Калачев О.Н.

Новый подход к обучению студентов-дипломников

и внедрению комплекса систем автоматизации подготовки производства

На примере КТО «Ярполимермаш-Татнефть» и решений АСКОН

В условиях интенсивного развития машиностроения подготовка современного инженера-технолога связана с освоением компьютерных технологий для эффективного решения задач подготовки производства новых изделий. Вот почему на кафедре «Технологии машиностроения» Ярославского государственного технического университета сравнительно недавно открыта новая специализация «Компьютерно-интегрированное машиностроение» http://tms.ystu.ru . Дисциплины специализации нацелены на формирование инженера нового типа, свободно владеющего CAD/CAPP/CAM/PDM- системами и способного решать весь комплекс задач конструкторско-технологической подготовки производства. Именно в таких специалистах остро нуждаются передовые отечественные машиностроительные предприятия накануне вступления России в ВТО.

Актуальная задача ярославского завода «Ярполимермаш-Татнефть» – завоевание лидирующих позиций по разработке и изготовлению станков для сборки покрышек в шинной промышленности. Решение такой задачи, как известно, предполагает сокращение сроков и повышение качества конструкторско-технологической подготовки производства на основе комплексного внедрения современных информационных технологий. На «Ярполимермаш-Татнефть», как и на многих отечественных предприятиях автономно применяли разнородные графические и технологические САПР. Среди них, как уже стало традиционным, использовалась CAD-система КОМПАС-3D, причем разных версий, а также несколько рабочих мест КОМПАС-Автопроект. Новый начальник конструкторско-технологического отдела (КТО) производства полимерного оборудования (ППО) Андрей Михайлович Трофимов, планируя переход на  компьютерно-интегрированное взаимодействие конструкторских и технологических подразделений КТО, сделал ставку на преимущественное внедрение продуктов АСКОН. Ярославское представительство компании АСКОН предложило решение на базе триады систем: ЛОЦМАН:PLM, КОМПАС-3D и САПР ТП ВЕРТИКАЛЬ, предоставив лицензионное программное обеспечение в опытную эксплуатацию. Перспектива внедрения комплекса систем от АСКОН привлекала возможностью формирования на основе ЛОЦМАН:PLM единой базы данных КТО по конструкторским проектам с привязкой к ним разработанной технологии изготовления и сборки изделий. По оценке А.М.Трофимова: «Проектирование на основе накапливаемых в ЛОЦМАН:PLM электронных аналогов позволило бы не только ускорить подготовку производства, но и «слить знания». Иными словами, – сохранить, систематизировать и сделать доступными для молодого поколения проектировщиков опыт и наработки инженеров советской эпохи.»

 Руководство ЗАО «Ярполимермаш-Татнефть» поддержало предложение  КТО, намереваясь распространить положительные результаты пилотного проекта на другие подразделения предприятия.

Сознавая предстоящие проблемы ломки сложившегося годами бумажного документооборота и освоения новой сетевой методики проектирования, А.М.Трофимов решил обеспечить «свежий взгляд» на проблему и привлечь выпускников кафедры «Технология машиностроения» ЯГТУ для ее решения. Предложение о взаимодействии заинтересовало  кафедру, поскольку стимулировало развитие новой специализации «Компьютерно-интегрированное машиностроение». В результате был возобновлен договор между заводом и вузом, проведена «пиаркомпания» среди студентов,  и на летней практике 2006 г. в КТО появились шесть перспективных студентов IV курса. Так сформировался коллектив, нацеленный на изучение и внедрение компьютерных технологий АСКОН  с последующим трудоустройством на предприятии в составе единой команды.

В ходе летней и преддипломной практик студенты изучали сложившийся десятилетиями информационный обмен при конструкторско-технологической подготовке производства (КТПП) и одновременно осваивали установленные на домашних ПК продукты АСКОН, предоставленные по отдельному соглашению для выполнения намеченной работы.

Большую помощь в отладке ЛОЦМАН:PLM оказали сотрудники представительства – сами недавние выпускники нашего вуза. Учитывая намеченную специализацию собранной команды, вузовская учебная программа осеннего семестра 5 курса была адаптирована для них путем замены лабораторных работ по CAD/CAM Cimatron и КОМПАС-Автопроект на, соответственно, КОМПАС-3D и САПР ТП ВЕРТИКАЛЬ.

К началу преддипломной практики была поставлена общая для всех студентов задача: исследовать и освоить методику работы каждого участника КТПП  при работе с ЛОЦМАН:PLM, начиная от создания электронной 3D-графики и заканчивая технологическими документами. Каждый студент получил бумажную документацию на один из узлов сборочного барабана, которая была еще вручную разработана в КТО завода. Итак, мы поставили цель, выполняя функции инженера-конструктора, создать в КОМПАС 3D-модели деталей, сборочных единиц; сохранить результаты в ЛОЦМАН:PLM, а затем в качестве инженера-технолога «взять» деталь из ЛОЦМАН и спроектировать технологию изготовления в САПР ТП ВЕРТИКАЛЬ, после чего сохранить файлы технологических карт и операционных эскизов в ЛОЦМАН. На заключительном этапе планировалось объединить результаты моделирования деталей каждого дипломника и создать 3D-модель всего сборочного барабана как изделия.

Помимо практического освоения коллективного взаимодействия с ЛОЦМАН, из всего комплекса задач по реализации пилотного проекта студентам были намечены конкретные направления исследования – темы дипломных проектов. Они состояли в углубленном изучении специфических возможностей отдельных систем, а также в освоении административных функций, необходимых для последующего их сопровождения и – в перспективе – обучения персонала КТО.

Трудно сказать, какое направление было менее интересным для освоения. Но самая перспективная задача, на мой взгляд, досталась Дарье Ташлыковой – освоение модуля WorkFlow в среде ЛОЦМАН:PLM как средства реализации мониторинга и управления процессами КТПП. На первом этапе студентке предстояло выполнить описание и формализацию существующих в КТО предприятия бизнес-процессов в графическом виде. С этой целью в ходе преддипломной практики выяснялась роль каждого работника КТО, устанавливался владелец «процесса», собирались документы, руководящие указания, результаты проектирования, «события», запускающие проектирование и изготовление. В результате разработана подробная схема с использованием методологии ARIS, которая наглядно показывает участников, события и процессы КТПП. Эта схема, имеющая вспомогательный характер, затем была воплощена в виде диаграммы ЛОЦМАН WorkFlow. На рисунке 1 представлен фрагмент разработанного и запущенного бизнес-процесса на экране руководителя, где каждому работнику выдается задание и устанавливается продолжительность его выполнения. Выполнив задание по созданию, например, конструкторской документации одной из сборочных единиц, конструктор переносит файлы в дерево ЛОЦМАН, изменяет состояние объекта проектирования и посылает уведомление о выполнении. После этого на диаграмме появляется отметка о выполнении этапа работ. Следующему участнику бизнес-процесса автоматически приходит сообщение с заданием текущего этапа КТПП. При необходимости можно обменяться письмами с любым участником бизнес-процесса по электронной почте. Таким образом, руководитель в любой момент может отслеживать состояние работ по проекту. Полностью отработанную диаграмму бизнес-процесса можно сохранить в виде шаблона для многократного использования. В перспективе наличие диаграмм ЛОЦМАН WorkFlow позволяет выявить наиболее продолжительные этапы КТПП и перестроить существующий бизнес-процесс с целью сокращения сроков проектирования и изготовления сборочных барабанов различных модификаций.

Рисунок 1

Другим важным направлением освоения комплекса продуктов АСКОН и темой дипломного проекта Дмитрия Постнова являлась адаптация структуры и наполнение нормативной информацией Универсального технологического справочника (УТС). УТС является корпоративным справочником для продуктов АСКОН, доступным по сети всем участникам проекта. Эта часть работы по пилотному проекту потребовала изучения имеющейся на предприятии АСУ и ее баз данных. Выяснилось, что разработанная еще в советские времена на основе СУБД FoxPro оригинальная система АСУ успешно решает задачи, традиционно закрепленные за MRP- и, частично, за MRPII-системами. В результате формируются материальные ведомости и технологические маршруты с отрывными талонами, на основе обработки которых рассчитываются заработная плата и финансовые показатели предприятия.  В ходе анализа задач, БД и интерфейсов АСУ были выявлены и сформулированы ее очевидные недостатки, характерные для систем 80-х годов, обусловленные ограниченными возможностями СУБД FoxPro.

Еще одной задачей дипломного проекта Д. Постнова   являлось воссоздание целостного представления об информационном обмене в АСУ с упором на изучение структуры и взаимосвязей файлов *.dbf, содержащих информацию об оборудовании, инструменте, приспособлениях, единицах измерения и т.п. Собранное и описанное содержание этой информации позволило бы ускорить адаптацию и наполнение УТС и других корпоративных справочников комплекса продуктов АСКОН. В результате освоена методика создания иерархической структуры УТС с привязкой, например, станка к виду операции (рисунок 2).

Рисунок 2

  В ходе дипломного проектирования был формализован существующий процесс информационного взаимодействия с БД АСУ (рисунок 3)

Рисунок 3

и предложена схема модернизации информационных потоков на основе использования БД ЛОЦМАН (рисунок 4). На рисунке 5 представлено сопоставление временных затрат до и после внедрения компьютерно-интегрированного проектирования на базе продуктов АСКОН. Как видно из выполненного Д.Постновым анализа, экономия времени может быть достигнута и путем отказа от рутинных операций ввода и контроля данных, выполняемых в настоящее время работниками АСУ предприятия.

Рисунок 4

Разработкой методики обмена информацией  между различными участниками через БД  ЛОЦМАН:PLM и практической ее адаптацией к условиям КТО занимался студент Александр Писарев. Ему предстояло освоить функции администратора ЛОЦМАН, проанализировать предлагаемую объектную модель, применить на практике механизм электронной подписи и многое другое.

Рисунок 5

Минимальный объем знаний по организации и функциям современных реляционных БД, полученный при изучении курса «Корпоративные информационные системы», пригодился при настройке и подключении информационной базы в СУБД SQL Server 2000, распределении ролей и выделении прав доступа. Рассматривались различные варианты начального этапа взаимодействия конструктора с системой ЛОЦМАН. Во-первых, предлагалось начинать перенос информации на сервер только после создания 3D-модели сборки изделия в КОМПАС-3D: использовать механизм автоматического получения спецификации и передачи ее в дерево ЛОЦМАН. Второй вариант предусматривал последовательное «ручное» заполнение дерева проекта каждым конструктором, участником бизнес-процесса. Первоначально пустое дерево, доступное всем деталировщикам, по мере проектирования обрастает объектами и файлами документов. Путем заимствования некоторых этапов существующей на заводе методики обмена составом изделия с БД АСУ разработана приемлемая схема взаимодействия конструктора с БД ЛОЦМАН:PLM. На рисунке 6 показано содержание, схема и результаты обмена информацией между участниками проекта. В конечном итоге уровень выполненной работы, неординарность освоенной информации по теории информационного обмена и интерес к практическому использованию компьютерно-интегрированных технологий для реинжиниринга заводской КТПП подвиг студента к поступлению в аспирантуру.    

 Другой не менее важной задачей реализации пилотного проекта силами дипломников кафедры «Технология машиностроения» являлась настройка системы ВЕРТИКАЛЬ на решение типовых задач технологического проектирования с учетом специфики данного завода. Как известно, принципиально новым качеством этой САПР ТП является органичное внедрение графической информации в структуру проектируемого технологического процесса. Студенту Андрею Кокурину предстояло освоить новые возможности ВЕРТИКАЛЬ. Большое внимание было уделено освоению методов работы с Библиотекой конструкторско-технологических элементов (КТЭ), которые дают возможность получать планы обработки различных поверхностей с учетом точности размеров и конечной шероховатости. При этом условия выбора методов обработки зависят от параметров поверхности. Подробным образом были изучены способы и варианты проектирования технологических процессов, а также принципиально новые возможности САПР ТП по использованию информации из графических документов на разных стадиях проектирования. На рисунке 7 показаны результаты систематизации методик проектирования в различных условиях, а также примеры разработанных планов обработки КТЭ, характерных поверхностям деталей номенклатуры предприятия.

Наконец, создание в КОМПАС 3D-модели такого сложного изделия, как секторный сборочный барабан с рычажной системой складывания, стало темой проекта Анны Коноваловой. Она выполнила сборку изделия (рисунок 8) из самостоятельно созданных и предоставленных другими студентами 3D-моделей деталей. При этом были апробированы новые возможности 9-й версии системы, использована библиотека стандартных деталей, освоены приемы создания чертежей и спецификаций.

Рисунок 6

Результаты работы докладывались Д.Ташлыковой на молодежной конференции «Гагаринские чтения-2007». Коллективная работа «Исследование конструкторско-технологической подготовки производства полимерного оборудования на ЗАО «Ярполимермаш-Татнефть» с целью реинжиниринга на основе внедрения современных компьютерных технологий АСКОН» заняла I место в разделе «Технические науки» прошедшего весной этого года конкурса творческих работ аспирантов и магистрантов ЯГТУ. Ее авторы удостоены благодарности губернатора Ярославской области.

Рисунок 7

В заключении следует сообщить, что все студенты защитились на «отлично» с рекомендацией ГАКа к внедрению и распределились на ЗАО «Ярполимермаш-Татнефть», где для них приобретены новые компьютерные комплексы, создана и функционирует локальная сеть КТО с выделенным доменом, продолжается сетевая опытная эксплуатация комплекса и решается вопрос об объеме закупки систем предприятием.

Рисунок 8

Развернутые в дисплейном классе кафедры «Технология машиностроения» ЯГТУ современные системы АСКОН, успешно апробированные на предприятии, представляют отличное дидактическое средство для обучения по дисциплинам САПР ТП и АСТПП, для формирования современных инженеров-технологов, в которых так нуждается отечественное машиностроение.