Создание РЭС, как, впрочем, и многих других изделий машиностроения и приборостроения проводится поэтапно в соответствии с проектными и производственными стадиями работ, введенными ГОСТ 2.103-68. Из них нас прежде всего интересует конструкторская стадия - стадия порождения внешнего облика, габаритов, компоновки и пр., т.е. стадия ответа на вопрос - что будет делать производство. Следующая, технологическая стадия отвечает на вопрос - как будут делать. Необходимо помнить, что основную оценку замыслам конструктора, как правило, выставляет технолог и поэтому процесс конструкторско-технологической подготовки неразрывен. Однако, организационно, конструктор исполняет волю разработчика принципиальной схемы и требования технического задания, технолог же тяготеет к привязке изделия к возможностям конкретного производства.
Последняя, из рассматриваемых здесь стадий – производственная, является конечным потребителем конструкторской документации. Важно понимать, что все три стадии постоянно оказывают друг на друга влияние. Они существуют в непрерывной цепи взаимодействия, что практически исключает возможность существенной локальной перестройки.
Координатором работ на всех стадиях выступает некоторый аппарат планирования и управления (АПУ), например, планово-производственный отдел, решающий вопросы организационного управления общим процессом подготовки документации и самого производства. Его задачей является планирование объеме работ таким образом, чтобы обеспечить максимальную, но равномерную во времени загрузку проектировщиков и производственных цехов и участков. Для планово-производственного отдела в этом смысле особенно неприятна коррекция планов работ, неизбежная в процессе создания новых устройств, для проведения которой у него никогда не хватает времени, сил и информации. Более того, практически всегда времени, сил и информации не хватает и для организации полного цикла планирования работ. Поэтому планово-производственный отдел является потенциальным заказчиком системы организационного управления.
На этапе изучения объекта автоматизации наиболее целесообразно последовательно рассмотреть иллюстративные схемы, представленные на рис.2.1 и 2.2. Их основное отличие заключаются в том, что на рис.2.1 представлена традиционная организация управления работами в НПФ неориентированная специально на использование локальных систем автоматизации, а на рис.2.2 - вариант организации управления работами при наличии некоторого информационного комплекса - вместе эти схемы дают сравнительный анализ изменения содержания информационных потоков в НПФ при создании ИПК на база опережающей автоматизации организационного управления.
Приступим к подробному рассмотрению схемы, сведенной в табл. 2.1. На ней в заголовке по горизонтали последовательно рассматриваются три интересующие нас стадии преобразования информации – конструкторская, технологическая и производство. В левой части схемы указаны тип автоматизации (традиционная организация аппарата планирования и управления с наличием тех или иных традиционных АСУ) и основные типы возможных локальных систем автоматизации. В верхней строке схемы указаны основные трудности АПУ из каждой стадии преобразования информация, а в следующих строках – дополнительные трудности и нагрузки, которым подвергается АПУ при внедрении той или иной локальной системы автоматизации.
Итак, в отсутствии систем локальной автоматизация, стадия конструкторской подготовки производства характеризуемая существенной сложностью для АПУ по двум причинам. Во-первых, подготовка данных для расчетов планов работ связана с необходимостью априорных оценок трудоемкости конструкторских работ, привязки их к специализациям конструкторских групп, а значит - с необходимостью накопления характеризующей информации. Здесь же АПУ необходимо формировать критерии и альтернативы распределения работ, где, в частности, проявляется практическая невозможность формальной оптимизационной постановки планирования.
Во-вторых, АПУ работает в условиях невозможности проведения достоверного оперативного контроля исполнения разработок, что, практически, исключает возможность управления разработками. Конечно, на любом предприятии есть система текущей отчетности, но она всегда сводится к устному или письменному сообщению о состоянии работ. Для оперативного же управления совершенно необходима система сбора сведений, работающая в реальном времени, по проверке готовности работ на всех стадиях и независимая от субъективизма отчетности.
Введение на этом этапе систем автоматизации типа АСУ ТП практически не вносит усложнения в планирование конструкторских работ, что нельзя сказать о САПРах. Здесь в полной мере проявляется дестабилизирующей фактор локальной автоматизации для организационного управления: чем выше производительность труда на некоторой стадии, тем труднее работать АПУ.
Ясно, что после достижения некоторого предела дальнейшее повышение производительности труда возможно только при опережающем росте качества управления (если, конечно, рассматривать проблему в целом, а не брать только массовую продукцию).
В отличие от обычных АСУ ТП, ориентированных на конкретные технологические процессы и неотличимых в информационном смысле от обычного универсального станка, более сложные системы автоматизации технологических процессов типа станков с ЧПУ и ГПС вносят свой вклад в усложнение управления работами, начиная уже со стадии конструкторской подготовки.
Уже по материалам разд. 2.1.1 можно было прийти к выводу о том, что фактически все системы автоматизации могут рассматриваться как АСУ ТП. Например, конструкторская САПР может рассматриваться как система автоматизации технологического процесса создания конструкторской документации, и даже система организационной автоматизации предстаёт как система автоматизации технологического процесса управления объектом. Важными характеристиками различия всех этих систем является масштаб времени, в котором протекают управляемые процессы и степень их текущей неопределённости для принятия решений об управлении.
Действительно, станки с ЧПУ и ГПС при высокой эффективности работы также как и САПР обеспечивают дезорганизацию управления и планирования работ, если АПУ априорно не подготовлен к их производительности, т.е. управлению в реальном времени протекания технологических процессов при использовании указанного оборудования.
В конструкторской части сказанное проявляется в необходимости управления с ориентацией на требования ЕСКД в части организации проведения работ и выполнения специфических требований к документации, предъявляемых оборудованием с ЧПУ, что может потребовать от АПУ планирования конструкторских работ с указанием типа производственного оборудования.
Стадия технологической подготовки производства в условиях, данных в табл. 2.1, также характеризуется рядом проблем. Прежде всего, в отсутствие систем локальной автоматизация трудности АПУ аналогичны трудностям на стадии конструкторской подготовки. Добавляются и свои специфические проблемы. Дело в том, что план конструкторских работ обычно можно считать заданным от внешнего информационного мира (см. разд. 2.1), а планирование технологической подготовки может вестись только исходя из производственного плана, для которого оно выполняется.
Однако, технологическая подготовка обеспечивает не только организацию производства, но и план материально-технического снабжения. Если уточненный квартальный план работ производства должен быть сформирован примерно за квартал до начала работ, то план материально-технического снабжения необходимо формировать приблизительно за полтора года. Поэтому фактически необходимо планировать две технологические подготовки: одну - предварительную, на уровне указаний материалов и заготовок в соответствии с перспективным планом работ и вторую - окончательную, в соответствии с текущим планированием работ производства.
Важным условием возможности эффективного функционирования АПУ является наличие в его распоряжение схемы структуры состава изделия в виде, пригодном для обозрения, объединения, подсчета трудоемкости работ по видам и пр. Фактически, ни одним стандартом явное существование такой схемы не предусматривается, структура состава изделия «спрятана» в ссылках спецификаций друг на друга, и планирование работ на уровне полной структуры состава изделий не ведётся. Практически в планирование вводятся укрупненные части изделий - товарные узлы, комплексы и пр.
Введение локальных систем автоматизации дает здесь для АПУ такой же эффект, как и на стадии конструкторской подготовки. Отличием является то, что АСУ ТП, станки с ЧПУ, ГПС являются с точки зрения технолога высокопроизводительным оборудованием, производительность которого во многом зависит от качества технологической подготовки. Поэтому, если до внедрения указанных систем автоматизации автоматизированная система технологической подготовки производства (АС ТПП) была желательна, то теперь она необходима (при условии учета ее указанных выше организационных моментов, что обычно в АС ТПП, к сожалению, не предусматривается).
Напомним, что в задачу технологической подготовки производства входит и нормирование - оценка трудоемкости каждой операции по изготовлению того или иного изделия. Следовательно, обязательным ее результатом должна являться и информация для оперативного управления производствам. Нельзя путать этот вид нормирования с имеющей иногда место оценкой загрузки производства до виду конструкторской документации. Такой подход не позволяет вообще говорить о возможности эффективного планирования. Необходимы, конечно, и оценки трудоемкости проведения самой технологической подготовки, для чего необходимо, по аналогии с конструкторской подготовкой, образование и ведение соответствующей информационной базы.
Теперь рассмотрим вопросы организации работ и планирования на стадии производства. В идеале на этой стадии необходимо иметь план работ, обеспечивающий нормативную загрузку всех цехов и участков, развернутый по планируемому отрезку времени с учетом опережения запуска в работу отдельных деталей и узлов для ритмичной работы сборочных подразделений производства. Кроме того, необходимо формирование ряда важных документов, обеспечивающих подготовку оснастки и инструмента на план работ, материальное обеспечение работ, план работы заготовительного участка и пр.
Условием формирования указанных документов является полное я качественное обеспечение работ документацией, подготовленной на предыдущих стадиях. Однако, даже при выполнении этого условия (которое обычно не соблюдается по различным причинам) АПУ практически не в состоянии выполнить чисто механическую работу по составлению вариантов плана, не говоря уже о выборе предпочтительного.
Наличие любых систем локальней автоматизации усугубляет проблему управления работами, т.к. наличие в одном комплекте документов ручного выполнения и на машинных носителя ведет к существенным трудностям в их обработке и получении сводных документов. Особенно сильно это проявляется при планировании загрузки высокопроизводительного оборудования и на стадии технической подготовке производства.
Перейдём к схеме, сведенной в таблицу 2.2. Её структура совпадает со структурой, приведенной в табл. 2.1 с одним отличием - в ней указываются не трудности АПУ, а требования к соответствующим автоматизированным системам, комплексное выполнение которых повышает управляемость объекта. Для формирования обобщенной система автоматизации организационного управления с возможностью эффективного управления локальными подсистемами рассмотрим общие требования к ней, выполнение которых обеспечило бы устранение значительной части трудностей АПУ. Тем самым будет сформировано некоторой инженерное задание на разработку такой системы.
Прежде всего, необходимо вспомнить все требования, сформулированные в гл.2.1. Конкретизируем их и укажем специфические требования, для интересующего нас объекта управления на различных стадиях конструкторско-технологической подготовки и производства.
Итак, тип автоматизации - комплексная система автоматизация организационного управления реального времени, ориентированная на создание на её основе ИПК. Речь идет о создании информационной основы объединения локальных систем автоматизации на уровне контроля и управления, обеспечивающей автоматизацию собственных функций АПУ, причем темпы порождения, восприятия и анализа данных для АПУ должны существенно превышать информационную динамику локальных систем.
На этапе конструкторской подготовки для выполнения собственных задач АПУ необходимо наличие свободного и быстрого доступа с получением произвольных обобщающих сведений к конструкторским документам и особенно - спецификациям , в части знания точных сроков их разработки, текущей готовности, степени заимствования, структуры состава изделий в пр. Кроме того, необходимо иметь возможность свободного манипулирования вариантами плана загрузки конструкторской службы, а значит - располагать паспортной трудоемкостью и данными о специализации отдельных конструкторских коллективов. Необходима и база знания для выработки оценок затрат трудоемкости на планируемые работы и критериев их предпочтения.
Любая конструкторская САПР должна представляться при таком подходе автоматизированными рабочими местами, но, с другой стороны, все рабочие места, поставляющие информацию для комплекса, должны быть автоматизированными. Это не слишком строгое требование, ибо вся информация, необходимая для управления, содержится в спецификациях и временных оценках их разработки, а сутью автоматизации является создание возможности их разработки по безбумажной технологии непосредственно на экране дисплея с синтаксическим и семантическим контролем от ЭВМ, что сегодня вводив достижимо.
Анализируя схемы, приведенные в табл. 2.1 и 2.2 можно прийти к выводу, что на них фактически приведена схема энтропийного преобразователя, целью существования которого является снижение уровня информационной неопределённости в цепи: научно-исследовательская работа – конструкторская подготовка – технологическая подготовка – производственный процесс. В каждом звене этой цепи происходит преобразование информации с целью постепенного перехода от «надкибернетической» системы, существующей на начальном этапе, к алгоритмизируемому производственному процессу. Следовательно, информационной сущностью каждой стадии является понижение требований к необходимой организационной сложности последующих работ, приводящее, в конечном итоге, к возможности материального воплощения некоторого нового изделия.
Обеспечивается ли такое понижение требований в случае локальной автоматизации? Конечно, да, так как здесь, несмотря на отмеченные трудности, все равно обеспечивается некоторое качество функционирования всей цепи. Однако, локальность автоматизация ведет здесь к тому, что на последующие стадии работ дополнительного информационного воздействия не оказывается. Примером может явиться вариант конструкторской САПР, выходом которой являются только документы в традиционном исполнении без передачи всей информации со стадии на стадию в машинно-читаемом виде.
Системы организационной автоматизации являются синхронизатором функционирования различных систем локальной автоматизации на различных стадиях. Это их отличительная характеристика. Организационная автоматизация не может распространяться только на одну стадию, ибо в этом случае это не более чем локальная система.
И, наконец, совокупность указанных систем дает интегрированный подход в его информационном смысле: свободное манипулирование информационным потоком, наблюдаемость, управляемость и контроль за состоянием объекта автоматизации.
Из сказанного вытекает логическая цепь развития работ по созданию системы интегрированной автоматизации. После создания основы - системы автоматизации организационного управления, отвечающей указанным выше требованиям, наиболее целесообразно решение вопросов максимальной автоматизация производства в плане повышения его «автоматичности», как это предусматривается современным направлением развития ГПС.
Далее целесообразно приложение сил к максимальной автоматизации разработки технологической документации, которая будет восприниматься как управляющая программа для организации и управления производством. Только после этого можно будет получить максимальный эффект от конструкторских САПР, ориентированных на взаимодействие с мощной системой технологической подготовки.
Предыдущие разделы настоящей главы пояснили концептуальную постановку работ и предлагаемое восприятие объекта, необходимое для понимания его как совокупности информационных потоков. Реализация этих потоков в ЭВМ является первым условием возможности комплексной автоматизации.
Указанные информационные потоки достаточно произвольно пересекаются, образуя сетевой обмен между узлами порождения и потребления информации. Ясно, что выбор круга решаемых задач или, вернее крута автоматизации ряда функций подразделений должен с самого начала соответствовать некоторой части сетевого информационного обмена таким образом, чтобы минимизировать разрывы информационных потоков. Другими словами, ставится требование максимального взаимного информационного обеспечения выполнения выбранных автоматизируемых функций. Кроме того, объемы охвата и сам выбор служб в сумме должны обеспечить подхода к началам автоматизации организационного управления.
Такой выбор до известной степени является искусством и может предусматривать проведение с использованием ЭВМ перечисленных ниже работ, необходимых для комплексной автоматизации проектирования основных конструкторско-технологических документов РЭС, условно разделенных на несколько групп:
Указанный набор автоматизируемых функций различных служб выбран так, чтобы в своей совокупности он обеспечивал взаимный информационный обмен через ЭВМ в сетевой структуре взаимосвязи работ, а также был достаточен для информационного обеспечения управления деятельностью НПФ как в традиционном режиме работы, так и при значительном увеличении темпов протекания производственных процессов на любом из охватываемых проектом участков. При этом собственно автоматизация выбранных функций является составной частью более важной цели - создания информационной основы, относительно и во взаимосвязи с которой можно последовательно внедрять любые системы автоматизации, причём так, чтобы обеспечивалось решение всё новых задач связанных не только с внедряемым участком автоматизации, но и с интегральной оценкой совокупности всей имеющейся информации.
Ясно, что реализация всех наборов должна быть осуществлена по так называемой безбумажной технологии работ: каждое отдельное рабочее место или группа мест оснащены дисплеем, на экрана которого осуществляется процесс создания общепринятых документов (конструкторских спецификаций, маршрутных технологических карт, стандартов предприятия и т.п.).
Необходимо сделать следующее замечание. Отладка и проверка в эксплуатации смысла и качества отдельных работ из приведённого выше перечня возможны только в режиме непрерывного совершенствования функционирования служб заказчика на этапе опытной эксплуатации. При этом возможно принятие альтернативных решений, вызванное как по результатам опытной эксплуатации, так и по фактическим результатам работы заказчика по совершенствованию своих служб.
