Опыт внедрения интегрированных систем управления на промышленных предприятиях: построение ERP-системы на базе Microsoft Axapta, интеграция с системами CAD/CAM и PDM

Одной из основных задач внедрения на промышленных предприятиях ERP-систем является производственное планирование. Для успешного решения этой задачи ERP-система должна оперировать определенным объемом нормативно-справочной информации, без которой планирование либо будет неэффективным, либо не сможет осуществляться вовсе. Эту информацию условно можно разделить на два больших блока - блок данных, связанных с конструкторско-технологической подготовкой производства и блок данных, связанных с управлением материальными потоками. Для решения задач управления материальными потоками используются входящие в любую ERP-систему модули логистического контура, такие как "Управление закупками", "Управление запасами", "Заказы", "Закупки", "Склад" и т.д. Их возможностей, как правило, достаточно для того, чтобы полностью удовлетворить потребности предприятия в управлении движением материалов, их закупкой и хранением.

Задачи, связанные с формированием нормативных данных для конструкторской и технологической подготовки производства более сложны, так как для подготовки этих данных возможностей только ERP-системы недостаточно.

Для более глубокого понимания проблем, связанных с подготовкой этого блока данных, рассмотрим их более подробно.

Основой данных для подготовки производства является конструкция изделия. Этап конструирования является одним из важнейших этапов проектирования изделия. На этом этапе формируется не только концептуальный облик будущего изделия, но и создаются математически точные геометрические модели, как всего изделия в целом, так и отдельных его деталей. На этом же этапе создаются спецификации - по сути, описание состава изделия, нормы расхода материалов, необходимых для производства, применяемость этих материалов (указание конструктора какие материалы можно использовать при производстве) и т.д. Разработка конструкции изделия выполняется с помощью специализированных пакетов автоматизированного проектирования - CAD-систем.

В зависимости от функциональной полноты и сложности решаемых задач все CAD-системы можно разделить на три уровня. На нижнем уровне находятся системы 2-х мерного моделирования, средний уровень занимают системы, решающие задачи по созданию относительно несложных трехмерных геометрических моделей. И, наконец, на верхнем уровне расположены наиболее мощные и сложные пакеты 3-х мерного моделирования.

Однако программное обеспечение для автоматизированного проектирования должно удовлетворять не только требованиям функциональной полноты. При выборе таких систем внимание обращается на возможность программного обеспечения учитывать специфику задач, решаемых на каждом рабочем месте. В результате вместо одной универсальной системы на предприятиях используется множество строго специализированных пакетов, разработанных в соответствии с этими задачами. Это можно проиллюстрировать следующим примером: в основе конструирования изделий машиностроения лежит объемное моделирование. Для создания объемных моделей можно использовать методы твердотельного либо поверхностного моделирования (и соответствующие CAD-системы). Для разработки большинства деталей и узлов машиностроительных изделий достаточно использовать твердотельное моделирование, однако некоторые задачи, например проектирование сложных поверхностей, таких, как изделия, изготовляемые штамповкой или поверхности деталей внешнего вида (самолеты, автомобили, бытовая техника) могут быть решены только с использованием поверхностного моделирования.

Итак, мы определили, что для разработки конструкции изделия предприятие должно использовать как минимум несколько различных систем проектирования. Но, кроме задач разработки конструкции предприятию необходимо решать и другие задачи, связанные с разработкой, например, проектировать разводку для печатных плат (если в изделие входят электронные компоненты), проектировать изделия из листового металла, выполнять инженерный анализ конструкции и т.д. Эти задачи также решаются с помощью соответствующих CAD-систем.

Так у нас возникает первая проблема - проблема интеграции различных CAD-систем предприятия между собой.

Второй важной составляющей для формирования нормативной базы, необходимой для производственного планирования, является технологическая подготовка производства. На этом этапе решаются такие задачи, как разработка технологии изготовления изделия, включающая в себя разработку технологических маршрутов, их операций и технологических переходов, проектирование необходимой оснастки (для этого технологи также используют CAD-системы), расчет режимов резания для инструментов, подготовка управляющих программ для станков с ЧПУ.

Задачи разработки технологических маршрутов решаются с помощью специализированных систем – САПРов проектирования техпроцессов. Для разработки управляющих программ для станков с ЧПУ и расчета режимов резания также используются специализированные программные пакеты.

Так возникает вторая проблема – проблема интеграции САПРов подготовки техпроцессов и специализированных технологических систем.

Также нельзя не сказать несколько слов об еще одной проблеме, связанной с разработкой конструкции и технологи изделия. Это проблема документооборота. Для каждого разрабатываемого изделия в целом и для составляющих его узлов и деталей выпускается огромное количество различных документов, кроме собственно чертежей – спецификации, ведомости материалов и комплектующих, специфицированные нормы расхода материалов и т.д. Еще большее количество документов связано с технологической подготовкой – эскизы и чертежи оснастки, маршрутные и операционные карты, расчеты режимов резания, управляющие программы для станков с ЧПУ и т.д. По статистике на один конструкторский документ, например, лист чертежа формата А4 может приходиться до 15 листов технологической документации. В случае изменения конструкции или технологии изготовления выпускаются извещения об изменении, разрешения на замену материалов или на временное отступление от нормативной документации. На среднем машиностроительном предприятии количество таких извещений может доходить до 50 и более в день. Понятно, что даже при небольшой номенклатуре выпускаемой продукции объем конструкторской и технологической документации очень велик. Сейчас конструктор и технолог до 35% своего рабочего времени вынуждены тратить на поиск в архивах необходимой документации и ее обработку. Еще примерно 20% времени тратится на ожидание запрошенной документации, ее копирование, доставку и т.д. На крупных машиностроительных предприятиях, где изделие может состоять из тысячи и более компонентов проблема стоит еще острее.

В то же время, в современной высоко конкурентной среде скорость разработки и вывода на рынок новых продуктов является одни из ключевых факторов успеха для предприятия.

Ответом производителей программного обеспечения на обсуждавшиеся выше проблемы стали появившиеся в начале 90-х системы управления данными об изделии – PDM-системы.

Основные задачи PDM-систем это структурирование всей информации об изделии, управление конструкторским документооборотом, ведение архива конструкторской и технологической документации и. конечно, интеграция с CAD-системами и системами технологического проектирования. PDM-система на предприятии является, по сути, центром интегрированной системы управления, связующим звеном между всеми системами в корпоративной среде предприятия. Использование PDM-систем позволяет решить не только проблемы, связанные с документооборотом предприятия. Одним из важнейших преимуществ использования PDM-системы является возможность формирования на предприятии непротиворечивой базы нормативно-справочной информации и поддержки ее в актуальном состоянии.

Использование PDM также решает обозначенные выше задачи интеграции различных CAD-систем и систем технологического проектирования между собой. Большинство современных PDM-систем имеет интерфейсы к CAD-системам практически всех ведущих поставщиков (необходимо заметить, что именно наличие интерфейсов к тем или иным CAD-системам во многом определяет стоимость решения на базе PDM).

Здесь хотелось бы сказать следующее, в последнее время в прессе появилось достаточно много сообщений об интеграции ERP-систем с различными CAD-системами напрямую. При этом много пишется о выгодах, получаемых от такой интеграции. По мнению автора, такая интеграция на самом деле малоэффективна. Как уже отмечалось выше, ни одно предприятие не решает задач конструкторской подготовки с помощью какой-то одной CAD-системы, это означает, что необходимо интегрировать ERP-систему со всеми конструкторскими пакетами, установленными на предприятии, для того, чтобы ERP-система могла оперировать всем объемом информации, порождаемой в этих системах. Это достаточно дорого, сложно в администрировании, и мало эффективно, так как проблемы поддержки нормативной базы в актуальном состоянии по-прежнему не решаются. Единственный видимый эффект от такой интеграции это ускорение ввода в ERP-систему ограниченного набора данных, например состава изделия, которое разрабатывается с помощью конкретной CAD-системы.

Неудивительно, что ведущие поставщики ERP-систем в последнее время уделяют все большее внимание вопросам интеграции с PDM, так как только такая интеграция может обеспечить ERP-систему актуальной нормативной информацией для планирования и существенно сократить избыточность данных и затраты времени на передачу изделий из разработки в производство.

Для решения задачи интеграции ERP и PDM организацией ISO в середине 90-х годов был разработан набор стандартов ISO 10303 STEP, включающий в себя различные прикладные протоколы интеграции, язык разработки Express для описания моделей данных, механизмы тестирования и т.д. Был разработан целый ряд продуктов для технического обеспечения стандарта, получивших название STEP-средств, куда входили редакторы, компиляторы, конверторы и т.д., связанные с языком Express. Поддержка этого стандарта производителями CAD, ERP и PDM систем могла бы существенно облегчить проблемы интеграции приложений между собой. Однако, несмотря на все усилия ISO стандарт, по целому ряду причин, не получил широкого распространения и сегодня на рынке не так много систем, поддерживающих интеграцию с его помощью.

На Западе предпринимаются попытки использовать для интеграции становящиеся все более популярными в последнее время специализированные системы класса EAI – Enterprise Application Integration. Примерами таких систем могут служить Microsoft BizTalk или BEA WebLogic. Однако такие решения достаточно сложны и дороги и пока не получили широкого распространения.

В основном, по крайней мере, на известных автору проектах, интеграция выполняется двумя путями – либо с помощью API, либо с помощью файлов экспорта/импорта данных.

Использование API более технологично и позволяет добиться более тесной интеграции систем, однако имеет ряд ограничений. Прежде всего, существует сильная привязка разработанного интерфейса к конкретным версиям продуктов, которые интегрируются между собой. Даже незначительные изменения в структуре данных одного из интегрируемых продуктов могут потребовать переработки интерфейсов. Кроме того, для разработки интерфейсов необходимы достаточно серьезные знания в программировании.

Использование файлов экспорта/импорта для интеграции, хотя и менее технологично, тем не менее, в ряде случаев обеспечивает более гибкий подход и не требует столь глубоких знаний в программировании, как при использовании API. Наверное, поэтому большинство проектов по интеграции выполняется именно таким способом.

Для иллюстрации подобного подхода к интеграции рассмотрим разработанный компаниями АНД Проджект и Аскон модуль интеграции ERP и PDM систем, разработанный в рамках реализации проекта построения комплексной системы управления на одном из крупных российских машиностроительных предприятий – ОАО "Техприбор".

В качестве PDM-системы на предприятии была выбрана система PartyPLUS, которая интегрирована с приложениями для конструкторской и технологической подготовки производства – CAD-системами "Компас 3D" и "Компас График", в которых ведется основная работа по разработке конструкции изделий, системой проектирования технологических процессов "Компас Автопроект", системой подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ "Гемма 3D".

Кроме того, на предприятии активно используются такие продукты, как AutoCad 2000 для оформления чертежей, Simatron для проектирования оснастки и подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ, PCAD 2000 для проектирования печатных плат и т.д. Все эти продукты также полностью интегрированы с PDM-системой.

В качестве ERP-системы предприятие использует систему Microsoft Business Solutions-Axapta, поставщиком которой стала компания АНД Проджект.

Для интеграции двух систем специалистами АНД Проджект и Аскон был разработан специальный модуль интеграции, который обеспечивает передачу нормативно-справочной информации из PDM-системы PartyPlus в ERP-систему. Передача данных осуществляется с помощью файлов импорта\экспорта. Набор данных, которыми оперирует система PartyPLUS существенно больше, чем тот, который необходим ERP-системе для реализации функций планирования и управления производством. ERP-системе нужны только состав изделия, нормы расхода материалов, состав технологических маршрутов с перечнем операций и рабочих центров и времена их выполнения. Все остальные данные, такие как различные атрибуты изделий, узлов и деталей, версии документов и прочее, с чем работает PDM, является для нее излишней. Разработанный специалистами компаний-партнеров модуль интеграции осуществляет не только выгрузку данных из одной системы и загрузку их в другую, но и их преобразование в необходимые форматы.

Схема работы модуля выглядит следующим образом. Из PDM-системы PartyPLUS извлекаются необходимые данные (номенклатурные единицы, версии спецификаций, состав спецификаций, технологические операции, рабочие центры, версии маршрутов, маршруты), которые с помощью модуля интеграции преобразуются в формат файлов экспорта, затем файлы экспорта преобразуются в формат, понимаемый ERP-системой Axapta, при этом происходит удаление излишней информации, и затем импортируются в ERP-систему.

Из ERP-системы в PDM передаются для синхронизации данных справочники материалов, оборудования, единиц измерения, при этом механизм работы модуля интеграции аналогичен описанному выше.

Кроме передачи нормативных данных о новых изделиях модуль интеграцию отвечает за реализацию еще одной задачи – обработку извещений. Как только конструктор или технолог регистрирует в PDM-систем извещение о изменении состава изделия, изменении технологического маршрута и т.д. они немедленно передаются в ERP-систему в виде новых версий спецификаций и технологических маршрутов. Реализация этого механизма стала возможна во много благодаря мощным функциям управления версиями спецификаций и маршрутов, реализованным в системе Axapta.

Необходимо отметить, что работы по внедрению PDM-системы PartyPLUS и ERP-системы Microsoft Business Solutions-Axapta с самого начала планировались и выполнялись одновременно, в рамках единого проекта по созданию комплексной системы управления. Специалистами АНД Проджект и Аскон, совместно с сотрудниками завода была проведена огромная работа по выверке нормативной базы предприятия, формированию справочников и архивов в PDM-системе, изменению существующих бизнес-процессов в части ведения нормативной базы предприятия.

Разработанное решение по интеграции уже больше года находится в промышленной эксплуатации, причем обмен данными происходит в режиме реального времени, например от момента появления извещения в PDM-системе до передачи его в ERP-систему Axapta проходит менее минуты. Это одно из немногих реально работающих сегодня в России решений такого уровня.

Использование модуля интеграции позволяет создать на предприятии единую информационную среду, обеспечивающую реализацию концепции CALS (Continuous Acquisition and Life Cycle Support - непрерывность поставок и поддержки жизненного цикла продукции), т.е. дает предприятию возможность управлять замкнутым производственным циклом, включающим в себя, подготовку производства, его планирование и оперативное управление.

Кроме системы PartyPlus специалисты АНД Проджект и Аскон, используя отработанные технологии, выполнили работы по интеграции ERP-системы Microsoft Business Solutions-Axapta с новейшей разработкой компании Аскон – системой Лоцман:PLM.

Накопленный в ходе реализации этого проекта опыт используется компанией АНД Проджект и на других проектах, в частности на Вятско-Полянском машиностроительном заводе "Молот", в компании "Элтехника", на других проектах, где также ведутся работы по построению комплексных интегрированных систем управления.

Автоматизация системы управления техническим обслуживанием и ремонтами на предприятии на базе EAM системы iMaint

Управление основными фондами (Enterprise Asset Management или EAM) – это методология, основной целью которой является поддержание рабочей готовности производственных активов за счет оптимизации технического обслуживания, ремонтов, материально-технического снабжения и использования трудовых ресурсов. Появление и развитие EAM-методологи и выделение класса специализированных решений для управления основными фондами является вполне закономерным. Особенно это актуально для капиталоемких предприятий, для которых поддержка основных производственных фондов в структуре затрат занимает значительную часть (до 80%).

iMaint – это EAM система (Enterprise Asset Management), автоматизирующая процессы управления профилактическим обслуживанием и ремонтами на предприятии. Система iMaint разработана американской компанией DP Solutions, Inc.(DPSI) – одним из мировых лидеров на рынке управления основными фондами. Компания АНД Проджект является официальным дистрибьютором DPSI на территории России, стран СНГ и Балтии и несет ответственность за локализацию, продвижение, внедрение и поддержку системы iMaint.

Результатом внедрения iMaint является снижение себестоимости производимой продукции и увеличение ресурса оборудования. Таким образом, основной эффект внедрения iMaint – это повышение прибыльности предприятия за счет снижения издержек на техническое обслуживание и ремонты.

Современное IT решение для автоматизации планирования производства. Система FINeCHAIN Manufacturing planning Suite

Работа на рынках, где процессы производства занимают много времени и включают множество операций требует "видения" среднесрочной и долгосрочной перспективы, чтобы справляться с пиками неравномерной работы. Необходимо анализировать и оптимизировать, чтобы обеспечить баланс между загруженностью и мощностью производства и улучшить обслуживание заказчиков.

В условиях современного глобального рынка производители должны принимать решения быстро и точно. Система FINECHAIN Manufacturing Planning Suite предназначена для составления расширенных планов и графиков производства, а также для всего комплекса задач, связанных с производственным планированием. Компания "АНД Проджект" - дистрибьютор системы FINeCHAIN Manufacturing Planning Suite в России, странах СНГ и Балтии.