути к созданию на предприятии системы автоматизированного управления ресурсами предприятия (ERP), а также организации функционирования предприятия на принципах «Бережливого производства». О дальнейшем развитии предприятия в этом направлении будет рассказано в следующих номерах «Умпро».

Вручение сертификатов по завершении проекта

Версия для печати
Авторы: Виктор Зобнев, Станислав Кедик, ЗАО «РЗЗ, Валерий Петров, Галина Рыбалко, инженерно-консалтинговая компания «Солвер»
Разместить ссылку на: 


Добавить комментарий

Автор: *
Тема: *
Код c
картинки: *

Коментарий: