Краткая история системы Фобос
Интегрированная система технологической подготовки производства, оперативного календарного планирования и диспетчерского контроля цеха механообработки ФОБОС впервые появилась на рынке промышленных программных продуктов в 1987 году как специализированный оптимизационный пакет для расчета производственных расписаний. Первые его внедрения на таких крупных заводах как Красный пролетарий, АЗЛК, Коломенский ЗТС показали, что применение оптимальных методов календарного планирования в условиях действующих промышленных предприятий дает максимальный эффект в тех случаях, когда в комплексе решаются задачи организации производства: конструкторско-технологическая подготовка, оперативное планирование, диспетчерский контроль и управление материальными потоками.
Последующие версии ФОБОС-а включали в себя подсистему технологической подготовки как средство ввода исходных данных для расчета и подсистему оперативно-диспетчерского контроля как средство интерпретации полученных результатов. Последняя предназначалась также для сбора информации из цеха о состоянии станочной системы и о величинах межоперационных заделов (незавершенного производства). К 1993 году комплексная система ФОБОС эксплуатировалась уже на 15 крупных машиностроительных предприятиях.
Полученный опыт промышленной эксплуатации определил направление дальнейшего совершенствования программного продукта: подсистемы оперативного планирования и цехового диспетчирования за счет своей гибкости должны были обеспечить максимальную устойчивость контролируемого производственного процесса. Это потребовало включить в систему модуль имитационного моделирования материальных потоков и усовершенствовать ряд механизмов коррекции производственных расписаний. По мере внедрения на предприятиях средств автоматизированного проектирования в технологическую подсистему ФОБОС добавлялись возможности импорта чертежей в известных графических форматах, что позволило обеспечить соответствующий CAD/CAM интерфейс.
Отличительной чертой созданной таким образом интегрированной системы технологической подготовки производства, календарного планирования и диспетчерского контроля ФОБОС является то обстоятельство, что все ее доработки, начиная с 1987 года, проводятся непосредственно с участием заводских специалистов различных машиностроительных предприятий. В итоге удалось создать современную версию системы, которая аккумулирует в себе профессиональные знания отечественных специалистов по подготовке и организации производства.
С 1997 года на первый план вышла задача интеграции внутрицеховой системы управления ФОБОС с имеющимися на рынке программных продуктов комплексными системами управления предприятиями. Эта задача была также успешно решена, причем современная версия ФОБОС имеет программный интерфейс с BAAN IVС известной корпоративной системой управления предприятиями (ERP). В настоящее время идет разработка соответствующих интерфейсов к известным ERP-системам SAP/R3 и ГАЛАКТИКА. Проводятся работы по включению ФОБОС в комплексную систему управления качеством согласно международному стандарту ISO 9000.
Следующий шаг развития системы - специализированный программный модуль FOBOS-цеховой склад (ЦС). Базовый принцип, положенный в основу ФОБОС-ЦС - неразрывность цехового склада и производственных участков цеха. В данной подсистеме заносится информация о выданных в работу и сданных после обработки деталях на электронную стеллажную карточку, что обеспечивает учет межоперационных заделов. В результате осуществляется учет имеющихся на складе единиц хранения и их движения по цеху в течение дня, что позволяет в любой момент времени получить сводную информацию по деятельности склада за отчетный период времени. При необходимости ФОБОС-ЦС может вести учет поставщиков и потребителей, как текущих, так и потенциальных. Применение данного модуля как основного программного элемента автоматизированного рабочего места кладовщика позволяет обеспечить комплексное управление работой цеха
Контроль прохождения производственных заказов, контроль работы отдельных участков производства, а также общий контроль над технологическими процессами и материальными потоками, являются важными компонентами системы управления производством и поэтому также нашли свое отражение в новом программном модуле системы ФОБОС.
Для визуализации производственной информации разработчики системы использовали диаграмму Ишикавы. Диаграмма Ишикавы представляет собой эффективный и наглядный способ представления состояния производственного процесса для руководителей производств и его подразделений (в известном стандарте ISO 9000, регламентирующем требования, предъявляемые к качеству реализуемых на предприятии технологических процессов, диаграмма Ишикавы рассматривается как один из важных элементов).
Новый программный модуль позволяет контролировать в реальном времени ход выполнения работ над любым производственным заказом. Визуально все представлено в виде дерева (а точнее скелета рыбы), к ветвям которого крепятся ярлыки. Каждый ярлык может означать цех, при его детализации цех представляется в виде аналогичного дерева с ярлыками-участками, а участок разбивается далее на рабочие места вплоть до конкретного сотрудника. Через каждый цех одновременно может проходить несколько заказов. Для получения представления о состоянии процесса по работе над конкретным заказом, управляющий на экране дисплея выбирает интересующий его заказ, в результате чего ярлыки деревьев автоматически окрашиваются в разные цвета.
Основные технические решения
Внедряемая система представляет собой автоматизированное звено (програмно-аппаратный комплекс) управления производством, интегрируя в единое целое технологическую подготовку производства, оперативное календарное планирование (расчет, коррекцию и компьютерную поддержку производственных расписаний), диспетчерский контроль состояния обрабатываемых деталей и сборочных единиц. Система имеет принципиальную возможность осуществления оперативного планирования работ на оборудовании с ЧПУ на базе действующих на предприятии систем создания программ и математических моделей обрабатываемых поверхностей.
В систему (программно аппаратный комплекс) должны входить следующие типы автоматизированных рабочих мест (АРМ):
· АРМ технолога-разработчика маршрутно-операционной технологии и материальных карт заготовок
· АРМ диспетчера предприятия
· АРМ мастера производственного участка
· АРМ кладовщика
Назначение и функции АРМ технолога
1. Разработка технологических процессов обработки деталей с привязкой операции к имеющимся в цехе оборудованию и рабочим местам.
2. Включение в ТП операций, технологически связанных с другими деталями комплекта, например, сборочных операций.
3. Возможность создания как маршрутных, так и маршрутно-операционных описаний технологических процессов.
4. Формирование сводного списка технологических маршрутных карт с указанием суммарной трудоемкости по отдельным видам операций и расчетом суммарных затрат на весь комплект.
5. Ведение архива технологических процессов и данных о типовых технологических операциях, средствах технологического оснащения.
6. Получение в печатном виде основных форм технологической документации (технологическая карта, маршрутная (пооперационная) карта, ведомость оснастки, ведомость материалов, планово-учетный график изготовления деталей и др.).
7. Документирование результатов работы подсистем программы.
Назначение и функции АРМ диспетчера
1. Формирование и коррекция оперативных производственных планов цеха с учетом имеющихся межоперационных заделов и текущего состояния оборудования.
2. Расчет производственного расписания загрузки оборудования по различным критериям.
3. Представление результатов расчета расписания в виде таблиц текущего состояния партий запуска и диаграмм загрузки технологического оборудования.
4. Формирование сменно-суточных заданий на рабочие места и участки цеха.
5. Формирование оперативных маршрутных (пооперационных) карт по всем партиям запуска с контролем их прохождения по рабочим местам.
6. Составление и автоматическая коррекция планово-учетного графика изготовления комплектов деталей с контролем готовности каждой партии запуска.
7. Автоматизированный контроль состояния производственного процесса и имитационное моделирование материальных потоков в цехе. Расчет времени простоя оборудования и пролеживания деталей.
8. Формирование рабочих нарядов на выполнение текущих технологических операций, контроль процесса выдачи нарядов в соответствии с производственным расписанием.
9. Печать (выдача на конкретные АРМ) внутрицеховых документов: сменно-суточные задания на рабочие места, оперативные маршрутные (пооперационные) карты, рабочие наряды, планово-учетные графики изготовления изделий и пр.
10. Коррекция расписания работы цеха и конкретных единиц оборудования и рабочих мест в оперативном порядке.
11. Внесение в систему информации о текущем состоянии с изготовлением конкретных изделий, состоянии рабочих мест и оборудования, о выполнении конкретных технологических операций.
12. Оперативная коррекция данных, необходимых для расчёта затрат на межоперационное хранение изделий, простой и ремонт оборудования и других задаваемых параметров для расчёта затрат на производство.
13. Контроль прохождения заказов на участках.
14. Возможность моделирования материальных потоков в условиях различных режимов работы оборудования и различных сроков запуска деталей в обработку.
15. Получение информации о текущем состоянии финансовых показателей производства.
16. Визуализация планово-учетного графика изготовления изделий, состава планируемых заказов, производственной программы, текущего состояния оборудования цеха и других функций подсистем оперативного календарного планирования и технологической подготовки производства без возможности внесения изменений в базы данных, хранящиеся на центральном сервере системы.
Назначение и функции АРМ мастера производственного участка (удаленный доступ)
Внесение в систему информации о текущем состоянии процесса по изготовлению конкретных изделий, состоянии рабочих мест и оборудования, о выполнении конкретных технологических операций.
Назначение и функции АРМ кладовщика
1. Фиксация всех основных действий выдачи-приемки. Каждое действие по выдаче и приемке должно записывается в базу данных отдельной строкой, в которой указывается время действия и код документа, по которому произведено действие.
2. Учет единиц хранения производится как по количеству, так и по весу.
3. Обеспечивается группирование хранимых позиций, настройка на различные схемы выдачи и приемки, гибкий ввод информации о документах выдачи-приемки.
4. Ввод информации о документах выдачи-приемки. Наглядное представление результатов. Печать цеховых документов, отражающих актуальное состояние материального склада. Возможность просмотра и получения в печатной форме любой информации, содержащейся в базе АРМ кладовщика, в виде автоматически формируемых документов.
Концепция развития системы Фобос
С одной стороны, системы класса ERP не рассматривают задачи управления производственными подразделениями на уровне цехов и участков.
С другой стороны, задачи, связанные с технической (т.е. конструкторско-технологической) подготовкой производства, решаются в программных системах, которые не принято относить к задачам управления производством. ТакиепрограммыклассифицируютсякакCAD/CAM/CAE (Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing/Computer Aided Engineering).Хотя хорошо известно, что этап технической подготовки это очень важный процесс, ускорение которого позволяет быстрее осваивать выпуск новых видов продукции, а значит, и существенно влияет на экономическое положение предприятия в целом. Вопрос об управлении этим этапом жизненного цикла изделия на сегодняшний день еще в полной мере не решен.
Сейчас стало очевидным, что задача интеграции систем CAD/CAM/CAE + MES + ERP является актуальной и первая фирма, которая выйдет на отечественный рынок с предложениями интегрированных решений CAD/CAM/CAE + MES + ERP, на практике обеспечивающих CALS-технологию, и, следовательно, удовлетворяющих стандартам MRP-II, получит безусловное конкурентное преимущество.
Для каждой из упомянутых классов систем на российском рынке имеются свои программные продукты. Следует отметить, что все указанные продукты уже занимают определенную долю рынка машиностроительных программ, у каждого есть свои платежеспособные клиенты, которые готовы были бы приобрести и другие программы из перечисленного списка, если бы была гарантирована их интеграция в рамках одного предприятия.
В связи с этим в числе первоочередных задач развития программного продукта стоят задачи собственно развития системы путем создания дополнительных модулей и задачи интеграции системы с системами класса CAD/CAM/CAE и ERP. В настоящее время идет реализация следующих возможностей:
- Интеграция системы ФОБОС с автоматизированными системами проектирования техпроцессов (АСТП): создание конвертора ФОБОС - ТЕХНОПРО (см. рис. модуль 1).
Цель интеграции — включение системы ФОБОС в единую цепочку технической подготовки производства САПР-АСТП-ЧПУ+Планирование.
- Разработка модуля автоматизированного нормирования программный модуль ДЕЙМОС (см. рис. модуль 1).
Цель — усиление функциональных возможностей технологической подсистемы ФОБОС, продвижение от разработки маршрутных технологий к разработке операционных технологий.
- Интеграция системы ФОБОС с ERP-системами управления предприятием: создание конвертора ФОБОС 1С Предприятие (см. рис. модуль 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5).
Цель интеграции — создание возможности использовать ФОБОС для управления цехом в рамках ERP-системы и генерации соответствующей производственной информации, обрабатываемой в системах управления предприятием более высокого уровня.
- Развитие и внедрение модуля ФОБОС-Склад.
Цель — обеспечение непрерывного контроля внутрицеховых материальных потоков. Создание возможностей для качественно нового способа использования системы ФОБОС обеспечение сохранности материальных ценностей предприятия.
- Разработка модуля на основе диаграммы Ишикавы, интегрирующего и визуализирующего текущую информацию от различных производственных подразделений предприятия.
Цель — разработка качественно нового программного средства для руководителя предприятия, имеющего интерфейсы в системах САПР, АСТП, ЧПУ, PDM сторонних производителей, которое позволит контролировать состояние выполняемых на предприятии производственных заказов.
Модули Фобос
В системе Фобос можно выделить следующие основные модули:
· Оперативное планирование и контроль
· Технологическая подготовка
· Директор
· Деймос
Кроме того, в системе Фобос значительное внимание уделено соответствию международному стандарту ISO-9000
Оперативное планирование и контроль
Модуль ФОБОС-ОПК является ядром интегрированной системы ФОБОС. Оперативное планирование и диспетчерский контроль прохождения заказов, осуществляется в системе посредством расчета оптимального производственного расписания. В основу расчета и управления расписанием положен математический оптимизационный аппарат, позволяющий моделировать 100 сценариев по 14 критериям.
Функциональность
· Формирование и коррекция оперативных производственных планов цеха с учетом имеющихся межоперационных заделов и текущего состояния станочной системы.
· Расчет производственного расписания загрузки оборудования по различным критериям (100 комбинаций из 14 критериев).
· Представление результатов расчета расписания в виде таблиц текущего состояния партий запуска, графиков обработки партий деталей и диаграмм загрузки оборудования.
· Формирование сменно-суточных заданий на рабочие места цеха.
· Формирование оперативных маршрутных карт по всем партиям запуска с контролем их прохождения по рабочим местам.
· Составление и автоматическая коррекция планово-учетного графика изготовления комплектов деталей с контролем готовности каждой партии запуска.
· Автоматизированный контроль за состоянием производственного процесса и имитационное моделирование материальных потоков в цехе (на участке). Расчет времени простоя оборудования и пролеживания деталей.
· Формирование рабочих нарядов на выполненные и текущие технологические операции, контроль процесса выдачи нарядов в соответствии с производственным расписанием.
· Печать внутрицеховых документов: сменно-суточные задания на рабочие места, оперативные маршрутные карты, рабочие наряды, планово-учетные графики изготовления изделий и пр.
Технологическая подготовка
Модуль Фобос-ТП решает задачи технологической подготовки и организации производства. В модуле реализовано автоматизированное рабочее место технолога-разработчика.
Функциональность:
· Формирование материальных карт на комплекты деталей (изготавливаемых, нормализованных, покупных), входящих в состав изделия.
· Создание технологических процессов (маршрутная технология) обработки детале-сборочных единиц с привязкой операций к имеющемуся в цехе оборудованию.
· Автоматизированное нормирование типовых технологических операций для основных видов механической обработки, заготовительных операций, операций, связанных с термической обработкой и нанесением покрытий.
· Включение в ТП операций, технологически связанных с другими деталями комплекта, например, механообработка в сборе.
· Формирование сводного списка технологических маршрутных карт с указанием суммарной трудоемкости по отдельным видам операций и расчетом суммарных затрат на весь комплект.
· Ведение архива технологических процессов и данных о типовых технологических операциях.
· Импорт чертежей и технологической информации из других систем САПР и ТПП.
Директор
Модуль Фобос-Директор в качестве модели представления данных о состоянии производственных заказов для руководителей различных уровней использует диаграмму Ишикавы. В литературе диаграмму Ишикавы, которая стала стандартом визуализации производственной информации во всем мире, часто именуют "рыбой качества".
Мониторинг прохождения производственных заказов, контроль работы отдельных участков производства, а также общий контроль над технологическими процессами и материальными потоками, являются важными компонентами системы управления производством и поэтому также нашли свое отражение в программном модуле системы Фобос-Директор.
Для визуализации производственной информации использована диаграмма Ишикавы. Диаграмма Ишикавы представляет собой эффективный и наглядный способ представления состояния производственного процесса для руководителей производств и его подразделений (в известном стандарте ISO 9000, регламентирующем требования, предъявляемые к качеству реализуемых на предприятии технологических процессов, диаграмма Ишикавы рассматривается как один из важных элементов).
Программный модуль позволяет контролировать в реальном времени ход выполнения работ над любым производственным заказом. Визуально все представлено в виде дерева (а точнее скелета рыбы), к ветвям которого крепятся ярлыки. Каждый ярлык может означать цех, при его детализации цех представляется в виде аналогичного дерева с ярлыками-участками, а участок разбивается далее на рабочие места вплоть до конкретного сотрудника. Через каждый цех одновременно может проходить несколько заказов. Для получения представления о состоянии процесса по работе над конкретным заказом, управляющий на экране дисплея выбирает интересующий его заказ, в результате чего ярлыки деревьев автоматически окрашиваются в разные цвета:
· серый данный объект (участок, рабочее место или сотрудник) не участвует в работе над заказом;
· зеленый работы идут согласно расписанию;
· желтый возможно возникли проблемы;
· красный возникла проблема, требующая коррекции. Это означает, что за 60% использованного времени выполнено 30% объема работы и программа не видит способов, благодаря которым при существующем ходе событий данный объект выполнит работу в срок это сигнал управляющему, что требуется вмешательство в производственный процесс.
Этот способ контроля хоть и представляется несколько тривиальным, но очень эффективен и давно широко используется во всем мире. Главной задачей здесь является правильная организация системы сбора и обработки информации.
Деймос
Деймос - модуль автоматизированного нормирования технологических операций
Данный модуль попереходного нормирования технологических операций на основе расчета режимов резания позволяет в подсистеме технологической подготовки по известным методикам определить нормы времени, обоснованно выбрать режущий инструмент, оснастку, средства измерения и вспомогательные материалы, необходимые для изготовления изделия. Модуль также является мощным профессиональным средством проектирования техпроцессов.
Стандарт ISO 9000
Cистема ФОБОС позволяет выполнить важнейшие требования стандарта ISO-9000 по наблюдаемости, идентифицируемости и управляемости технологических процессов и материальных потоков, т.е. мероприятий по созданию условий прозрачности производства.
В связи с предстоящим вступлением России в ВТО особенно актуальной стала задача сертификации отечественных машиностроительных предприятий в соответствии с действующими международными стандартами. В частности, обязательным условием выхода продукции предприятия на международный рынок является условие сертификации предприятия в соответствии со стандартом ISO-9000.
Общим термином ISO-9000 обозначают для краткости группу международных стандартов по управлению качеством производственных процессов и обеспечению качества, разработанных техническим комитетом ISO/TK 176 независимой организацией ISO. Стандарты ISO носят рекомендательный характер, однако документы серии ISO-9000 более чем в 90 странах мира приняты в качестве национальных стандартов.
В России в качестве ГОСТов утверждены в настоящее время стандарты ИСО-9001, 9002, 9003 и 100011-1,2,3, а Госстандарт России участвует в работе Международной организации по стандартизации, являясь национальным членом ISO.
При вступлении нашей страны во Всемирную торговую организацию (ВТО) большинство отечественных промышленных предприятий столкнется с существенной проблемой: дело в том, что с точки зрения нормативных актов стран ЕС, под поставщиком понимается предприятие, сертифицированное в соответствии со стандартом ISO-9000. Предприятия же, не имеющие соответствующего сертификата, будут вынуждены работать на рынках ЕС через посредников, т.е. будут значительно терять прибыль.
Одним из важнейших требований стандарта ISO-9000 является обеспечение наблюдаемости, идентифицируемости и управляемости технологических процессов и материальных потоков, т.е. мероприятий по созданию условий прозрачности производства. Именно эту задачу и решает интегрированная система ФОБОС, которая существенно превосходит по своим функциональным возможностям западные аналоги.
Интеграция с КИС
На рисунке показана схема интеграции системы Фобос с различными современными информационными системами предприятия
Клиенты
В настоящее время система Фобос внедрена на большом количестве заводов России и стран ближнего зарубежья, в Германии, Китае. Среди пользователей системы Фобос имеются такие крупные машиностроительные предприятия как
· Автомобильный завод им. Лихачева (АМО ЗИЛ) г. Москва
· Объединенные ремонтные мастерские СПб. Метрополитена г. Санкт-Петербург
· АО Производственное объединение "КВАРЦ" г. Н. Новгород
· Станкостроительный завод КРАСНЫЙ ПРОЛЕТАРИЙ г. Москва
· Завод Поршень (АО Тракторзапчасть) г. Харьков
· Гос. унитарное предприятие Завод им. Свердлова г. Дзержинск
· Гос. предприятия ПЛУТОН, САЛЮТ, ВЗЛЕТ г. Москва
· Уральский автомобильный завод (АО УралАЗ) г. Миасс
· Московский электромеханический завод ЗВИ (АО ЗВИ) г. Москва
· Автомобильный завод АЗЛК (ОАО Москвич) г. Москва
· Завод тяжелого станкостроения (АО Коломенский ЗТС) г. Коломна
· Машиностроительный завод ММЗ (АО МетровагонМаш) г. Мытищи
· Ремонтно-механический завод МАРС (АО Магнитогорский металлургический комбинат) г. Магнитогорск
· Малаховский механический завод (ГлавУглеМаш) г. Малаховка
· Машиностроительный завод МЕГОМ г. Витебск
· Московский монетный двор г. Москва
· Гаврилов-Ямский машиностроительный завод "АГАТ" г. Ярославль
