Современное машиностроение представляет собой отрасль с потенциально насыщенным применением информационных технологий. Сложная, специализированная и в общем не дешевая ИТ-поддержка предусмотрена практически для всего — начиная от создания первичного макета изделия и заканчивая послепродажным обслуживанием. В предпринятом нами очередном отраслевом опросе мы хотели посмотреть, какова «плотность распределения» технологий автоматизации по жизненному циклу в практике российских машиностроительных компаний и насколько непрерывно организовано в данном случае движение информационных потоков. Были опрошены ИТ-директора предприятий с серийным, позаказным и смешанным типами производств.

Стартуем с исходных данных

Первый вопрос (рис. 1) касался исходных данных как объекта дальнейшего преобразования. Мы выделили четыре группы данных, форма существования которых в организации, по нашему мнению, может определять перспективы тех или иных приемов автоматизации машиностроительного производства. Оказалось, что в наибольшей степени электронная форма хранения популярна относительно той части производственных данных, которая описывает спецификацию изделий и технологических маршрутов. О случаях, когда основной носитель информации является не электронным, речи вообще не идет. В значительной мере это можно объяснить высоким уровнем оснащенности отечественных предприятий машиностроения средствами автоматизированного проектирования и управления данными об изделии CAD/PLM (см. рис. 7). Их применение так или иначе создает основу для создания конструкторских и технологических спецификаций в электронном виде, а затем те же самые данные могут использоваться на этапе производственного планирования. На этом этапе по идее необходимы и данные о номенклатуре затрат на выполнение производственных операций. Однако здесь несколько перевешивают более консервативные формы, что скорее всего ближе к реальным потребностям производственного планирования. Дело в том, что исходные данные этой категории не рождаются непосредственно на этапе подготовки производства, а если и перемещаются с бумаги в информационную среду, то вводятся туда специально для последующего использования в системах производственного учета и планирования.

Обращает на себя внимание и то, что у довольно большого числа организаций номенклатура рабочих центров и спецификация оборудования хранится в электронном виде. Ведь эти данные в гораздо большей степени бывают нужны тогда, когда становится необходимым не только расчет потребности в сырье и материалах на уровне MRP-алгоритмов, но и оптимизация маршрутов незавершенного производства на уровне цехов. И хотя степень внедрения MES- и APS-систем, непосредственно связанных с оптимизацией (рис. 7), не очень высока (хотя в то же время и не маленькая), предприятия, как известно, вполне могут использовать элементы оптимизации на наиболее критичных маршрутах, проводя соответствующие расчеты, например, в Excel. Забегая несколько вперед, скажем также, что судя по данным рис. 4 функции оптимизации оказываются вовсе неактуальными лишь у немногих предприятий, а значит, между потребностью в этих функ­циях и их реализацией с помощью промышленных ИТ-систем все еще существует значительный разрыв.

От проектирования до эксплуатации

Получилось так, что на нашу анкету в основном откликнулись ИТ-директора тех машиностроительных предприятий, которые хотя бы по номенклатуре выпускаемой продукции ориентированы на выпуск сложной техники. Это, по всей видимости, накладывает определенный отпечаток на структуру ответов. Практически всем из числа ответивших необходима полная ИТ-поддержка на этапе подготовки производства (рис. 2), включая не только автоматизированное проектирование, лидерство которого среди других технологий предпроизводственной стадии было вполне ожидаемо (см. также рис. 7), но и расчет, а также формирование трехмерной модели изделия. Вообще все представленные направления за исключением, пожалуй, расчета характеристик проецируются на системы CAD/PDM и в совокупности призваны отражать полноту использования данной группы продуктов. Здесь надо отметить, что трехмерная модель в практике машиностроения ассоциируется не только и не столько с объемной визуализацией. В данном случае ключевым является слово «модель», или, иными словами, возможность перенесения в электронный формат всех конструктивных, технологических и экономических эксплуатационных характеристик изделия во взаимосвязи. Использование модели в свою очередь уже само по себе способно консолидировать ИТ-поддержку жизненного цикла как внутри предприятия, так и во взаимодействии с партнерами. Примечательно, что процесс генерации конструкторской и особенно технологической спецификации на изделие (рис. 2) включает определенный процент ручного труда, хотя, судя по рис. 1, исходные данные жизненного цикла в отношении спецификаций в большей степени связаны с электронными носителями. Остается предположить, что какая-то их часть вносится в систему уже позже, а не непосредственно при работе с CAD/PDM-системами. Отметим и тот факт, что чертежей, согласно данным опроса, никто не создает на бумаге, хотя CAD-системами (рис. 7) все-таки оснащены 95, а не 100 процентов опрошенных компаний. Значит, для формирования чертежей в некоторых пусть даже очень редких случаях используются иные, неспециализированные средства.

Что касается систем расчета характеристик (читай: систем класса CAE), то они все-таки в большей степени стоят в стороне от формирования сквозных информационных потоков. Их данные находятся в тесной связи с конструкторской спецификацией, через производственную стадию они, пожалуй, вообще не проходят и снова вплетаются в информационное сопровождение жизненного цикла уже на стадии натурных испытаний готовой продукции. Учитывая все это, стоит сказать, что при равной актуальности вопроса вычислительный эксперимент (расчет характеристик) предпроизводственной стадии на практике автоматизирован куда сильнее (рис. 2), чем натурный (рис. 4), который, естест­венно, реализуется уже после изтотовления изделия. Да и с точки зрения популярности ответственные за это ИТ-системы (CAE и системы лабораторной автоматизации LIMS соответственно — рис. 7) довольно существенно различаются. Популярность же автоматизации конструкторских разработок опережает ИТ-поддержку расчетных задач.

Сразу бросается в глаза, что производственная стадия, которая в большинстве отраслей наиболее критична к наличию ИТ-поддержки, в компаниях, участвовавших в нашем опросе, в целом меньше насыщена технологиями автоматизации, чем фаза конструкторской и технологической подготовки производства (рис. 3). Обращает на себя внимание и высокая востребованность технологий планирования и оптимизации (три нижних столбца диаграммы) и одновременно большой процент «ручного труда» в организации этих направлений. Никто никогда не отрицал того, что до перехода к промышленному ПО такого рода алгоритмы можно (а в ряде случаев и полезно) пробовать создавать в электронных таблицах, пользуясь ими как усовершенствованным калькулятором. В связи с этим еще раз подчеркнем уже отмеченный факт отставания фактических внедрений специализированных инструментов (прежде всего APS, MES и даже MRP) по сравнению с востребованностью заложенных в них алгоритмов. Это, надо сказать, выглядит несколько неожиданно. Вообще же доля ручного труда велика практически во всех типичных направлениях внутри производственного процесса. Особенно это касается контроля состояния оборудования, что, кстати, подтверждается не очень высокой распространенностью EAM-систем (рис. 7) даже в такой традиционно фондоемкой отрасли, как машиностроение.

На постпроизводственной стадии (рис. 4) технологии автоматизации уже не столь разнообразны, но за счет опять-таки неглубокой (в среднем) автоматизации имеют значительный потенциал для дальнейшего развития. Здесь отметим, что сбор данных приемных испытаний, который связан с уже устоявшимися и традиционно применяемыми классами информационных систем (прежде всего АСУТП и LIMS), имеет даже больше «ручной составляющей» по сравнению с автоматизацией изготовления технических руководств. Последнее направление стало развиваться совсем недавно и в основном стимулируется за счет зарубежных заказов на сложную технику с длительным жизненным циклом.

«Перекрестки» на информационных магистралях

Идея выделить вопрос об информационных интерфейсах (рис. 5) продиктована тем, что в ряде практических ситуаций при формальной автоматизации различных этапов жизненного цикла информационные потоки на стыках претерпевают определенный разрыв. Сформированная в PDM-решении спецификация изделия может вводиться в систему автоматизации производственного планирования, скажем, через оператора, информация о выполненных заказах будет поступать в бухгалтерию через него же и т. д. Недостатки подобных разрывов очевидны, и поэтому вопрос об ИТ-интерфейсах мы не считаем избыточным. Мы постарались представить ключевые точки сопряжения. Как видно из диаграммы, данному вопросу отечественные машиностроители уделяют весьма серьезное и примерно равное во всех «переходных точках» внимание. По крайней мере само существование подобного интерфейса в подавляющем большинстве случаев признается актуальным и по первому приближению степень ручного преобразования непосредственно на стыках уже на сегодняшний день не больше, чем количество неавтоматизируемых функций на сопрягаемых участках жизненного цикла.

В машиностроении, как, может, ни в какой другой промышленной отрасли, развита кооперация, причём в подавляющем большинстве с предприятиями-«коллегами». А в производстве сложной техники, к которой имеют отношение абсолютное большинство опрошенных нами ИТ-директоров, кооперация присутствует по определению. Причем проблемы (если только речь не идет об отлаженном крупносерийном производстве) касаются не только дисциплины поставок, но и формирования единого для всех соразработчиков и соизготовителей понимания конструктивных, технологических и потребительских свойств изделия.

Необходимо геометрически вписать различные подсистемы в основную конструкцию, сопрячь ее элементы по надежности, ресурсным, весовым, дизайнерским характеристикам и т. д. Подчеркнем и тот факт, что высококонкурентная среда вынуждает поставщиков даже в крупносерийном производстве (как, например, в автомобилестроении) по возможности кастомизировать продукцию под конкретного заказчика. Все это свидетельствует о том, что вопросы информационного взаимодействия с партнерами, включая потребителей (рис. 6), в сугубо производственной сфере играют первостепенную роль. Как видим, эта проблема актуальна для всех без исключения опрошенных. И характерно, что информационный обмен приблизительно с равной степенью технологичности осуществляется по всем основным категориям информационных ресурсов, связанных с изделием. Речь идет и о традиционной спецификации машиностроительной продукции, и о гораздо более тонком механизме обмена на уровне конструкторской документации и моделей изделия, и о передаче пользовательской документации. Здесь стоит еще раз вспомнить о том, что модели, если таковые создаются, способны обеспечить лучшее взаимодействие, а следовательно, более высокое качество конечного изделия. Отметим также довольно высокий уровень автоматизации в передаче пользовательских данных и руководств. Технологии, связанные с перенесением эксплуатационной информации об изделии в электронную форму, в общем довольно новы, но, как мы уже говорили выше, отечественные производители уделяют им далеко не последнее внимание.

В целом уровень взаимодействия с партнерами в машиностроении, по крайней мере по данным нашего опроса, следует признать высоким.

Отдельные системы и выделенное ядро

На степень распространенности в организациях машиностроительного профиля различных производственных ИТ-систем мы уже неоднократно ссылались, обсуждая конкретные проблемы автоматизации, и соответствующую диаграмму приводим целиком (рис. 7). Мы намеренно не включили в список продукты класса CAM, полагая, что в подавляющем большинстве случаев данная технология если и применяется, то очень локально. Тем не менее некоторые респонденты в комментариях ясно указали, что используют соответствующие классы ИТ-систем. Пока мы оставили без комментариев лишь статистическое ПО, наверное, потому, что оно не имеет явной функциональной направленности. Скорее культура его применения кроссфункциональна и может ассоциироваться со степенью интереса к высокоуровневым концепциям управления, таким как менеджмент качества, непрерывность и улучшение процессов, бережливое производство и т. д. Отчасти такой интерес мы пытались анализировать в нашем предыдущем опросе ИТ-директоров машиностроительных предприятий (см. IE, № 5/2006), поэтому в рамках теперешнего опроса этих тем не касались.

И наконец, неким дополнением к теме использования тех или иных ИТ-систем были попытки выяснить, какие из них ИТ-директора считают ядром автоматизации производства. Вопрос этот периодически возникает в самых разных контекстах, и ответы на него хоть и имеют определенное сходство между собой, часто совсем не одинаковы. Эта информация не отражена на графиках, но по нашим данным тройку лидеров составляют MRP-, PLM- и MES-системы. Их в качестве ядра называют соответственно 73, 45 и 36 процентов опрошенных. Отметим и еще два нюанса. Во-первых, во мнениях действительно существует значительный разброс: абсолютно все из перечисленных систем хотя бы двое-трое наших респондентов определили как входящие в ядро производственной автоматизации. Во-вторых, определение тех или иных систем как ключевых практически никак не коррелирует со степенью их реальной распространенности. Так, например, CAD-системы, которые используются в 95 % компаний, в рейтинге решений, претендующих на включение в ядро, заняли только четвертое место, а далеко не самые распространенные MES-системы оказались на третьем.

На наши вопросы отвечали:

Владимир Шевченко, ABB, ИТ-директор;
Галина Львова, «Гражданские самолеты Сухого», ИТ-директор;
Сергей Сухинин, «Элара», начальник ОАСУ;
Павел Белкин, Курганский автобусный завод, ИТ-директор;
Виктор Кучерявых, машиностроительный завод «Арсенал», начальник управления ИС;
Андрей Лавров, «АРМАЛИТ-1», ИТ-директор;
Сергей Евстратов, «Мотовилихинские заводы», ИТ-директор;
Павел Мышкин, «ОМЗ-ИТ», генеральный директор;
Игорь Ковалев, «Форд Россия», директор по ИТ;
Геннадий Савченко, «Ратеп», заместитель генерального директора по ИТ;
Александр Степанов, «Атомармпроект» (Корпорация «Сплав»), зам. директора по техническому развитию;
Николай Бутусов, Завод им. В. Я. Климова, ИТ‑директор;
Василий Синько, ФГУП «НПП “КАНТ”», зам.руководителя департамента ИТ;
Cергей Горицкий, ФГУП «Воткинский завод», начальник отдела разработки и внедрения информационных систем;
Эдуард Плоткин, Невское ПКБ, зам. гендиректора по ИТ;
Александр Назаров, «Звезда», директор по ИТ;
Владимир Санев, «Пролетарский завод», начальник отдела ИТ;
Анатолий Заец, Институт сварки России, заведующий компьютерно-информационным центром;
Николай Васильев, «Корпорация “Тактическое ракетное вооружение”», руководитель ИТ-департамента;
Марат Козлов, НПО «Знамя труда», советник председателя совета директоров по ИТ;
Евгений Сомов, ОМЗ «Горное оборудование», директор по ИТ;
Игорь Цветков, А.Д.Д., начальник службы ИТ.