Информационные технологии в машиностроении

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

В рыночной экономике независимые, самостоятельные производители товаров и услуг, а также все те, кто обеспечивает непрерывность цикла "наука - техника - производство - сбыт - потребление" не смогут успешно действовать на рынке, не имея информации. Предпринимателю нужна информация о других производителях, о возможных потребителях, о поставщиках сырья, комплектующих и технологии, о ценах, о положении на товарных рынках и рынках капитала, о ситуации в деловой жизни, об общей экономической и политической конъюнктуре не только в собственной стране, но и во всем мире, о долгосрочных тенденциях развития экономики, перспективах развития науки и техники и возможных результатах, о правовых условиях хозяйствования и т. п. В связи с этим целесообразно проанализировать информационный рынок, значительная часть услуг которого относится к сфере деловой информации.

В развитых странах значительная часть информационной деятельности в течение последних двух десятилетий вовлечена в рыночные отношения и выступает в качестве одного из важнейших элементов рыночной инфраструктуры по обслуживанию, реализации и развитию рыночных отношений, а также как самостоятельный специализированный сектор рынка, на котором предлагаются особые продукты и услуги.

Современный информационный рынок включает три взаимодействующих области: информацию; электронные сделки; электронные коммуникации.

В области электронных сделок рынок информации выступает непосредственным элементом рыночной инфраструктуры, область электронной коммуникации находится на стыке с отраслью связи, а информация, относится к нематериальному производству.

Рынок электронных сделок (операций, transactions) включает системы резервирования билетов и мест в гостиницах, заказа, продажи и обмена товаров и услуг, банковских и расчетных операций.

На рынке электронных коммуникаций можно выделить различные системы современных средств связи и человеческого общения, технологий машинного производства: сети передачи данных, электронную почту, телеконференции, электронные доски объявлений и бюллетени, сети и системы удаленного диалогового доступа к базам данных и т. п.

1 Понятие информационной технологии

1.1 Что такое информационная технология

Технология - это комплекс научных и инженерных знаний, реализованных в приемах труда, наборах материальных, технических, энергетических, трудовых факторов производства, способах их соединения для создания продукта или услуги, отвечающих определенным требованиям. Поэтому технология неразрывно связана с машинизацией производственного или непроизводственного, прежде всего управленческого процесса. Управленческие технологии основываются на применении компьютеров и телекоммуникационной техники.

Согласно определению, принятому ЮНЕСКО, информационная технология - это комплекс взаимосвязанных, научных, технологических, инженерных дисциплин, изучающих методы эффективной организации труда людей, занятых обработкой и хранением информации; вычислительную технику и методы организации и взаимодействия с людьми и производственным оборудованием, их практические приложения, а также связанные со всем этим социальные, экономические и культурные проблемы. Сами информационные технологии требуют сложной подготовки, больших первоначальных затрат и наукоемкой техники. Их введение должно начинаться с создания математического обеспечения, формирования информационных потоков в системах подготовки специалистов.

1.2 Этапы развития информационных  технологий

Существует несколько точек зрения на развитие информационных технологий с использованием компьютеров, которые определяются различными признаками деления.

Общим для всех изложенных ниже подходов является то, что с появлением персонального компьютера начался новый этап развития информационной технологии. Основной целью становится удовлетворение персональных информационных потребностей человека как для профессиональной сферы, так и для бытовой.

Признак деления - вид задач и процессов обработки информации

1-й этап (60 - 70-е гг.) - обработка данных в вычислительных центрах в режиме коллективного пользования. Основным направлением развития информационной технологии являлась автоматизация операционных рутинных действий человека.

2-й этап (с 80-х гг.) - создание информационных технологий, направленных на решение стратегических задач.

Признак деления - проблемы, стоящие на пути информатизации общества

1-й этап (до конца 60-х гг.) характеризуется проблемой обработки больших объемов данных в условиях ограниченных возможностей аппаратных средств.

2-й этап (до конца 70-х гг.) связывается с распространением ЭВМ серии 1ВМ/360. Проблема этого этапа - отставание программного обеспечения от уровня развития аппаратных средств.

3-й этап (с начала 80-х гг.) - компьютер становится инструментом непрофессионального пользователя, а информационные системы - средством поддержки принятия его решений. Проблемы- максимальное удовлетворение потребностей пользователя и создание соответствующего интерфейса работы в компьютерной среде.

4-й этап (с начала 90-х гг.) - создание современной технологии межорганизационных связей и информационных систем. Проблемы этого этапа весьма многочисленны. Наиболее существенными из них являются:

• выработка соглашений и установление стандартов, протоколов для компьютерной связи;
• организация доступа к стратегической информации;
• организация защиты и безопасности информации.

Признак деления - преимущество, которое приносит компьютерная технология

1-й этап (с начала 60-х г.г.) характеризуегся довольно эффективной обработкой информации при выполнении рутинных операций с ориентацией на централизованное коллективное использование ресурсов вычислительных центров. Основным критерием оценки эффективности создаваемых информационных систем была разница между затраченными на разработку и сэкономленными в результате внедрения средствами. Основной проблемой на этом этапе была психологическая - плохое взаимодействие пользователей, для которых создавались информационные системы, и разработчиков из-за различия их взглядов и пони-мания решаемых проблем. Как следствие этой проблемы, создавались системы, которые пользователи плохо воспринимали и, несмотря на их достаточно большие возможности, не использовали в полной мере.

2-й этап (с середины 70-х гг.) связан с появлением персональных компьютеров. Изменился подход к созданию информационных систем- ориентация смещается в сторону индивидуального пользователя для поддержки принимаемых им решений. Пользователь заинтересован в проводимой разработке, налаживается контакт с разработчиком, возникает взаимопонимание обеих групп специалистов. На этом этапе используется как централизованная обработка данных, характерная для первого этапа, так и децентрализованная, базирующаяся на решении локальных задач и работе с локальными базами данных на рабочем месте пользователя.

3-й этап (с начала 90-х гг.) связан с понятием анализа стратегических преимуществ в бизнесе и основан на достижениях телекоммуникационной технологии распределенной обработки информации. Информационные системы имеют своей целью не просто увеличение эффективности обработки данных и помощь управленцу. Соответствующие информационные технологии должны помочь организации выстоять в конкурентной борьбе и получить преимущество.

Признак деления - виды инструментария технологии

1-й этап (до второй половины XIX в.) - "ручная" информационная технология инструментарий которой составляли: перо, чернильница, книга Коммуникации осуществлялись ручным способом путем переправки через почту писем, пакетов, депеш. Основная цель технологии - представление информации в нужной форме.

2-й этап (с конца XIX в.) - "механическая" технология, инструментарий которой составляли: пишущая машинка, телефон, диктофон, оснащенная более совершенными средствами доставки почта. Основная цель технологии - представление информации в нужной форме более удобными средствами,

3-й этап (40 - 60-е гг. XX в.) - "электрическая" технология, инструментарий которой составляли: большие ЭВМ и соответствующее программное обеспечение, электрические пишущие машинки, ксероксы, портативные диктофоны.

Изменяется цель технологии. Акцент в информационной технологии начинает перемещаться с формы представления информации на формирование ее содержания.

4-й этап (с начала 70-х гг.) - "электронная" технология, основным инструментарием которой становятся большие ЭВМ и создаваемые на их базе автоматизированные системы управления (АСУ) и информационно-поисковые системы (ИПС), оснащенные широким спектром базовых и специализированных программных комплексов. Центр тяжести технологии еще более смещается на формирование содержательной стороны информации для управленческой среды различных сфер общественной жизни, особенно на организацию аналитической работы. Множество объективных и субъективных факторов не позволили решить стоящие перед новой концепцией информационной технологии поставленные задачи, Однако был приобретен опыт формирования содержательной стороны управленческой информации и подготовлена профессиональная, психологическая и социальная база для перехода на новый этап развитии технологии,

5-й этап (с середины 80-х гг.) - "компьютерная" ("новая") технология, основным инструментарием которой является персональный компьютер с широким спектром стандартных программных продуктов разного назначения. На этом этапе происходит процесс персонализации АСУ, который проявляется в создании систем поддержки принятия решений определенными специалистами. Подобные системы имеют встроенные элементы анализа и интеллекта для разных уровней управления, реализуются на персональном компьютере и используют телекоммуникации. В связи с переходом на микропроцессорную базу существенным изменениям подвергаются и технические средства бытового, культурного и прочего назначений.

Начинают широко использоваться в различных областях глобальные и локальные компьютерные сети.

1.3 Составляющие информационной технологии

Используемые в производственной сфере такие технологические понятия, как норма, норматив, технологический процесс, технологическая операция и т.п., могут применяться и в информационной технологии. Прежде чем разрабатывать эти понятия в любой технологии, в том числе и в информационной, всегда следует начинать с определения цели. Затем следует попытаться провести структурирование всех предполагаемых действий, приводящих к намеченной цели, и выбрать необходимый программный инструментарий.

Необходимо понимать, что освоение информационной технологии и дальнейшее ее использование должны свестись к тому, что нужно сначала хорошо овладеть набором элементарных операций, число которых ограничено. Из этого ограниченного числа элементарных операций в разных комбинациях составляется действие, а из действий, также в разных комбинациях, составляются операции, которые определяют тот или иной технологический этап. Совокупность технологических этапов образует технологический процесс (технологию). Он может начинаться с любого уровня и не включать, например, этапы или операции, а состоять только из действий. Для реализации этапов технологического процесса могут использоваться разные программные среды.

Информационная технология, как и любая другая, должна отвечать следующим требованиям:

• обеспечивать высокую степень расчленения всего процесса обработки информации на этапы (фазы), операции, действия;
• включать весь набор элементов, необходимых для достижения поставленной цели;
• иметь регулярный характер. Этапы, действия, операции технологического процесса могут быть стандартизированы и унифицированы, что позволит более эффективно осуществлять целенаправленное управление информационными процессами.

\

1.4 Инструментарий  информационной технологии

Реализация технологического процесса материального производства осуществляется с помощью различных технических средств, к которым относятся: оборудование, станки, инструменты, конвейерные линии и т.п.

По аналогии и для информационной технологии должно быть нечто подобное. Такими техническими средствами производства информации будет являться аппаратное, программное и математическое обеспечение этого процесса. С их помощью производится переработка первичной информации в информацию нового качества. Выделим отдельно из этих средств, программные продукты и назовем их инструментарием, а для большей четкости можно его конкретизировать, назвав программным инструментарием информационной технологии.

Определим это понятие:

Инструментарий информационной технологии - один или несколько взаимосвязанных программных продуктов для определенного типа компьютера, технология работы в котором позволяет достичь поставленную пользователем цель.

В качестве инструментария можно использовать следующие распространенные виды программных продуктов для персонального компьютера: текстовый процессор (редактор), настольные издательские системы, электронные таблицы, системы управления базами данных, электронные записные книжки, электронные календари, информационные системы функционального назначения (финансовые, бухгалтерские, для маркетинга и пр.) экспертные системы и т.д.

2. Информационные технологии в машиностроении

2.1 Оперативно - производственное планирование в условиях ИАСУ. (Интегрированная Автоматизированная Система Управления)

Нормой хозяйствования отечественных предприятий в рыночных условиях является применение средств вычислительной техники в процессе внутрифирменного планирования. Применение их в условиях немассовых типов производства обусловлено необходимостью выполнения большого объема трудоемких расчетов и весьма сложных графических построений.

Реализация процессов производственного планирования и управления осуществляется в настоящее время на большинстве современных предприятий с использованием комплекса ИТ, включающего программное обеспечение и аппаратные средства вычислительной техники, которые в совокупности образуют автоматизированную систему управления (АСУ).

При построении эффективных АСУ осуществляют согласованную автоматизацию, как сферы материального производства, так и сферы собственно информационной технологии на всех уровнях и стадиях на основе концепции интегрированных автоматизированных систем управления (ИАСУ). ИАСУ осуществляет автоматизацию как материальной, так и информационной составляющих производственного процесса в их взаимосвязи от формирования портфеля заказов до сбыта и отгрузки готовой продукции. АСУ являются составной частью систем информационной поддержки жизненного цикла (ЖЦ) изделия - САЬ8-технологий. Это направление включено в состав критических технологий, утвержденных Президентом Российской Федерации.

ИАСУ многономенклатурным производством состоит из функционально и эксплуатационно-законченных подсистем, каждая из которых может функционировать самостоятельно, обмениваясь информационными массивами с другими подсистемами. Эти подсистемы могут быть резидентными на различных иерархических уровнях и эксплуатироваться в составе различных организационных служб. Подсистемами, на которые можно подразделить ИАСУ, являются: подсистема управления производственно-хозяйственной деятельностью (АСУ ПХД); подсистема управления технологической подготовкой производства (АСУ ТТ1П); подсистема оперативного управления ходом автоматизированного производства (АСУ АП).

Головным компонентом ИАСУ, обеспечивающим управление организационно- экономическими процессами предприятия на всех уровнях, является АСУ ПХД. В состав АСУ ПХД, в свою очередь, входят следующие подсистемы: технико-экономическое планирование; управление финансовой деятельностью; бухгалтерский учет; оперативное управление основным производством; управление качеством; управление кадрами; управление вспомогательным производством (Рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Интегрированная Автоматизированная Система Управления

Центральное место в подсистеме оперативного управления производством занимают функции планирования и моделирования хода производственного процесса. Их можно распределить на две подсистемы:

1) подсистема  календарного планирования и  учета. Функции подсистемы:

• составление межцехового календарного плана, координирующего работу цехов и служб;
• расчет производственных программ цехов и участков;
• расчет нормативов движения производства;
• расчет календарных графиков, определяющих порядок, последовательность и сроки изготовления продукции;
• оперативный пооперационный учет;
• учет наличия готовых деталей, сборочных единиц и изделий на складах;
• учет технической готовности заказов и пр.;

2) подсистема  оперативного регулирования хода  производства. Функции подсистемы:

• анализ отклонений от установленных плановых заданий и календарных графиков производства и принятие оперативных мер по их ликвидации.

2.2 Интегрированная система автоматизированного проектирования и изготовления станин

В серийном производстве станков широкой номенклатуры автоматизация изготовления базовых деталей станков (станин, рам, оснований, колонн и др.) может быть эффективно осуществлена объединением информационными связями трех автоматизированных систем:     

1) системы  автоматизированного проектирования (САПР) конструкции станка и отдельных  деталей;

          2) САПР технологического процесса изготовления;

          3) гибкой производственной системы (ГПС) изготовления.

Рассмотрим на конкретном примере механизм изготовления станин, используя ИС.

Проектирование конструкции станины может осуществляться в режиме диалога конструктора с ЭВМ, осуществляемого с помощью графического дисплея со световым пером и клавишной панели.

Конструктор постепенно рисует на экране дисплея, подключенного к ЭВМ, отдельные виды станины, производя необходимые расчеты станины на жесткость, виброустойчивость и т. д. по заранее введенным в ЭВМ программам. При этом ЭВМ по требованию выводит на экран дисплея необходимую справочную информацию, например, о свойствах материалов, стандартных конструкциях и размерах, помещенную в запоминающем устройстве ЭВМ.

Конструктор имеет возможность поворачивать трехмерное изображение станины на экране, делать необходимые разрезы, менять масштаб изображения, изменять и дополнять конструкцию.

Имеется возможность видеть на экране дисплея эпюры напряжений и деформированное состояние станины под действием задаваемых конструктором сил и моментов.

Оптимизированная конструкция станины выдается далее по каналам связи в систему автоматизированного проектирования технологического процесса (САПР ТП), которая осуществляет разработку оптимального технологического процесса изготовления станины с учетом условий автоматизированного производства.

Далее в соответствии с разработанным САПР ТП технологическим процессом осуществляется автоматизированное изготовление заготовки станины, которая затем поступает в автоматизированный склад заготовок гибкой обрабатывающей системы. ЭВМ обрабатывающей системы осуществляет управление станочными модулями, координатно-разметочной и контрольно-измерительной машиной, а также гибкой транспортной системой, объединяющей технологическое оборудование.

По данным ЭВМ, поступающим на дисплеи, в отделении подготовки инструмента комплектуют и настраивают необходимый инструмент, в отделении подготовки приспособлений подготавливают необходимые установочные и зажимные устройства. Заготовки устанавливают на палеты, после чего осуществляется автоматическая их обработка на станочных модулях. При необходимости переустановки заготовки на палете она автоматически транспортируется в отделение установки, одновременно на экране дисплея появляются необходимые указания для выполнения их оператором ГПС. При заранее подготовленном инструменте и установленных на палеты заготовках ГПС может осуществлять обработку заготовок без участия людей, например в ночную смену.

Интегрированная система изготовления станин обеспечивает высокий уровень автоматизации и производительности труда, малые затраты времени на проектирование и изготовление станин, высокое качество станин благодаря оптимизации конструкции и процесса изготовления. При этом исключается необходимость в рабочих чертежах как средства передачи информации.

Система содержит пять многоцелевых станков, две контрольно-измерительные машины и установку для измерения припусков.

Спутники с заготовками транспортируются на воздушной подушке со скоростью до 1 м/с с помощью бегущего магнитного поля, создаваемого линейными электродвигателями гибкой транспортной системы, управляемой ЭВМ.

Гибкая производственная система АСК-30, разработанная ЭНИМСом и установленная на Ульяновском заводе тяжелых станков, предназначена для обработки базовых деталей металлорежущих станков, в том числе станин четырех наименований массой до 5 т и максимальным размером 3,6 X 2,2 X 1,45 м. При двухсменном режиме работы на АСК-30 обрабатывают в год около 700 заготовок. Система АСК-30 содержит горизонтальный многоцелевой станок ЛР353Ф2 с поворотным столом и магазином на 50 инструментов и многоцелевой станок модели УФ0856 с магазином на 40 инструментов. Перед обработкой на АСК-30 заготовки должны пройти разметку, черновую обработку, старение и окраску, подготовку технологических баз и установку на спутник. Системой управляет ЭВМ М6000 или СМ-1, которая обеспечивает подготовку, контроль, редактирование и хранение управляющих программ, управление станками с ЧПУ, оперативно-календарное планирование, а также учет хода производства. Система АСК-30 обеспечивает повышение производительности труда в 1,5 раза по сравнению с индивидуальными станками с ЧПУ и в 3- 4 раза по сравнению с универсальными станками.

На гибком автоматизированном участке обработки заготовок станин, колонн, оснований завода фирмы «Ямазаки» (Yamazaki, Япония) установлены семь многоцелевых станков и три ПР. Заготовки станин обрабатывают на палетах за одну установку на станках, оснащенных системами СNС и обеспечивающих обработку заготовок с пяти сторон. Закалка направляющих осуществляется роботом. После закалки направляющие шлифуются на станке с ЧПУ. Специальный робот удаляет стружку из внутренних полостей станины стружкоотсосом. На участке обеспечивается автоматическая обработка заготовок в ночную смену. При этом задействовано минимум персонала.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, как показала данная курсовая работа необходимым условием для успешного функционирования любой сложной системы (в т.ч. экономической, технической, военной и т.п.) является нормальное функционирование следующих процессов:

• целенаправленный сбор, первичная обработка и предоставление доступа к информации.
• каналы организации доступа пользователей к собранной информации.

Основная проблема сбора необходимой информации состоит в том, чтобы обеспечить:

• полноту, адекватность, непротиворечивость и целостность информации
• минимизацию технологического запаздывания между моментом зарождения информации и тем моментом, когда к информации может начаться доступ. Обеспечить это можно только современными автоматизированными методиками, базирующимися на основе компьютерных технологий. Крайне важно, чтобы собранная информация была структурирована с учетом потребностей потенциальных пользователей и хранилась в машиночитаемой форме, позволяющей использовать современные технологии доступа и обработки.
• изготовление обработка деталей на станках с ПУ обеспечивает высокую степень автоматизации и широкую универсальность выполняемой обработки.

Из имеющихся на сегодня каналов предоставления информации наиболее интересными являются каналы передачи информации на машиночитаемых носителях (магнитные ленты, дискеты, CD-Rom, Internet). Причиной этого является тот факт, что технологическое запаздывание информации при передачи ее на традиционных печатных носителях настолько велико, что к моменту поступления к потенциальному пользователю она уже не будет соответствовать реальной ситуации и будет малопригодна для принятия обоснованных управленческих решений.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.  Петров В.Н. Информационные системы. – Москва: изд-во «Перспектива».

- 2011

2. http://www.fintechn.ru Портал «Информационные технологии управления».

3. http://www.tadviser.ru Портал выбора технологий и поставщиков.

4. Андреева И.А. Состояние и тенденции развития рынка информационных продуктов и услуг. - 2004

5. Гюнтер Мюллер - Штевенс, С. Ашванден. Информационная технология и управление предприятием. - 2005

6. Знаменский Ю.Н., Чугунова Г.Н. Рынок средств информатики в России и Европе. - 2003