Мархасин М.Л.
advertisement
Наш опыт: Инженерный консалтинг Компьютерная симуляция сложных технологических процессов в автомобильной промышленности Разработка технических проектов и интегрированных информационных систем, а также специализированного ПО для поддержки CAD/CAE/PDM систем Наши Партнеры: Наши проекты за последние 10 лет на территории СНГ: - 20 лет на рынке услуг - Учет специфики СНГ Экономическая эффективность внедрения информационно-коммуникационных технологий (Information and Communication technology ICT) • Автоматизация бизнеспроцессов В соответствии с современными требованиями информационный менеджмент должен искать и определять эффективность ICT более расширенно, существует дерево трех основных типов эффективности относящихся к ICT. • Снижение издержек подготовки производства и себестоимости продукции • Управление информационными рисками Информационно-интегрированная система ICT должна включать: 1. Повышение эффективности взаимодействия между бизнес менеджментом и пользователями информационной системы, обеспечиваемых интегрированной системой управления качеством 2. Систему управления информационными технологиями обеспечивающую эффективность всех операций внутри информационно-интегрированной системы и поддержка сокращения расходов 3. Систему защиты информации обеспечивающую контроль информационной безопасности и предотвращение возможных рисков, связанных с информационной безопасностью. Компоненты эффективности современных информационно-интегрированных систем • Система управления качеством ISO 8402 ISO 9001 • Система управления информационными технологиями ISO 9000 ISO 17799 • Система защиты информации ISO/IEC 24743 ISO/IEC 18044 ISO/IEC 24742 Аутсорсинг инженерных услуг в современном автомобилестроении, как компонент ICT Создание и внедрение новых информационных технологий Главная цель: Сокращение сроков подготовки производства (наладки) и себестоимости выпускаемой продукции Как это реализовать? Заказчик Design детали MAGNA International (Австрия-Канада) Documen второй в мире -tation производитель компонентов после BOSCH AG ПредприятиеКонсалтинговая изготовитель компания (США) (Китай) Analyze Optimization Simulation Manufacturing Что для этого нужно? CAD/CAE/PDM продукты Стандарты, описывающие поддержку всех бизнес-процессов ICT Виртуальные модели оптимизированных продуктов, разработанные с учетом специфики предприятия Пример проектирования распределенной интегрированной системы и оценка ее эффективности: снижение времени наладки и стоимости запуска новых технологических линий в штамповочных подразделениях автомобильных корпораций Как правило, штампы последовательного действия ввиду своей сложности требуют длительной и трудоёмкой процедуры отладки перед запуском. Часто необходимо перепроектирование или дополнительная механическая обработка элементов штампа для того, чтобы исключить удары, возникающие при запуске трансферной линии. Ошибки геометрии и кинематики штампов последовательного действия приводят к задержкам выпуска готовой продукции и вынужденному снижению скорости работы прессового оборудования: представьте насколько снижается продуктивность трансферной линии при изменении скорости работы пресса с 30 ударов в секунду до 25. По заказу компании MAGNA нами была разработана концепция распределенной информационно-интегрированной системы симуляции кинематики, а также расчет эффективности ее внедрения, основанный на ее опытной эксплуатации. Экономическая эффективность системы была одобрена компанией MAGNA и система была включена в стандартный бизнес процесс подготовки производства. Статистика ошибок проектирования и оценка экономической эффективности (время стоимостных затрат) За период 2010 – октябрь 2012 года было выполнено 315 работ по моделированию кинематики штампов последовательного действия. В среднем на каждый штамп приходится в среднем по 9.5 ошибок. Из них: Ошибки проектирования пресса – 4.6 ошибок на штамп Ошибки, связанные с траекториями движения – 1.4 ошибок на штамп Проблемы, вызванные малой скоростью работы пресса – 3.5 ошибки на штамп Типы ошибок (1): 1) Ошибки проектирования пресса. Примером такого рода ошибок является некорректное расположение направляющих (gages), пересекающих точки подхвата продукта. Это может привести к ударам с захватным устройством (гриппером) или недостаточному зазору. Исправление такого рода ошибок предполагает обеспечение допустимого зазора за счет выреза соответствующих полостей (карманов) в деталях штампа. Потери времени на исправления такого вида ошибок: • Простой прессового оборудования – от ½ до 1 дня • Работы, связанные со сборкой-разборкой штампа – 4 часа • Вырез карманов для захватов – 6 часов • Изменение положения направляющих – 3 часа • Пробные пуски – 2 часа 130 mm Типы ошибок (2): 2) Ошибки, связанные с траекториями движения. Указанные ошибки возникают из-за пересечения траекторий движения, что приводит к появлению сглаженных участков (зависит от скорости работы пресса). Как правило, это приводит к ударам или недостаточному зазору между рабочими элементами. 1400 1200 RAM LIFT CLAMP PITCH 1000 800 600 400 Потери времени на исправления такого вида ошибок: 200 0 0 • • • • • • • Простой прессового оборудования – 1.5 дня Работы, связанные со сборкой-разборкой штампа – 4 часа Обработка плиты штампа– 12 часов Настройка пресса – 3 часа Изменение расположения направляющих – 3 часа Пробные пуски – 4 часа 50 100 150 200 250 300 350 Типы ошибок (3): 3) Неправильная скорость работы пресса и недостаточные амплитуды основных движений промышленных роботов Величина подъема (Lift) или разведения захватов (Clamp) слишком мала для того, чтобы исключить соударение движущихся элементов штампа с пробойниками (направляющими, стоп-блоками, и т.п.) или непосредственно с литьем пресса. Исправление таких ошибок предполагает увеличение скорости работы пресса, либо за счет выполнения канавок для беспрепятственного прохождения захватов. Потери времени на исправления такого вида ошибок: • Простой прессового оборудования– 1.5 дня • Обработка плиты штампа – 12 часов • Изменение расположения направляющих – 3 часа • Пробные пуски– 4 часа Статистика ошибок проектирования и оценка экономической эффективности (временно-стоимостных затрат) C учетом того, что описанные выше ошибки проектирования штампов последовательного действия не были бы исправлены на стадии их проектирования, можно оценить средние потери времени, приходящиеся на их исправления на каждый отдельно взятый штамп: Простой прессового оборудования – 7 дней Работы, связанные со сборкой-разборкой штампа – 4 часа Механическая обработка поверхностей штампа – 44 часа Другие работы (отладка) – 28 часов Пробные пуски – 29 часов *) Предположения принятые при оценке: наличие 2-х обрабатывающих центров с ЧПУ и 2 человек обслуживающего персонала (наладчиков прессового оборудования) Если перемножить это время на стоимость человеко-часов можно в первом приближении оценить экономическую эффективность предлагаемых нашей компанией решений, даже если не учитывать упущенную прибыль от простоя производства. Важное замечание: Приведенные расчеты не учитывают преимущества связанные с оптимальной работой трансферной линии для конкретного пресса и скорости его работы. Противоречия между традиционными бизнес процессами на автомобильных предприятиях СНГ и современными информационными технологиями Современные информационные технологии стремятся к глобализации всех процессов, в то время как традиционные бизнес процессы на Предприятиях постсоветского пространства стремятся к все большему сепарированию и разделению сфер ответственности внутри Предприятия. Отсутствие единой информационной управляемости бизнес-процессов среды и Рассмотрим вытекающие из этого проблемы и возможные пути их решения через реструктуризацию этих процессов Проблема последовательного инжиниринга на примере проектирования трансмиссии Проблема 1 Разрыв в цепочке: конструктор трансмиссии – конструктор инструмента – изготовление инструмента – производство зубчатых колёс – контроль качества зубчатых колёс Проблема 2 Изготавливаем не то, что проектировали, и не проектируем того, что могли бы изготовить Проблема 3 Освоение новых трансмиссий в приемлемые для рынка сроки становится нереальным Подход к инжинирингу в масштабах предприятия Процесс инжиниринга «через стену» В процессе промышленной революции 60х-80х технологии становились все более сложными, что привело к узкой специализации и дифференциации процесса НИОКР. Эра мастеров уступила место эре специалистов. Большие компании пришли к созданию соответствующих отделов и подразделений. Процесс создания нового изделия тех пор может быть представлен в виде линейной последовательной схемы: Маркетинг Исследо вания Проекти рование Подготовка производства и производство Продажи Каждое подразделение работает до момента получения определенного окончательного результата, и только после этого передают результаты своей работы, как исходные данные для работы смежного подразделения. Сам по себе такой принцип организации работы не плох, но как только возникает необходимость осуществления обратной связи между подразделениями, рассмотренный выше бизнес-процесс превращается в большой тормоз: Маркетинг НИР Проекти рование Подготовка Произво производства и дство производство Продажи Природа потока изменений в процесс разработки «через стену»: Маркетинг определяет новые требования Инженерные подразделения разрабатывает технологии, которые в итоге оказываются слишком дорогими или сложными для реализации Конструкторы создают КД по которой сложно и дорого произвести изделие После многочисленных изменений, которые неизбежно возникают при разрешении противоречий между подразделениями, конечный продукт не удовлетворяет требования рынка или его серийное производство становиться нерентабельным. Принципы альтернативного перекрестного инжиниринга был разработан в начале 90-х для решения этой проблемы и очень быстро стал стандартом для автомобильной промышленности. Проведение изменений в документах – 70..90% рабочего времени Новые технические требования Конструкторские изменения Извещение об изменении Новые условия производства Технологические изменения Причины изменений: Конструкторские изменения: модификации, направленные на устранение выявленных в процессе эксплуатации недостатков изделия; изменения для снижения себестоимости; изменения для повышения технологичности. Технологические изменения: смена парка оборудования, переход на закупку иных исходных материалов, внедрение ресурсосберегающих технологий, применение нового режущего инструмента и др. Количество изменений в проекте во времени Стоимость изменений в проекте Процесс разработки «через стену» на примере проекта нового двигателя компании Caterpillar (конец 80-х) 1. 2. 3. 4. 5. Первоначальная оценка проекта отделами маркетинга и управления Главный конструктор компании Бэни Болхеймер (Benny Ballheimer) приступает к работе над проектом Нехватка ресурсов на начальном этапе разработки приводила к откладыванию важных вопросов Стоимость проекта растет, время затягивается, вопросы не решаются Продукт готов, но его себестоимость оказалась неконкурентоспособной, а выход новинки на рынок произошел слишком поздно Принцип перекрестного инжиниринга (concurrent engineering) Над одним проектом ОДНОВРЕМЕННО работает группа специалистов Что для этого нужно? Руководитель проекта Конструктор – расчетчик Конструктор – компоновщик Общие базы данных, PDM, CAE CAD Конструктор инструмента Технолог Интегрированная система сквозного проектирования зубчатых колес трансмиссий: • Система управления информационными технологиями Интеграция с PDM Интеграция с CAD Единые БД зуборезного KISSSoft инструмента Предприятия • Система управления качеством ISO 9001 Интеграция с КИМ • СТП на базе ISO 6336 • СТП по согласованию изменений между УГТ и УГК в PDM Аутсорсинг инженерных услуг в современном автомобилестроении Цели, в нашем случае: • • Создание и внедрение новых моделей трансмиссий с привлечением опыта компаний с мировым именем (KISSSOFT AG) Сокращение сроков проектирования и стоимости разработки Как это реализовать? ME Design Предприятие Documentation Optimization Manufacturing Analyze Что для этого нужно? Места KISSsys | KISSsoft конструктора-компоновщика Места KISSsoft в технологическом подразделении Виртуальная модель оптимизированной КП, разработанная с учетом специфики предприятия Сокращение сроков подготовки производства Процесс подготовки производства при традиционном подходе: Выпуск КД на опытный образец Изготовление / доработка опытного образца по обходной технологии Испытания опытного образца Подготовка серийного производства Анализ результатов и внесение изменений в КД От 3 до 5 циклов (каждая итерация занимает в среднем от 7 месяцев до 1 года) Среднее время проектирования и подготовки производства новой КП – 36 месяцев При внедрении сквозной системы проектирования и подготовки производства на базе KISSsoft: Создание расчетной модели в KISSsoft Оптимизация / доработка модели с учетом базы данных серийного зуборезного инструмента Виртуальные испытания КП в среде KISSsoft Конструктор инструмента разрабатывает недостающий инструмент и согласовывает окончательную форму зуба ЗК Анализ результатов и внесение изменений в модель Верификационные испытания опытного образца Изготовление опытного образца по серийной технологии Запуск серийного производства Среднее время проектирования и подготовки производства новой КП – до 12 месяцев Фаза запуска серийного производства КП Фаза окончания формирования идеологии будущей конструкции КП Точка «невозврата» к корректировке ТТТ и ТЗ на проект 28 График, иллюстрирующий «цену» исправления ошибки в конструкции, показывает насколько важно в нужное время выбрать идеологию проектирования КП и точку «невозврата», пройдя через которую, психологически тяжело изменить основную концепцию. Чем раньше определяется правильная идеология (межосевые расстояния, модули ЗК, передаточные числа, применяемый зуборезный инструмент), тем ниже стоимость разработки. Традиционный подход не позволяет оценить оптимальность принятой идеологии. Подход KISSSOFT AG подразумевает под оптимизацией детальную проработку огромного количества вариантов совершенствования конструкции, что было немыслимо ранее без применения современной CАE-системы KISSsoft. Результат оптимизации – формирование правильной идеологии. Мы предлагаем получить виртуальную модель опытного образца, до его изготовления, провести верификационные испытания, а затем ее анализ и оптимизацию. Все это наглядно отражает новый подход к эффективной подготовки производства. При этом, на примере проекта по оптимизации КП, видно, как снижается себестоимость изделия за счет: Сокращения сроков внедрения Снижения материалоемкости и энергоёмкости ТО/ХТО редукторной части КП Проектирования зуборезного инструмента и подготовка производства вместе с проектированием зубчатых колес Отсутствия недочетов и недоработок в конструкции редукторной части Сокращения объема натурных испытаний путем проведения испытаний виртуального прототипа в среде KISSsoft | KISSsys Создание сбалансированной КП с долговечностью 40000 моточасов KISSsoft | KISSsys Классический метод Проведение виртуальных испытаний КП в KISSsys устраняет конструктивные дефекты на этапе проектирования Необходим полный цикл НИОКР, изготовления, испытания, доработка конструкции, повторные испытания. КД ≈ 38 000 $ и 3 мес. + ПО ≈ 150 000 $ Одновременно с разработкой КД ведется технологическая проработка документации. Результат – готовый серийный техпроцесс и профиль зуборезного инструмента для каждого зубчатого колеса. КД ≈ 133 000 $ и 1 год времени Предположим, что начальный ресурс трансмиссии в 4000 моточасов (100000 км) и будем считать, что каждый цикл испытаний и доработки удваивает ресурс трансмиссии. Потребуется еще 4 цикла испытаний и доработки: Изготовление нескольких опытных образцов по серийной технологии, при этом ресурс редукторной части 40 000 моточасов, в доработке нуждаются остальные узлы КП. Испытания становятся верификационными и ускоренными. Стоимость изготовления 2-х опытных образцов и их испытаний ≈ 205 000 $ и 4 мес. времени Изготовление минимум 4 опытных образцов по обходной технологии (в 3-4 раза дороже серийного производства) ≈ 88 000 $* Оценочная стоимость 20 000 часов испытаний на стенде составляет 410 000 $ и 20 мес. времени Каждый этап доработок конструкторской документации (2 месяца работы) обойдется примерно в 21 000$ Итого: 549 000 $ (ПО + изготовление и испытание 2-х опытных образцов) Итого: минимум 715 000 $ Экономический эффект от внедрения KISSsoft* (KS) Классический метод Использование KISSsoft Деньги (в $) Время (в годах) Деньги (в $) Время (в годах) 295 000 (КД) 2 150 000 (КД + Виртуальный прототип) 1,5 88 000 (Изготовление ОО) 1 44 000 (Изготовление ОО) 0,5 1 230 000 (Промежуточные испытания) 84 000 (Доработка) 5 - - 0,5 - - 820 000 (Верификационные испытания) 4,5 820 000 (Верификационные испытания) 4,5 - - 150 000 (KS) - 2 517 000 14 1 164 000 6,5 Экономия в 2,2 раза * Сравнительный анализ затрат на создание новой конструкции был предоставлен службой экономического управления по заказу главного конструктора ОАО «МЗКТ»
