Роль ИПИ-технологий в современной промышленности

Любая страна, стремящаяся занять лидирующие позиции в мировой экономике, должна стремиться к повышению конкурентоспособности сво-ей продукции, инвестиционной привлекательности предприятий, обеспе-чению гарантированного уровня качества на всех стадиях жизненного цик-ла изделий, достижению технологической независимости в наиболее важ-ных областях промышленности, росту производства наукоемкой продук-ции.

Реализация перечисленных целей возможна только благодаря глу-бокой модернизации промышленности на основе использования современ-ных достижений науки и техники, новых информационных технологий. При этом должны учитываться основные тенденции развития современно-го производства, к которым можно отнести следующие:

• Облик изделия во все большей степени формируется исходя из требова-ний его будущего потребителя. Это относится не только к обеспечению определенного уровня качества в течение срока службы изделия, но и к стоимости владения им;

• Широко используется кооперация предприятий, при которой основная доля производства приходится на поставщиков, а головные предпри-ятия выполняют финишные операции и окончательную сборку изделия;

• Создание многих видов продукции происходит в рамках так называе-мых виртуальных предприятий. Под таким предприятием понимается неформальная структура, формируемая географически распределенны-ми независимыми партнерами, объединяемыми на основе информаци-онных технологий посредством компьютерных сетей на время выпол-нения совместного заказа;

• Специализация компаний-поставщиков по конструктивному и произ-водственно-технологическому принципу изменяется в сторону систем-ной специализации, при которой предприятие стремится про-давать оп-ределенную систему (например, пилотажно-навигационный комплекс) целиком, независимо от того, как она будет распределена на конечном изделии;

• Владельцы интеллектуальной собственности на производство изделий конкретной торговой марки (с ограничением по срокам и объемам вы-

пуска) переводят лицензионное производство на территории (и даже другие страны) с благоприятными экономическими условиями;

• Получает распространение так называемое риск-разделенное партнер-ство, которое предполагает участие в инвестировании создания продук-ции не только основного его производителя, но и партнеров – постав-щиков, и влечет за собой более равномерное распределение рисков (фи-нансовых, технических и пр.), что благоприятно сказывается на их фи-нансовых показателях;

• Прием специалистов на работу осуществляется на контрактной основе на период выполнения работ по конкретному проекту, при этом штат постоянных сотрудников компании имеет тенденцию к уменьшению. Для предприятий, выполняющих крупномасштабные и наукоемкие проекты, характеризующиеся многономенклатурностью изделий и дли-тельным циклом разработки, производства и эксплуатации, наиболее ак-туальна проблема организации совместной работы множества географиче-ски удаленных бизнес-партнеров, участвующих в проекте по созданию из-делия. При этом необходимо обеспечить интеграцию и совместное исполь-зование информации, порождаемой на всех этапах ЖЦИ, в рамках единого информационного пространства (ЕИП). Для решения этой задачи и пред-назначены ИПИ-технологии. Применение ИПИ-технологий является стра-тегическим направлением, следуя которому можно обеспечить рост конку-рентоспособности выпускаемой продукции и эффективности производст-ва.

По оценкам экспертов, эффективность производства, реализован-ного на базе ИПИ-технологий, примерно на 30-40 % выше эффективности традиционного производства. Внедрение ИПИ-технологий позволяет обес-печить сокращение:

• затрат на разработку и производство наукоемкой продукции – на 20-30%;

• затрат, связанных с браком и устранением дефектов продукции – на 15-20%;

• затрат в период эксплуатации продукции – на 20-25%;

• времени вывода новых образцов продукции на рынок – на 60-70%.

Мировой рынок полностью отторгает продукцию, не снабженную электронной документацией и не обладающую средствами интегрирован-ной логистической поддержки постпроизводственных стадий ЖЦ. Сегодня иностранные заказчики отечественной военно-технической продукции вы-двигают требования, удовлетворение которых невозможно без внедрения ИПИ-технологий:

• представление конструкторской и технологической документации в электронной форме;

• представление эксплуатационной и ремонтной документации в форме интерактивных электронных технических руководств (ИЭТР), снабжен-ных иллюстрированными электронными каталогами запасных частей и вспомогательных материалов и средствами дистанционного заказа зап-частей и материалов;

• организация системы интегрированной логистической поддержки изде-лий на постпризводственных стадиях ЖЦИ;

• наличие и функционирование электронной системы каталогизации про-дукции;

• наличие на предприятиях соответствующих требованиям стандартов ИСО 9000:2000 систем менеджмента качества и т.д. Таким образом, задача развития и внедрения ИПИ-технологий на промышленных предприятиях становится государственной проблемой, от решения которой зависит эффективность развития экономики в целом.

В США техническая политика в области ИПИ-технологий была сформулирована и реализована в 1980-1995 годах. Она была направлена на решение следующих задач:

• разработка и промышленная апробация программных систем, реали-зующих основные ИПИ-технологии: управление проектами, управление данными об изделии, управление конфигурацией изделия, управление изменениями производственных и организационных структур, управле-ние информационными потоками и потоками работ, управление качест-вом и др.;

• создание интегрированных информационных систем, обеспечивающих эффективное совместное функционирование созданных программных систем.

Важной составляющей технической политики по развитию указан-ных технологий являлась реализация пилотных проектов по внедрению от-дельных компонентов ИПИ-технологий. В результате выполнения пилот-ных проектов ведущими зарубежными корпорациями было разработано нормативно-правовое, научно-методическое и программно-техническое обеспечение для внедрения основных компонентов информационной под-держки ЖЦИ на предприятиях различных отраслей промышленности. Стоимость реализованных пилотных проектов составляла от 1 до 3 млрд. долл. США, при этом доля участия государства в финансировании пилот-ных проектов составляла, примерно, 40-50 % общего объема финансирова-ния.

В развитых странах координация деятельности в области внедрения ИПИ-технологий осуществляется рядом национальных и региональных ор-ганов (например, Американским управляющим промышленным комитетом в области ИПИ-технологий (US ISG), Промышленным советом Велико-британии в области ИПИ-технологий, Европейской промышленной груп-пой в области ИПИ-технологий, Промышленным форумом по ИПИ-технологий в Японии).

Для успешного решения проблемы развития ИПИ-технологий в США в 1985-1995 годах ежегодно выделялось более 1 млрд. долл. США, в том числе 500 - 600 млн. долл. США бюджетных средств. Государственная поддержка ведущих зарубежных компаний, участвовавших в выполнении работ, составляла до 30-40 % от суммарного объема средств, вложенных в развитие ИПИ-технологий, который за 1985-2000 г.г. составил более 40 млрд. долл. США.

Сопоставимые средства были израсходованы в 1990 - 2004 г.г. веду-щими корпорациями стран Евросоюза на развитие ИПИ-технологий. В по-следние годы в странах ЕС (Англия, Германия, Франция, Италия) ежегод-ное вложение бюджетных средств в рамках реализации межгосударствен-ных программ, направленных на развитие ИПИ-технологий, с целью обес-печения эффективной разработки, производства и эксплуатации новейших образцов военной техники, превышает 1 млрд. евро.

Развитие ИПИ-технологий осуществляется в направлении перехода промышленно развитых стран на новые международные стандарты управ-ления качеством, общие принципы электронного обмена информацией, единые формы и модели баз данных, унифицированные средства их пред-ставления в информационных системах, а также общих требований и рег-ламентов обеспечения информационной безопасности.

Несмотря на значительные вложения средств, остался еще целый ряд нерешенных или решенных не в полном объеме проблем в области ИПИ-технологий. Основными среди них являются следующие:

• Необходима более полная разработка нормативной базы по представле-нию конструкторской, технологической, производственной, логистиче-ской, эксплуатационной информации об изделии, данных о качестве. Наиболее проработанными можно считать стандарты серии ISO 10303 (STEP), касающиеся конструкторских данных об изделии и определяю-щие «нейтральный» формат их представления;

• Недостаточно полно и четко описаны, а следовательно, не формализо-ваны среда и процессы, происходящие на протяжении всего жизненного цикла изделия, и, как следствие, невозможность разработки средств, обеспечивающих имитационное моделирование этих процессов и сре-ды, в которой эти процессы протекают;

• Отсутствуют четкие границы функциональности программных систем, что затрудняет определение состава данных, создаваемых или преобра-зуемых в системе и передаваемых в/из нее;

• Имеются проблемы в интеграция функциональных программных сис-тем, на базе которых строятся интегрированные информационные сис-темы компаний. При этом появления универсального средства интегра-ции информации в ближайшее время ожидать не приходится из-за от-сутствия общепринятой нормативной базы по структуре, составу и фор-ме представления большей части информации об изделии. Однако, отдельные крупные зарубежные компании (Airbus Ind., Boeing, BAE Systems и др.) создали интегрированные информационные системы (ИИС), реализующие единые информационные пространства в соответствии с требованиями стандартов в области CALS. Это позволило компаниям добиться реальных конкурентных преимуществ на рынке. Бла-годаря цифровому представлению информации о выпускаемых изделиях и реально-временному доступу к его полному электронному описанию стало возможным:

• создание изделий с заданной стоимостью владения (проектирование под заданную стоимость, непрерывное снижение издержек при серийном производстве продукции и в процессе послепродажной поддержки) пу-тем многократно повторяемого (итерационного) процесса конструк-тивно-технологического проектирования изделия. Процесс заключается в формировании альтернативных проектных решений, их анализе на ос-нове моделирования последствий принимаемых решений (ERP система, в этом случае, выступает в качестве источника информации о запасах, фактических сроках выполнения заказов, узких местах в производстве и т.д.) и выборе оптимального проектного решения исходя из заданных требований,

• совпадение значений заявленных технических характеристик продук-ции и фактически реализуемых в процессе эксплуатации,

• обеспечение стабильного уровня качества продукции,

• выпуск продукции к определенному сроку.

Так, например, компания Airbus Ind. в процессе создания самолета А380 за 3,5 года проанализировала 18 различных вариантов реализации самолета с полным бюджетированием средств, необходимых для его соз-дания. Выбор оптимального проектного решения, удовлетворяющего не только требованиям по заявленным техническим характеристикам, но и по стоимости владения самолетом, стал возможен только благодаря использо-ванию интегрированной информационной системы (ИИС), обеспечившей возможность моделирования процессов на всех этапах жизненного цикла

самолета – от концепции создания самолета, его проектирования и испы-таний, до изготовления и сервисного обслуживания на этапе эксплуатации.

В странах НАТО необходимым условием получения заказов по раз-работке и производству новейшей военной техники является внедрение ИИС компании, реализующей основные принципы и технологии ИПИ, ко-торые обеспечивают гарантированно высокий уровень эффективности про-цессов разработки, производства и эксплуатации продукции. В том числе, ИИС реализует эффективно действующую систему менеджмента качества, обеспечивающую решение задач ретроспективного, текущего и прогноз-ного анализа причин и стоимости устранения дефектов и отказов элемен-тов, деталей, комплектующих изделий, узлов каждого изделия и продук-ции в целом на всех этапах ее жизненного цикла. ИИС, в состав кото-рой входит система класса ERP, позволяет государственному заказчику контролировать эффективность расходования бюджетных средств в рамках государственного оборонного заказа или закупок для федеральных госу-дарственных нужд.

В сложившейся ситуации западные компании, внедрившие ИИС, вы-двигают довольно жесткие требования при выборе партнеров – поставщи-ков комплектующих узлов и деталей. Эти требования специфичны для ка-ждой компании, так как продиктованы конкретной реализацией ИИС, вхо-дящими в ее состав программными системами и даже версиями этих сис-тем. Однако эти требования можно считать объективными, если учесть что использование поставщиками тех же программных (и технических) средств решает проблему интеграции и обеспечивает возможность инфор-мационного взаимодействия между партнерами в реальном масштабе вре-мени. Неудовлетворение предъявляемых со стороны крупных компаний требований по применению отдельных программных средств, а порой по внедрению фрагментов ИИС, является причиной наблюдающегося в на-стоящее время процесса вытеснения ряда компаний с рынка.

Очевидно, что обязательным условием вхождения отечественных промышленных предприятий в международную кооперацию является при-менение тех же программных систем, разработанных в соответствии с нормативной базой CALS/ИПИ, что и в головной компании – производи-теле продукта.

Основные проблемы развития ИПИ-технологий в отечественной промышленности. В настоящее время отечественная промышленность в целом существенно уступает западной в области внедрения ИПИ-технологий. Это отставание выражается в следующем:

• Работы по внедрению ИПИ-технологий находятся в начальной стадии и проводятся медленно, без должной координации. При этом данные ра-боты проводятся на основе накопленного опыта в области автоматиза-

ции прежде всего в оборонном комплексе и в сфере создания наукоем-кой продукции, с учетом использования нормативной базы отечествен-ных стандартов ЕСКД, ЕСТД, и т.д.

• Традиционно сложившееся разделение КБ и серийных производств (в отличие от западных компаний, где объединены проектные и производ-ственные структуры) привело к тому, что:

o Организация работ по конструкторско-технологической подго-товке производства (постановке изделия на производство) мало-эффективна;

o Автоматизация процессов осуществляется фрагментарно как в КБ, так и на предприятиях;

o Отсутствует инфраструктура, объединяющая все организации, участвующие в проектировании и изготовлении изделия, а значит, нет среды для создания ИИС, реализующей ИПИ-технологии.

• На предприятии одновременно находятся в изготовлении изделия, спро-ектированные как традиционным способом (чертежи), так и с помощью различных CAD-систем. Разработка маршрутно-операционных техно-логических процессов осуществляется вручную или с использованием отечественных САПР ТП. При разработке управляющих программ для оборудования с ЧПУ применяются и западные, и отечественные CAM-системы. Механическая обработка деталей производится как на универ-сальном оборудовании, так и на оборудовании с ЧПУ. Измерения и контроль осуществляются по шаблонам, с помощью ручного инстру-мента, и лишь иногда – с помощью контрольно-измерительных машин (КИМ).

• Практически не используются автоматизированные системы управле-ния дискретными производственными процессами, в связи с чем, от-сутствует текущая информация о ходе производства, состоянии обору-дования, инструмента, технологической оснастки, данные контроля ка-чества продукции. Нет возможности оперативно корректировать произ-водственный план в случае возникновения нештатных ситуаций и воз-можных отклонений, а также нет возможности влиять на качество вы-пускаемой продукции.

• Системы менеджмента качества (СМК) существуют на предприятиях, в том числе на предприятиях оборонно-промышленного комплекса. (ОПК), формально в виде комплекта документов, соответствующих требованиям стандартов ИСО серии 9000. Об оценке эффективности действия таких СМК свидетельствует тот факт, что лишь менее 3% предприятий ОПК имеют сертификаты на СМК, признаваемые на внешнем рынке.

• Имеется ряд существенных недостатков в системе ценообразования но-вой продукции, в частности, используется устаревшая нормативная ба-за, не отражающая существующий научно-технический потенциал и со-временные метода хозяйствования, имеет место значительное расхож-дение плановых затрат с фактическими затратами на создание новых изделий и др.

• Практически повсеместно, как в КБ так и на производстве, прервана преемственность поколений инженерного персонала (конструкторов, технологов, системных аналитиков, прикладных программистов и др.). Остро ощущается нехватка квалифицированных специалистов на боль-шинстве предприятий.

• Отсутствует опыт послепродажного обеспечения эксплуатации сложной техники на базе логистических информационных систем и в соответст-вии с международными стандартами.

• Имеет место общее отставание в процессах компьютеризации хозяйст-венной, производственной и коммерческой деятельности. По экспертным оценкам, подавляющее большинство промышленных предприятий разрабатывает и производит продукцию, используя традици-онные технологии и морально устаревшее производственное оборудова-ние.

Переход от традиционных технологий к информационной поддерж-ке процессов ЖЦИ предполагает осуществление технического перевоору-жения промышленности, т.е. оснащение предприятий современным техно-логическим оборудованием (станками с ЧПУ, контрольно-измерительными машинами и др.). Тем самым создается материальный базис для внедрения современных информационных технологий в процесс производства изде-лий, включая управление качеством (обеспечение стабильного гарантиро-ванного уровня качества продукции). Следует отметить, что новое техно-логическое оборудование практически сразу (через 2-3 месяца) обеспечи-вает отдачу денежных средств, вложенных в его приобретение. В то же время освоение и внедрение ИПИ-технологий требует значительных вре-менных затрат, наличия квалифицированных кадров и невозможно без зна-чительных инвестиций.

Несмотря на то, что объем российского рынка в области ИПИ-технологий в настоящее время составляет сотни миллионов долларов, а в ближайшие годы будет наблюдаться его дальнейший рост (как минимум на порядок), эти вложения на 2 – 3 порядка ниже тех средств, которые уже затрачены США на развитие CALS (ИПИ) технологий.

Для внедрения ИИС и получения синергетического эффекта от со-вместного использования систем, входящих в ее состав и реализующих ос-новные ИПИ-технологии, необходимо выполнить значительный комплекс

в области информационных технологий и программы его технического пе-ревооружения до создания проекта ИИС с учетом имеющихся на предпри-ятии систем автоматизации; приобретения необходимых для реализации ИИС программно-технических средств, их освоения, адаптации, обучения персонала и ввода ИИС в промышленную эксплуатацию.

В сложившихся условиях особо актуальной становится проблема разработки и реализации государственной технической политики, направ-ленной на концентрацию интеллектуальных ресурсов и финансовых средств, выделяемых на развитие ИПИ-технологий.

Дата добавления: 2014-01-20