ВВЕДЕНИЕ
Во второй половине двадцатого века роль информации как ресурса деятельности человека постоянно росла. Этот процесс наблюдается и в наши дни, что приводит к преобразованиям практически во всех сферах жизни общества. Уже можно говорить о том, что наша техногенная цивилизация вступила в новую стадию, основой которой являются быстро распространяющиеся и всепроникающие информационные технологии (ИТ).
Сегодня можно наблюдать процесс перехода как отдельных компаний, так и целых стран от традиционной рыночной системы, связанной с переработкой все больших объемов ресурсов при помощи промышленных технологий и индустриального способа массового производства товаров к системе, основанной на накопленных информационных ресурсах, позволяющих создавать высокотехнологичные товары и услуги. Наиболее показательным примером этого является перенос производства товаров и услуг крупнейшими корпорациями Европы, США, Японии в страны, отстающие в своем научном развитии. То есть, фактически, страны, лидирующие в своем развитии, продают накопленную информацию на выгодных для себя условиях государствам, не имеющим необходимых знаний и опыта, но располагающими значительными трудовыми ресурсами.
Традиционно, преимущество в конкуренции обеспечивала стратегия, осно-ванная на следующих факторах: стоимости (владения, использования, обучения, техподдержки и т. д.); времени (производственного цикла, разработки и т. д.); гибкости (изменения по желанию заказчика, дополнительные возможнос-ти, комплектация и т. д.); качестве (необходимости в переделке, исправлении брака и т.д.); инновации (т.е. нововведении в области техники, технологии, организации труда или управления, основанном на использовании достижений науки и передового опыта, обеспечивающем качественное повышение эффективности производственной системы или качество продукции).
Последние десятилетия все старались (и до сих пор стараются) выжать как можно больше из этих факторов ценности. Сейчас остался лишь один новый, мало использованный прежде, но весьма ценный ресурс для стратегии конкуренции: информация (может характеризоваться точностью, актуальностью, последовательностью, полнотой, ясностью, доступностью, безопасностью и т. д.).
На основании всего вышесказанного, можно говорить о том, что информация и информационные технологии могут быть основой развития как отдельных предприятий, так и всего общества в целом, а их внедрение и распространение способно дать многочисленные конкурентные преимущества в самых различных сферах человеческой деятельности.
^
1. ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ НА ПРЕДПРИЯТИИ
1.1 Структура информационной системы предприятия
Любое предприятие для анализа возникающих проблем, принятия решений, контроля опера-ций, создания новых продуктов или услуг нуждается в информации.
Под информацией понимаются осмысленные и переработанные данные, которые используются для решения управленческих задач. Данные отражают события, происходящие как в самой организации, так и за ее пределами.
Информационной системой предприятия можно назвать систему, показывающую точки входа и выхода информации, направления ее потоков и взаимосвязи между ними.
Упрощенная схема информационной системы предприятия показана на рисунке 1.1. .
Как видно даже из этой упрощенной схемы, число информационных потоков заметно больше, чем путей перемещения товаров. В современной экономике обработка и обмен информацией могут приносить больше прибыли, чем движение товаров от продавца к покупателю. Стоимость компаний все в большей степени определяется не ее материальными активами (здания, оборудование), а такими нематериальными активами, как люди, идеи, технологии, а также стратегией объединения и использования главных информационных ресурсов компании.
Значительная часть этих информационных потоков состоит из достаточно легко поддающихся автоматизации процедур, что открывает широкое поле возможностей для использования передачи и обработки информации.
Созданием, развитием и эксплуатацией информационных систем занимается отрасль информационных (компьютерных) технологий (ИТ, от англ. information technology, IT).
Рисунок 1.1. Схема информационной системы предприятия
^
1.2. Этапы развития информационных систем и технологий на машиностроительных предприятиях
Можно выделить следующие основные этапы развития информационных технологий :
1960 годы - автоматизация выполнения простейших функций;
1970 годы - интеллектуальная направленность информацион-ных технологий, развитие информационного моделирования, прогнозирования и управления;
1980 годы - расширение областей применения информацион-ных технологий, создание локальных сетей и электронных баз данных. Привлечение к использованию информационных тех-нологий руководителей всех уровней управления;
1990 годы - стремление к объединению информационных ре-сурсов и кооперации при создании информационных техноло-гий; совместное использование информации; создание вирту-альных предприятий.
В настоящее время развитие существующих информационных систем и создание новых неразрывно связаны с понятием CALS-технологий. Кроме того, в некоторых случаях, термины « CALS -технологии» и «информационные технологии» употребляются как синонимы. Упрощенно, можно сказать, что CALS -технологии - это информационные технологии, построенные на определенных стандартах.
В России в качестве аналога понятия CALS иногда используется термин ИПИ (информационная поддержка процессов жизненного цикла изделий).
Впервые концепция CALS возникла в середине 70-х годов в оборонном комплексе США в связи с необходимостью повышения эффективности управления и сокращения затрат на информационное взаимодействие в процессах заказа, поставок и эксплуатации средств вооружения и военной техники. Причиной возникновения идеи была естественная потребность в организации «единого информационного пространства», обеспечивающего оперативный обмен данными между заказчиком (федеральными органами), производителями и потребителями военной техники. На первоначальном этапе аббревиатура CALS расшифровывалась как Computer Aided Logistic Support - компьютерная поддержка поставок. Предметом CALS являлась безбумажная технология взаимодействия между организациями, заказывающими, производящими и эксплуатирующими военную технику, а также формат представления соответствующих данных.
CALS базировалась на результатах программы интегрированной компьютеризации производства (ICAM), реализованной в Министерстве обороны США. Массовое применение информационных технологий в рамках этоц программы потребовало унификации и стандартизации методов описания и анализа организационных и производственных систем . На основе уже имевшихся технологий был разработан ряд федеральных стандартов IDEF, а метод функционального моделирования IDEF0 был принят в качестве стандарта CALS.
Это положило начало процесса углубленной стандартизации и унификации правил взаимодействия участников информационных систем, значительно повышающего возможности взаимодействия на всех уровнях деятельности человека.
CALS-технологии , доказав свою эффективность, перестали использоваться только у военных и начали активно применяться в промышленности, строительстве, транспорте и других отраслях экономики, расширяясь и охватывая все этапы жизненного цикла продукта. Новая концепция сохранила аббревиатуру CALS, но получила более широкую трактовку Continuous Acquisition and Life Cycle Support – непрерывная поддержка ЖЦ продукта (изделия). CALS быстро превратилась в глобальную бизнес-стратегию перехода на безбумажную электронную технологию работы, повышения эффективности бизнес-процессов, выполняемых в ходе ЖЦ продукта, за счет информационной интеграции и совместного использования информации на всех его этапах.
Работы по внедрению CALS-технологий велись в 2 этапа. ^ На первом этапе (рубеж 90-х годов) основное внимание уделялось представлению в электронном виде технической документации. На этом же этапе была определена технология представления технической и конструкторско - технологической документации в так называемом «нейтральном» электронном формате. На втором этапе (начало 90-х годов), в рамках всемирного консорциума 25 ве-дущих технических организаций США, было достигнуто согла-шение об использова-нии нового «нейтрального» стандарта описания данных ISO 10303 (STEP- Standart for the Exchange of Product Model Data). Сразу же после разработки стандарта STEP была начата разработка стандартов ISO 13584 (PLIB), ISO 15531 (MANDATЕ), предназначенных для описания и представления информации о компонентах и комплектующих изделия, производственно-эксплуатационной среды и обмена данными, которые имеют общую со STEP структуру и технологию построения. Эти стандарты заложили основу CALS-технологий.
В настоящее время в мире действует более 25 национальных организаций, координирующих вопросы развития CALS-технологий, в том числе в США, Канаде, Японии, Великобритании, Германии, Швеции, Норвегии, Австралии, а также в рамках НАТО.
В России, хотя и с некоторым отставанием во времени от передовых индустриальных стран, начиная с середины 90-х годов, началось внедрение CALS как в гражданской, так и в военной сфере.
В настоящий момент CALS
понимается как глобальная стратегия повышения эффективности бизнес-процессов, выполняемых в ходе жизненного цикла продукта за счет информационной интеграции и преемственности информации, порождаемой на всех этапах жизненного цикла. Средствами реализации данной стратегии являются CALS-технологии, в основе которых лежит набор интегрированных информационных моделей: самого жизненного цикла и выполняемых в его ходе бизнес-процессов, продукта, производственной и эксплуатационной среды. Возможность совместного использования информации обеспечивается применением компьютерных сетей и стандартизацией форматов данных, обеспечивающей корректную интерпретацию информации .
^
1.3. Современные ИТ и их значение для предприятия
Конечная цель любого предприятия - прибыль, эффективность бизнеса. Одной из характерных черт современного промышленного производства являются жесткие требования к конкурентоспособности продукции. Что, в свою очередь, требует и быстрых темпов разработки и запуска продукции в производство и налагает высокие требования на качество продукта, его соответствие рынку. Инженерным языком говоря, производство работает в меньших допусках относительно того, как это было двадцать-тридцать и даже десять лет назад. Это стало возможным во многом благодаря широкому внедрению сначала САПР, затем организации обмена данными между проектными и производственными системами и на современном этапе созданию систем, полностью описывающих жизненный цикл изделия от концепции до описания технологических процессов его изготовления и эксплуатации.
Возросшая сложность, изощренность технологий производства и необхо-димость увеличивать разнообразие выпускаемой продукции породили насущную проблему координации и уп-равления информацией. Деятельность, основанная на информации, теперь составляет значительную часть всей деятельности предприятия. Только организация, основанная на информации, может дать предприятию воз-можность выжить и успешно конкурировать на динамично изменяющемся мировом рынке. Только интегрированная, ультрасовременная информаци-онная система, может обеспечить необходимое сотрудничество в масштабе всего предприятия.
Построение ИС основывается на всеобъемлющей интеграции раз-личных модулей, принципе однократного ввода данных, взаимосвязанности хранимых данных, возможности создания отчетов, непосредственном доступе к информации, ориентации на конечного пользователя и т. д.
Внедрение современных ИТ позволяет
превратить предприятие в информационно-управ-ляемое. То есть, становится возможным управлять предприятием опираясь на информационный ресурс, который, в отличие от прочих (Стоимость, Время, Оперативность реакции, Гибкость. Качество, Инновация) могут быть многократно использован;
воспринимать предприятие как одно целое. То есть, если компания состоит из множества предприятий, ведущих бизнес в разных сферах, или расположенных удаленно друг от друга, руководство может эффективно управлять ими как одним целым, не беспокоясь о совместимости приложений в тех или иных подразделениях. Так же появляется возможность объединения информационных подсистем в одну, устраняя при этом дублирование процессов;
управлять предприятием в режиме реального времени. Наибольшую ценность представляет актуальная информация. ИТ позволяют дать моментальный доступ к ней всем участником процессов. Результатом является увеличение эффективности и пропуск-ной способности каналов информации, и возможность осуществлять процессы не только последовательно, но и параллельно;
становиться основой для бизнес-стратегии предприятия. ИТ в свое время давали и дают возможность быстро производить стретегические изменения на предприятии, облегчая внедрение новых систем. Примером может быть система «Производство на мировом уровне» (World Class Manufacturing, WCM), появившаяся в 80-х годах. Она включала в себя такие мощные методы, как «Точно в срок» (ЛТ), «Тоталь-ный контроль качества» (Total Quality Management, TQM), «Оценка эффективности» (Benchmarking), «Развитие человеческих ресурсов» (Human Resources Development), «Единичное производство» (Lean Manufacturing), а позднее, в 1990-х годах, еще и Реинжиниринг бизнес-процессов;
используя одну программную платформу, работать с учетом всех особенностей конкретного предприятия. Сегодня можно создать ИС эффективную для данного предприятия не создавая ее с нуля, без привлечения огромных человеческих и финансовых ресурсов. Можно взять готовый продукт и настроить его под нужды предприятия. При этом можно добавлять или убирать необходимые функции с течением времени, сохраняя работоспособность системы.
ориентироваться на массовых пользователей. Все пользователи, которым это необходимо, могут быть включены в единую ИС предприятия. При этом система обеспечивает максимально возможно «дружелюбный» интерфейс, помогая людям делать свою работу, а не мешая.
масштабируемость;
надежность;
управляемость;
опора на стандарты.
Масштабируемость подразумевает возможность увеличить необходимую производительность сис-темы как по количеству операций, так и по числу пользователей.
Надежность - это устойчивость системы к сбоям. Уровень надежности определяется про-центом времени, которое система находится в рабо-чем состоянии. Так же очень важно обеспечивать сохранность информации, которая сегодня может стоить дороже, чем сама ИС.
Управляемость. Информационная система не должна отнимать слишком много ресурсов на свое обслуживание. Речь идет не только о деньгах, но и о времени. То есть надо выбирать: содержать штат сотрудников, поддерживающих работоспособность ИС (или пользоваться услугами специальных компаний) или дать возможность своим сотрудникам самим решать все проблемы, тратя на это рабочее время.
Опора на стандарты. О необходимости стандартизации уже было сказано выше. Надо лишь добавить, что система, которая использует современные стандарты информационных технологий, весьма вероятно сможет эффективно работать и в будущем.
^
1.4. Жизненный цикл изделия
CALS – это стратегия повышения эффективности, производительности и рентабельности процессов хозяйственной деятельности предприятий за счет внедрения современных методов информационного взаимодействия участников ЖЦ продукта.
Жизненный цикл продукта, как его определяют стандарты CALS, - это совокупность процессов, выполняемых от момента выявления потребностей общества в определенной продукции до момента удовлетворения этих потребностей и утилизации продукта. Основные стадии жизненного цикла показаны далее на рисунках.
Процесс - - это совокупность взаимосвязанных ресурсов и деятельности, которая преобразует входящие элементы в выходящие. Ресурсами являются персонал, средства обслуживания, оборудование, технология, методология.
ЖЦ продукта присуще большое разнообразие процессов. Наиболее известные: производственный процесс, процесс проектирования, процесс закупок. Каждый из этих процессов, в свою очередь, состоит из технологических процессов и организационно-деловых процессов . Под технологическим процессом понимается часть производственного (или другого процесса), содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) последующему определению состояния предмета труда. Под организационно-деловыми процессами понимаются процессы, связанные с взаимодействием людей (подразделений, организаций). Все процессы ЖЦ взаимосвязаны (см. рис.1).
Для общей характеристики этих процессов используется понятие «бизнес-процесс».
Бизнес-процесс – совокупность технологических и организационно-деловых процессов, выполняемая целенаправленно в рамках заранее заданной организационной структуры.
Бизнес-процессы могут быть разного масштаба : масштаба предприятия (в него вовлечены работники нескольких подразделений, например, снабжающих предприятие материалами и комплектующими), внутрицеховые, внутрилабораторные (например, изготовить деталь). Внутри одного бизнес-процесса часть составляющих его технологических и организационно-деловых процессов может быть организована в отдельный вложенный бизнес-процесс меньшего масштаба. Отдельные технологические и организационно-деловые процессы могут раскладываться на операции (законченные части процесса, выполняемые на одном рабочем месте – выписать накладную, составить договор), которые в свою очередь делятся на переходы (законченные части операции, выполняемые одними и теми же средствами – позвонить, записать, фрезеровать).
Бизнес-процессы также различаются по типу деятельности:
основные бизнес-процессы (определяют основное направление деятельности предприятия: производство продукции, сервисное обслуживание, оказание услуг и т. п.);
вспомогательные бизнес-процессы (процессы, связанные с решением внутренних задач предприятия по обслуживанию основных бизнес-процессов);
бизнес-процессы управления (планирование деятельности предприятия, организация производства, контроль);
бизнес-процессы сети (взаимодействие с поставщиками и потребителями).
В общем случае ЖЦ необходимо рассматривать как совокупность ЖЦ конечного продукта и ЖЦ входящих в него компонентов, результатов деятельности субпоставщиков. С этой точки зрения ЖЦ представляет собой древовидную структуру (см. рис. 1.2) . Информационное взаимодействие субъектов, участвующих в поддержке ЖЦ, должно осуществляться в едином информационном пространстве (ЕИП). Для разрушения коммуникационных барьеров и реализации концепции CALS необходимо создать ЕИП для всех участников ЖЦ изделия (в том числе и для эксплуатационников).
Рис. 1.2. Жизненный цикл продукта и его компонентов
ЕИП должно:
аккумулировать всю информацию об изделии;
быть единственным источником данных о нем (прямой обмен данными между участниками ЖЦ исключен);
формироваться на основе международных, государственных и отраслевых стандартов.
CALS-стандарты можно подразделить на три группы:
- функциональные стандарты, определяющие процессы и методы формализации;
- информационные стандарты по описанию дан-ных о продуктах, процессах и средах;
- стандарты технического обмена , контролиру-ющие носители информации и процессы обмена данными между передающими и принимающими системами.
Место и роль информационных технологий и международных стандартов, а также взаимосвязь между ними, приведены на рис. 1.3 . Суть этих технологий кратко изложена ниже.
Выходы, связанные с производством продукции как у поставщи-ка, так и у производителя можно представить при использовании стандартов MRP, MRP II, ERP, ISO 15531 ManDate.
Характеристики продукции и ее состояния как у поставщика, так и у производителя можно представить при использовании стандартов ISO10303 STEP, ISO 15531 ManDate.
Требования потребителя и производителя учитываются при ис-пользовании ФСА, ФФА, FMEA, QFD.
Обратная связь между потребителем и производителем, а также между производителем и субпоставщиком может быть организована на базе стандартов ISO 9000, MRP, MRP II, ERP, ISO 15531 ManDa-te, ISO 10303 STEP.
ISO 15531 ManDate - стандарты из системы стандартов CALS -технологий. Предназначен для обеспечения коллективного доступа поставщика и потребителя к информации о производственном про-цессе поставщика. Использует согласованные со стандартом ISO 10303 STEP форматы представления данных.
Рисунок 1.3. Взаимосвязь между стандартами и бизнес-процессами на предприятии
ISO 10303 STEP - основное семейство стандартов из системы стандартов CALS-технологий (в настоящее время включает около сотни стандартов и проектов). Предназначен для обеспечения кол-лективного доступа поставщика и потребителя к информации о:
конструкции изделия;
процедурам испытаний изделия;
эксплуатационной документации на изделие;
другой информации по всем стадиям жизненного цикла изделия.
Важность управления данными об изделии, представленными в формате ISO 10303 STEP, связано со следующими обстоятельствами. Данные о конструкции изделия занимают значительную часть в об-щем объеме информации, используемой в ходе его жизненного цикла (ЖЦ). На основе этих данных решается ряд задач производства из-делия, материально-технического снабжения, сбыта, эксплуатации, ремонта и др. (рис. 1.4) .
Кроме стандартов, которые относятся к CALS, существуют и другие, часто используемые в бизнес-процессах.
ISO 9000 - семейство стандартов на системы качества предприя-тия. Система качества - часть системы управления предприятия , ох-ватывающая основные бизнес процессы (в настоящее время более 20 процессов). Разработана в середине 1980-х годов как обобщение пе-редового опыта по обеспечению качества и воплощение Глобальной Европейской концепции в области качества. Предназначена для ре-шения следующих основных задач:
обеспечения климата доверия в экономике;
предоставления потребителю объективных доказательств спо-собности поставщика к производству товаров и услуг опреде-ленного уровня качества;
повышения конкурентоспособности предприятий.
Рис. 1.4. Использование конструкторских данных в ходе ЖЦ изделия
Система качества является наиболее распространенным стандар-том за всю историю ISO, их используют несколько сот тысяч пред-приятий практически во всех странах мира. Соблюдение требований стандарта в настоящее время рассматривается как пропуск на между-народный рынок товаров и услуг. В России с 1998 г. соблюдение тре-бований ISO 9000 - обязательное условие для получения госзаказа (постановление Правительства РФ №113 от 02.02.1998 г.).
MRP - стандарт на планирование материальных ресурсов (Ma-terial Requirements Planing), первый из серии стандартов на плани-рование материальных ресурсов, разработан в 1960-х годах, обеспе-чивает согласование действий снабженческих, производственных и сбытовых подразделений по формированию заказов в реальном мас-штабе времени и материального учета. Не поддерживает нулевых производственных запасов и потому не обеспечивает поставок в ре-жиме just in time (точно в срок).
Одним из наиболее распространенных методов управления про-изводством в мире является стандарт MRP II (Manufacturing Resour-se Planning), разработанный в США и поддерживаемый американ-ским обществом по контролю за производством и запасами - Ameri-can Production and Inventory Control Society (APICS). MRP II - это набор проверенных на практике разумных принципов, моделей и процедур управления и контроля, служащих повышению показате-лей экономической деятельности предприятия.
С середины 1990-х годов стандарт MRP II применяется для пла-нирования потребностей в распределении и ресурсах на уровне пред-приятия - Enterprise Resourse Planning, а интегрированные програм-мные продукты, обеспечивающие такое планирование, называются ERP-системами (например, SAP R3, BAAN, MGF/PRO, Oracle Ap-plication).
Как известно, система класса MRP II имеет целью электронное моделирование всех основных процессов, реализуемых предприятием, таких как снабжение, запасы, производство, продажа и дистрибуция, планирование, контроль за выполнением плана, за-траты, финансы, основные средства и т.д. Следует отметить, что Международный стандарт по управлению качеством процессов ISO 9000 обязывает иметь на предприятии указанные модели, хотя и не требует их электронной реализации.
ERP - дальнейшее развитие стандарта на организацию производ-ства и материально-технического снабжения (Enterprise Resource Planing) - разработан в 1990-х годах. Поддерживает концепцию CIM (компьютеризованного интегрированного производства) и оптималь-ного управления логистическими потоками в реальном масштабе вре-мени, поставки в режиме just in time (точно в срок).
В настоящее время развивается в концепции DRP (Dynamical Resource Planing) - организации производства динамической конфи-гурации, в которой бизнес процессы могут оптимально изменяться, в зависимости от изменения задач. Поддерживает концепции глобали-зации бизнеса, работы в режиме 24x365 и т.д. .
ФСА - функционально-стоимостной анализ - технология разра-ботки и анализа продуктов, позволяющая сократить себестоимость про-дуктов на основе выравнивания соотношения «важность - стоимость» элементов продукции. Разработай в США в конце 1940-х годов, принят как стандарт большинством развитых стран в конце 1960-х.
ФФА - функционально-физический анализ - технология разра-ботки и анализа технических систем, позволяющая разрабатывать продукты, реализующие эффективные принципы действия. Разрабо-тан в СССР в конце 1970-х - начале 1980-х годов, в настоящее время достаточно широко внедряется в развитых странах бывшими совет-скими специалистами.
FMEA - анализ (Failure mode and effect analysis) - анализ при-чин и последствий дефектов для потребителей - метод анализа про-дуктов и процессов, позволяющий выявить элементы конструкции (анализ продуктов) или операции процессов (анализ процессов), имеющие повышенный потенциальный риск для потребителя и разработать предупреждающие мероприятия, снижающие риск до приемлемых величин. Разработан рядом авиакосмических фирм США в рамках программы полета к Луне НАС А в середине 1960-х го-дов. В настоящее время является фактическим стандартом в боль-шинстве развитых стран.
QFD (quality function deployment) - развертывание функций качества - технология разработки и подготовки производства про-дуктов, позволяющая эффективно преобразовывать запросы потре-бителя в технические требования. Использует ряд последовательно перестраиваемых таблиц - «домиков качества» - для всех стадий раз-работки и подготовки производства изделий. Разработана в 1970-х годах в Японии. В настоящее время широко применяется в большин-стве развитых стран, где рассматривается как эффективное оружие в конкурентной борьбе .
^
2. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ НА ПРЕДПРИЯТИИ
2.1. Обеспечение информационных систем
на предприятии
В современных условиях участниками жизненного цикла конк-ретного изделия могут быть юридически и территориально не связан-ные друг с другом предприятия. CALS-технологии призваны слу-жить средством, интегрирующим существующие па предприятиях ав-томатизированные системы обработки информации в единую функ-циональную систему. Главная задача создания и внедрения CALS-технологий - обеспечение единообразных описаний и смысло-вой интерпретации данных независимо от места и времени их получе-ния в общей информационной системе. CALS-технологий не отвергают существующие автоматизированные системы обработки информации (САПР, АСТПП, АСУ, АСУП и др.), а служат средством их интеграции и эффективного взаимодей-ствия. При этом внедряется и поддерживается стандартизация проектной, технологической и эксплуата-ционной документации, понятийного аппарата и языков представления данных.
По аналогии с системами автоматизированного проектирования в составе CALS различают лингвистическое, информационное, матема-тическое, программное, методическое и техническое обеспечение системы.
К лингвистическому обеспечению CALS относятся языки и фор-маты данных о промышленных изделиях и процессах, используемые для представления и обмена информацией на всех этапах жизненного цикла изделий.
^ Информационное обеспечение составляют базы данных, содер-жащие сведения о промышленных изделиях. Эти данные используются различ-ными системами в процессе проектирования, производства, эксплуа-тации и утилизации изделий. В состав информационного обеспечения входят также серии международных и национальных CALS-стандартов и спецификаций.
^ Математическое обеспечение CALS включает, модели и алго-ритмы взаимодействия различных систем и их компонентов в CALS-технологиях. К этим моделям относятся методы структурного и имитационного моделирования, методы планирования и управле-ния процессами, распределения ресурсов и т.п.
^ Программное обеспечение CALS представлено программными комплексами, предназначенными для поддержки единого информа-ционного пространства на всех этапах жизненного цикла изделий. Это системы управления документами и документооборотом, управ-ления проектными данными, обеспечения взаимодействия предприятий в элект-ронном бизнесе, подготовки интерактивных электронных техниче-ских руководств и некоторые другие.
^ Методическое обеспечение CALS представлено методиками осуществления таких процессов, как структурирование сложных объек-тов, их функциональное и информационное моделирование, парал-лельное (совмещенное) проектирование и производство, объект-но-ориентированное проектирование, создание онтологии приложе-ний.
К техническому обеспечению CALS относят аппаратные средст-ва получения, храпения, обработки и визуализации данных при ин-формационном сопровождении изделий. Взаимодействие частей вир-туальных предприятий, систем, поддерживающих разные этапы жиз-ненного цикла изделий, происходит через линии передачи данных и сетевое коммутирующее оборудование.
На рисунке 2.1 представлены виды программного обеспечения информационных систем и их место в жизненном цикле изделия.
Рис. 2.1. Этапы жизненного цикла промышленных изделий и системы их
автоматизации
Ниже представлена расшифровка названий автоматизированных систем:
CAE - Computer Aided Engineering (автоматизированные рас-четы и анализ);
CAD - Computer Aided Design (автоматизированное проекти-рование);
САМ - Computer Aided Manufacturing (автоматизированная технологическая подготовка производства);
CAPP - система проектирования технологических процессов (ТП), которая позволяет с различной степенью автоматизации проектировать единичные, групповые и типовые технологические процессы по многим направлениям: механообработка, гальваника, сварка, сборка, термообработка и т.д.;
PDM - Product Data Management (управление проектными данными);
ERP - Enterprise Resource Planning (планирование и управле-ние предприятием);
MRP-2 - Manufacturing (Material) Requirement Planning (планирование производства);
MES - Manufacturing Execution System (производственная ис-полнительная система);
SCM - Supply Chain Management (управление цепочками по-ставок);
CRM - Customer Relationship Management (управление взаи-моотношениями с заказчиками);
SCADA - Supervisory Control And Data Acquisition (диспет-черское управление производственными процессами);
CNC - Computer Numerical Control (компьютерное числовое управление);
SFA - это Sales Force Automation (Автоматизация деятель-ности по продажам);
IETM - Interactive Electronic Technical Manuals (интерактивные электронные технические руководства )
СРС - Collaborative Product Commerce (совместный электрон-ный бизнес). [Соломенцев]
PLM - Product Lifecycle Management (Управление данными жизненного цикла изделий).
ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МАШИНОСТРОЕНИИ »
Направление подготовки: 151000 - Технологические машины и оборудование
Программа подготовки:
«Металлургические машины и оборудование»
«Оборудование нефтегазопереработки»
«Технологические машины и оборудование для разработки торфяных месторождений»
«Технологические процессы в машиностроении»
Квалификация (степень) выпускника : магистр
Составитель: доцент
Санкт-Петербург
1.Цель изучения дисциплины – повышение основ знаний, умений и навыков по проектированию и современным методам расчета деталей, сборок и механизмов на прочность, жесткость, устойчивость и колебания при действии статических и динамических нагрузок.
Основной задачей изучения дисциплины является приобретение студентами методики построения физических и математических моделей рассчитываемых конструкций и выработка ими практических навыков работы на ЭВМ с современными программами CAD+CAE, используя метод конечных элементов (МКЭ).
2. Место дисциплины в учебном процессе
Дисциплина «Компьютерные технологии в машиностроении» относится к профессиональному циклу дисциплин и входит в его базовую часть. Для изучения дисциплины студент должен обладать знаниями, устанавливаемыми ФГОС для высшего профессионально образования по общепрофессиональным дисциплинам : Детали машин и основы конструирования, Теория механизмов и машин, Технологические процессы в машиностроении, Начертательная геометрия, Инженерная графика. Для успешного освоения дисциплины необходимо знание высшей математики и программирования на ЭВМ в следующем объеме: дифференциальное исчисление, интегральное исчисление, дифференциальные уравнения, элементы математического программирования, основы программирования на одном из алгоритмических языков; а также умение использовать компьютер в качестве пользователя в объеме курса «Информатика».
3. Требования к результатам освоения дисциплины
В результате освоения данной ООП магистратуры выпускник должен обладать следующими компетенциями:
общекультурными:
– способен совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень (ОК-1);
– способен к обобщению, анализу, критическому осмыслению, систематизации, прогнозированию при постановке целей в сфере профессиональной деятельности с выбором путей их достижения (ОК-2);
– способен собирать, обрабатывать с использованием современных информационных технологий и интерпретировать необходимые данные для формирования суждений по соответствующим социальным, научным и этическим проблемам (ОК-4);
– способен самостоятельно применять методы и средства познания, обучения и самоконтроля для приобретения новых знаний и умений, в том числе в новых областях, непосредственно не связанных со сферой деятельности (ОК-5);
– способен выбирать аналитические и численные методы при разработке математических моделей машин, приводов, оборудования, систем, технологических процессов в машиностроении (ОК-6);
– способен на научной основе организовывать свой труд, самостоятельно оценивать результаты свой деятельности, владеть навыками самостоятельной работы в сфере проведения научных исследований (ОК-7);
– способен получать и обрабатывать информацию из различных источников с использованием современных информационных технологий, умеет применять прикладные программные средства при решении практических вопросов с использованием персональных компьютеров с применением программных средств общего и специального назначения в том числе в режиме удаленного доступа (ОК‑8);
профессиональными:
– умеет разрабатывать методические и нормативные материалы , а также предложения и мероприятия по осуществлению разработанных проектов и программ (ПК-4);
– разрабатывать физические и математические модели исследуемых машин, приводов, систем, процессов, явлений и объектов, относящихся к профессиональной сфере, разрабатывать методики и организовывать проведение экспериментов с анализом их результатов (ПК-20);
– разрабатывать методические и нормативные документы, предложения и проводить мероприятия по реализации разработанных проектов и программ (ПК-25);
профильными профессиональными:
– участвовать в составлении аналитических обзоров и научно-технических отчетов по результатам выполненной работы , в подготовке публикаций результатов исследований и разработок в виде презентаций, статей и докладов (ПКД-2).
– производить расчеты и проектировать отдельные узлы и устройства технологических машин и оборудования в соответствии с техническим заданием (ПКД-5);
– способность разрабатывать прикладные (функциональные) программы с использованием сред программирования, осуществлять моделирование технических объектов и их элементов с использованием математических методов в инженерии (ПКД-8).
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать : твёрдотельное объёмное параметрическое проектирование на современных CAD программах; компьютерные технологии в машиностроении; основные идеи метода конечных элементов (МКЭ) и область его применения; типы основных конечных элементов (КЭ), их характеристики и области применения; современные методы прочностных расчетов оборудования и гидроаэромеханику потоков в аппаратах; наиболее мощные пакеты прикладных программ, реализующих МКЭ; методику организации расчётов МКЭ на ЭВМ; методики построения физической и математической моделей; соотношения между напряжениями, деформациями и температурой, а также между деформациями и перемещениями; уравнения равновесия и граничные условия;
уметь: работать с графическими редакторами CAD программ; создавать с помощью программы SolidWorks объёмные параметрические детали, сборки, оборудование и механизмы; создавать их расчетные схемы; выбирать типы КЭ; моделировать конструкцию с помощью КЭ; задавать свойства материалов и различные нагрузки; описывать начальные и граничные условия; задавать контактные условия; проводить расчеты на прочность, жесткость и устойчивость; рассчитывать собственные частоты и формы колебаний; проводить динамический анализ механизмов; визуализировать результаты расчетов; проводить анализ результатов расчета; принимать решения, направленные на достижение необходимой работоспособности и надёжности конструкции;
владеть: методиками расчёта запаса прочности, жесткости, устойчивости и надёжности конструкции в условиях статических и динамических нагрузок; приёмами работы на ПК.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единиц.
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры |
Аудиторные занятия (всего) | ||
В том числе: | ||
Практические занятия (ПЗ) | ||
Семинары (С) | ||
Лабораторные работы (ЛР) | ||
Самостоятельная работа (всего) | ||
В том числе: | ||
Курсовой проект (работа) | ||
Расчетно-графические работы | ||
Другие виды самостоятельной работы | ||
Подготовка к практическим занятиям | ||
Подготовка к зачету | ||
Защита, зачет | Защита, зачет |
|
Общая трудоемкость час |
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | |
Введение | Структура дисциплины, ее цель и задачи. Основные тенденции внедрения компьютерных технологий машиностроении. Автоматизация конструкторской (КПП) и технологической подготовки производства (ТПП). Понятие единого информационного пространства предприятия. |
|
Имитационное моделирование. | Классификация моделей, используемых в технике: инженерно - физические, структурные, геометрические, информационные. Основные свойства моделей. Цели и задачи компьютерного моделирования. Структурная оптимизация. Параметрическая оптимизация. Содержание основных этапов компьютерного моделирования. Методология имитационного моделирования. Методы формализации в компьютерном моделировании. Основные этапы и подходы к реализации имитационного моделирования. Программные средства имитационного моделирования. Языки имитационного моделирования GPSS Word Автоматизированные инструментальные среды: математический редактор MathCad, математический пакет программ MATLAB, среда имитационного моделирования Arena, автоматизированная система моделирования AnyLogic. |
|
Основные принципы и соотношение численных методов инженерного анализа. Сравнительный анализ существующих методов расчета деталей машин и оборудования. Классификация и применимость конечных элементов. Общая схема компьютерной реализации МКЭ. Учет нелинейности в процедурах МКЭ. Методы оптимизации в инженерном анализе: параметрическая оптимизация, структурная оптимизация. Комплексные решения задач оптимального проектирования. Методы визуализации в системах инженерного анализа. Ошибки идеализации. Погрешности моделирования. Погрешности расчетов. Ошибки интерпретации результатов. Принятие проектного решения. |
||
Векторные графические модели. Растровые графические модели. Компьютерные геометрические модели: плоские, объемные (трехмерные), конструктивная твердотельная геометрия, представление с помощью границ, позиционный подход. Моделирование линий. Построение поверхностей. Геометрическое моделирование объемных тел. Гибридные геометрические модели. Параметризация геометрических моделей. Моделирование объемных сборок. Проекционные виды и ассоциативные связи 3D и 2D – моделей. Прикладное программное обеспечение геометрического моделирования. Комплексное использование геометрических моделей. Экономическая эффективность использования технологий компьютерного геометрического моделирования |
||
Системы автоматизированного проектирования. Ретроспективный обзор развития автоматизированных систем промышленного назначения. История автоматизации машиностроения в России. Этапы развития САПР. Научные основы и стандарты САПР. Основные термины и определения компьютерных технологий и автоматизированных систем. Структура, состав и компоненты САПР. Международная классификация САПР. Полно масштабные автоматизированные системы. Отечественные машиностроительные программно – методические комплексы САПР. Типовой состав модулей машиностроительной САПР |
||
SolidWorks – это полнофункциональное приложение для автоматизированного механико-машиностроительного конструирования, базирующееся на параметрической объектно-ориентированной методологии. Этот пакет служит программной платформой для прочностных расчетов методом конечных элементов деталей и сборок с помощью программ SolidWorks Simulation и Cosmos/M, для динамического анализа механизмов в среде SolidWorks Motion. Составные части пакета и их назначение. Предварительная подготовка и вход в программу. Основные стадии решения задач. Предпроцессорная подготовка; задание начальных и граничных условий; физических и механических свойств материалов; построение сетки конечных элементов; приложение поверхностных и объёмных нагрузок; выбор решателя. Решение задачи. Постпроцессорная обработка. Основные этапы твердотельного проектирования в SolidWorks: построение эскиза, создание объемной модели, создание сборок, генерация чертежей. Примеры расчётов деталей и оборудования. |
5.2. Разделы дисциплин и виды занятий
Наименование раздела дисциплины | Практ. зан. | ||||||
Введение | |||||||
Имитационное моделирование. | |||||||
Инженерный анализ и компьютерное моделирование. | |||||||
Компьютерная графика и геометрическое моделирование. | |||||||
Компьютерные технологии и моделирование в САПР. | |||||||
Основы объемного проектирования в программе SolidWorks. | |||||||
Заключение | |||||||
6. Лабораторный практикум. Не предусмотрен учебным планом.
7. Практические занятия (семинары).
№ раздела дисциплины | Тематика практических занятий (семинаров) | Трудо-емкость |
|||||||||||||||||||||||||||||
Моделирование простейшего потока событий. | |||||||||||||||||||||||||||||||
Определение показателей системы массового обслуживания. | |||||||||||||||||||||||||||||||
Динамический расчет плоской рамы методом конечных элементов. | |||||||||||||||||||||||||||||||
Расчет кольца методом конечных элементов. | |||||||||||||||||||||||||||||||
Использование прямоугольного квадратичного элемента в методе конечных элементов. | |||||||||||||||||||||||||||||||
Векторные графические модели. Растровые графические модели | |||||||||||||||||||||||||||||||
Компьютерные геометрические модели. Геометрическое моделирование объемных тел | |||||||||||||||||||||||||||||||
Гибридные геометрические модели. Параметризация геометрических моделей | |||||||||||||||||||||||||||||||
Моделирование объемных сборок | |||||||||||||||||||||||||||||||
Проекционные виды и ассоциативные связи 3D и 2D-моделей | |||||||||||||||||||||||||||||||
Моделирование изделий в КОМПАС 3D. | |||||||||||||||||||||||||||||||
Чертежный редактор КОМПАС-ГРАФИК | |||||||||||||||||||||||||||||||
Знакомство с интерфейсом пакета трехмерного моделирования SolidWorks 2009. Создание эскиза. | |||||||||||||||||||||||||||||||
Создание деталей в SolidWorks. Конфигурация деталей. | |||||||||||||||||||||||||||||||
Создание деталей из листового материала в SolidWorks. | |||||||||||||||||||||||||||||||
SolidWorks. Создание сварных деталей. | |||||||||||||||||||||||||||||||
Сборка «Разработка конструкции редуктора технологической машины с использованием компьютерных технологий». Примерные темы рефератов представлены ниже: Информационные системы поддержки жизненного цикла изделий Безбумажный документооборот в машиностроительном производстве Системы управления проектами Автоматизированная классификация и кодирование объектов в процессах конструирования и изготовления изделий машиностроения Сравнительный анализ CAD/CAM/CAE систем Развитие и применение высокопроизводительных вычислительных кластерных технологий в машиностроении Самостоятельная работа студентов предполагает теоретическую и практическую подготовку по дисциплине. Теоретическая подготовка состоит в изучении учебного материала по конспектам и учебникам из перечня рекомендованной литературы. Полезно обращение к специализированным периодическим изданиям. Особого внимания заслуживает посещение (участие в) выставок, научных семинаров и конференций. В сети ИНТЕРНЕТ ежегодно появляется много статей и электронных материалов о современном состоянии и направлениях слияния компьютерных и машиностроительных технологий. Самостоятельная практическая подготовка состоит в выполнении учебных заданий, курсовой работы по программе изучения дисциплины. Закрепление приобретенных навыков производится при прохождении производственных практик, выполнении заданий по смежным дисциплинам. Возможности самостоятельной практической подготовки значительно ограничиваются политикой лицензирования специализированных программных продуктов (в настоящее время доступна только ограниченная версия КОМПАС-3D V13). Поэтому практическую работу целесообразно проводить в учебных помещениях кафедры. Виды контроля занятий В ходе изучения дисциплины проводится контроль уровня знаний студентов, состоящий из: 1. Текущего – по результатам практических занятий, а также в виде экспресс-опроса после лекции (или в форме тестов); 2. Рубежного – по результатам написания реферата и выполнения курсовой работы; 3. Промежуточного – дифференцированного зачета. Для допуска к зачету необходимо успешное выполнение всех заданий текущего и рубежного контроля. 9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины: а) основная литература 1. Черепашков А. А., Носов Н. В. Компьютерные технологии, моделирование и автоматизированные системы в машиностроении: Учебник для студ. высш. учеб. заведений. Гриф УМО АМ. – Волгоград: Издательский Дом «Ин-Фолио», 2009, 592 с. 2. SolidWorks. Компьютерное моделирование в инженернорй практике. / и др. – BHV-Петербург, 2008, 1040 с. 3. Дударева Н. Ю., Загайко С. А. SolidWorks 2009 на примерах. СПб: БХВ-Петербург, 2009, 544 с.. б) дополнительная литература 1. Ковшов А. Н. Информационная поддержка жизненного цикла изделий машиностроения: принципы, системы и технологии CALS/ИПИ/ Ковшов А. Н. и др. – М.: Академия, 2007, 304 с. 2. Кондаков А. И. САПР технологических процессов: Учебник для студ. высш. учеб. заведений. – М.: Академия, 2007, 272 с. 3. Макаров Е. Г. Инженерные расчеты в Mathcad 15: Учебный курс. – СПб.: Питер, 2011, 400 с. 4. Потемкин А. Инженерная графика. – М.: Лори, 2002, 446 с. 5. Потемкин А . Трехмерное твердотельное моделирование. – М.: Компьютер Пресс, 2002, 296 с. 6. Рыжиков моделирование. Теория и технологии. – М.: Альтекс, 2004, 384 с. 7. Черепашков А. А. Компьютерная графика и геометрическое моделирование в машиностроении. Учебное пособие. Гриф УМО. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2008, 134 с. 8. Черепашков А. А. Компьютерные технологии. Создание, внедрение и интеграция промышленных автоматизированных систем в машиностроении: Учебное пособие. Гриф УМО. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2008, 143 с. 9. Беляев. В.В., Журов Г. Н., Косовцева Т. Р Системы массового обслуживания. Методические указания к лабораторным работам . СПб.:СПГГИ(ТУ),. 2011, 58 с. в) программное обеспечение Система трехмерного твердотельного параметрического моделирования механических узлов и конструкций SolidWorks 2009, разработанная американской фирмой SolidWorks Inc. специально для Windows XP и Window Vista. Dassault Systèmes [сайт] URL: http:/// (дата обращения: 29.11.2012); SolidWorks Russia [сайт] URL: http://www. ***** (дата обращения: 29.11.2012); Autodesk [сайт] URL: http://www. *****/ (дата обращения: 29.11.2012); САПР и графика [сайт] URL: http://www. *****/(дата обращения: 29.11.2012). 10. Материально-техническое обеспечение дисциплины Специализированные лаборатории учебного компьютерного центра. При выполнении лабораторных работ студенты используют ПЭВМ с установленным соответствующим дисциплине программным обеспечением (КОМПАС-3D, MathCad, GPSS).
Разработчик Доцент каф. И и КТ |
информационная технология машиностроение
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.
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.
Компьютерные технологии в машиностроении
Машиностроение одна из старейших и главнейших отраслей промышленности. Но, как и любая другая область, машиностроение не могло обойтись без модернизации и внедрения новых технологий. Компьютерные технологии в производстве начали применяться сравнительно недавно, но уже смогли заметно облегчить труд работников и улучшить качество производства.
Однако, не смотря на общепринятое мнение, применение компьютерных технологий направлено не столько на автоматизацию производства, сколько на изменение самой технологии проектирования и производства, что само по себе существенно сокращает сроки создания продукции, позволяет снизить затраты на весь жизненный цикл изделия, а также повысить его качество.
Компьютерные технологии применяются не только для автоматизации станков и оборудования, но и для проектирования макета изделия. Это прежде всего применимо для сложных машиностроительных деталей. От компьютерных технологий требуется создание точного и подробного макета изготовляемой детали, в первую очередь это дает огромные возможности для создания более качественной продукции в более сжатые сроки.
В процессе проектирования за частую участвует несколько человек, и для более точной и быстрой работы они должны смотреть за работой друг друга, и одновременно создавать на компьютерах модели детали, узлов, агрегатов и т.п.
В процессе так же должен решаться ряд косвенных вопросов, таких как, виды инженерного анализа, моделирование всевозможных ситуаций, компоновка изделий и т.д.
Одновременно с созданием проекта вся возможная информация передается на производство для налаживания его процесса еще до создания готового макета.
Компьютерные программы на производстве
Для компьютерного проектирования на производстве применяются системы автоматизированного проектирования инженерного анализа, а также технологии подготовки производства (CAD/CAE/CAM).
Подобные технологии получили широкое применение на Западе, в различных отраслях машиностроения. В России же подобные технологии применяются в крупных компаниях.
Многие российские компании внедрили в свое производство такие программы проектирования как: AUTOCAD, CATIAV6, Компас-3D и многие другие.
Наиболее значимые компьютерные технологии применены в компаниях с массовым и крупносерийным производством. В России так же широко применяются для автоматизации производства отечественные разработки (1C Предприятие).
Опыт внедрения компьютерных технологий оказал существенное влияние на производительность. В плане экономики отрасли, применяющие компьютерные технологии, развиваются на 1,5 раза быстрее.
Однако не многие предприятия готовы к переходу на компьютерное производство полностью - зачастую на них заменяется 30-40% оборудования, учитывая это не многие из них могут достичь хотя бы 50% ожидаемого роста.
Замечание 1
Большинство компьютерных программ сделаны на основе западных стандартов, что значительно тормозит процесс их внедрения, так как управленческие и производственные процессы не соответствуют зарубежным стандартам.
На мелкосерийном производстве компьютерные технологии практически не применяются, в частности это относится к судостроению. Так как все судно собирается поэтапно, а подгонка и проверка проводится на месте, что делает каждое судно уникальным. А это значит, что для каждого судна изготавливается свой проект и своя документация.
Зачастую в судостроении отсутствует выпуск одинаковых деталей. При этом важным моментом считается при внедрении то, что довольно сложно наладить работу с документацией, а любая компьютерная система не способна работать исправно при недостатке информации.
Так же компьютеры широко применяются непосредственно на производстве. Каждый диспетчер на заводе в своем распоряжении имеет автоматизированную систему, которая отвечает за работу нескольких станков, программ, технологий. Так же компьютеры применяются при контроле давления и температур, подавая сигнал об их чрезмерном снижении или повышении.
Роботы в машиностроении
Так же не стоит забывать о применении роботов на производстве. Первым полноценным роботом стал Unimate, который представляет собой механическую руку, произведенный в 1961 году для General Motors. Он выполнял последовательность действий, которые были записаны на барабан.
Начиная с 1970-х годов производство и использование роботов начало активно развиваться. в начале они применялись для использования опасных и не сложных, однообразных работ. Наиболее востребованы роботы были на автомобильном производстве, где они осуществляли:
- сварку,
- штамповку,
- покраску,
- сборку.
Внедрение подобных технологий значительно сократило рабочий труд на заводах.
Замечание 2
Существует ряд полностью автоматизированных фабрик, например, фабрика в Техасе по производству клавиатур – IBM, такие фабрики называют «без освещения».
На подобных фабриках все производство автоматизировано, людей полностью заменили компьютеры, и фабрика может работать без выходных.
К тому же компьютеры не нуждаются в перерывах на обед, а, следовательно, значительно увеличивают количество производимой продукции. Так же стоит заметить, что компьютерная система не способна сбиться или что-то пропустить.
Так же компьютеры и автоматизированные системы могут выполнять работу, которая является для людей сложной, а зачастую и опасной.
В настоящее время компьютеры стали неотъемлемой частью технологического процесса на производстве. Круг предметов и явлений попадающих под влияние компьютерных технологий постоянно расширяется. В любой инженерной деятельности используются компьютерные технологии. Он сопровождают деталь на всем ее жизненном цикле, от планирования до выпуска. На многих заводах стали применять технологии пространственного проектирования, а для некоторых она стала главным инструментом конструкторской документации и технологического процесса. Так же компьютерные технологии помогают решить проблемы связывания нескольких технологий, с применением общей базы данных.
Министерство образования и науки Челябинской области
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение
«Копейский политехнический колледж имени С.В. Хохрякова»
(ГБПОУ «КПК имени С.В. Хохрякова»)
ИНФОРМАТИКА
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
По специальности 15.02.08 Технология машиностроения
Копейск, 2018
на заседании ЦК
математических и естественнонаучных дисциплин
Л.Г. Королева
«____»______________2018г.
УТВЕРЖДАЮ
Зам. директора по УР
Н.В. Типушкова
«____»______________2018г.
Рабочая программа учебной дисциплины Информатика разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее ФГОС) по специальности среднего профессионального образования (далее СПО) 15.02.08 Технология машиностроения.
Организация – разработчик: ГБПОУ «Копейский политехнический колледж имени С.В. Хохрякова»
Разработчик: _______________ О.Н. Иванова, – преподаватель информатики и информационных технологий КПК
стр.
ПАСПОРТ Рабочей ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
СТРУКТУРА и содержание УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
условия реализации рабочей программы учебной дисциплины
Контроль и оценка результатов Освоения учебной дисциплины
1. паспорт Рабочей ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ ИНФОРМАТИКА
1.1. Область применения программы
Рабочая программа учебной дисциплины Информатика является частью рабочей основной профессиональной образовательной программой в соответствии с ФГОС по специальности СПО 15.02.08 Технология машиностроения
Рабочая программа учебной дисциплины может быть использована в дополнительном профессиональном образовании (повышения квалификации и переподготовки)
1.2. Место дисциплины в структуре основной профессиональной образовательной программы:
учебная дисциплина Информатика относится к математическому и общему естественнонаучному циклу дисциплин специальности 15.02.08 Технология машиностроения.
1.3. Цели и задачи дисциплины – требования к результатам освоения дисциплины:
уметь:
выполнять расчеты с использованием прикладных компьютерных программ;
использовать сеть Интернет и ее возможности для организации оперативного обмена информацией;
использовать технологии сбора, размещения, хранения, накопления, преобразования и передачи данных в профессионально ориентированных информационных системах;
обрабатывать и анализировать информацию с применением программных средств вычислительной техники;
получать информацию в локальных и глобальных компьютерных сетях;
применять графические редакторы для создания и редактирования изображений;
применять компьютерные программы для поиска информации, составления и оформления документов и презентаций.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен знать:
базовые системные программные продукты и пакеты прикладных программ;
основные положения и принципы построения системы обработки и передачи информации;
методы и приемы обеспечения информационной безопасности;
методы и средства сбора, обработки, хранения, передачи и накопления информации;
общий состав и структуру персональных электронно-вычислительных машин (ЭВМ) и вычислительных систем;
основные принципы, методы и свойства информационных и телекоммуникационных технологий, их эффективность.
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.
ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.
ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.
ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), за результат выполнения заданий.
ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.
ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.
ОК 10. Исполнять воинскую обязанность, в том числе с применением полученных профессиональных знаний (для юношей).
ПК 1.1. Использовать конструкторскую документацию при разработке технологических процессов изготовления деталей.
ПК 1.2. Выбирать метод получения заготовок и схемы их базирования.
ПК 1.3. Составлять маршруты изготовления деталей и проектировать технологические операции.
ПК 1.4. Разрабатывать и внедрять управляющие программы обработки деталей.
ПК 1.5. Использовать системы автоматизированного проектирования технологических процессов обработки деталей.
ПК 2.1. Участвовать в планировании и организации работы структурного подразделения.
ПК 2.2. Участвовать в руководстве работой структурного подразделения.
ПК 2.3. Участвовать в анализе процесса и результатов деятельности подразделения.
ПК 3.1. Участвовать в реализации технологического процесса по изготовлению деталей.
ПК 3.2. Проводить контроль соответствия качества деталей требованиям технической документации.
1.4. Количество часов на освоение программы дисциплины:
максимальной учебной нагрузки обучающегося 96 часов, в том числе:
Обязательной аудиторной учебной нагрузки обучающегося 64 часа;
Практических занятий 40 часов;
Самостоятельной работы обучающегося 32 часа.
2. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1. Объем учебной дисциплины и виды учебной работы
Внеаудиторная самостоятельная работа:
работа над учебными материалами, конспектами лекций;
выполнение индивидуальных заданий;
работа с дополнительной учебной и научной литературой
Итоговая аттестация в форме дифференцированного зачета
2.2. Тематический план и содержание учебной дисциплины информатика
Тема 1.1.Архитектура персонального компьютера, структура вычислительных систем
Устройство персонального компьютера
Практические занятия
Практическая работа №1. Изучение архитектуры персонального компьютера
Составление таблицы по архитектуре компьютера
Тема 1.2.
Компьютерные сети
Классификация компьютерных сетей. Линии связи, их основные компоненты и характеристики. Локальные и глобальные компьютерные сети. Топология ЛВС. Основные услуги компьютерных сетей: электронная почта, телеконференции, файловые архивы
Самостоятельная работа обучающихся.
Заполнение шаблона «Тестирование сети»
Заполнение шаблона «Сравнение поисковых систем»
Тема 1.3.
Сетевые технологии обработки информации
Службы сети Интернет
Самостоятельная работа обучающихся
Работа с электронной почтой.
Раздел 2. Защите информации от несанкционированного доступа. Антивирусные средства защиты информации
Тема 2.1. защита информации от несанкционированного доступа
Защита информации от несанкционированного доступа. Необходимость защиты. Криптографические методы защиты. Защита информации в сетях. Электронная подпись. Контроль прав доступа. Архивирование информации как средство защиты.
Самостоятельная работа обучающихся
Алгоритмы кодирования информации (на примере конкретного алгоритма)
Тема 2.2.
Антивирусные средства защиты информации
Компьютерные вирусы: классификация, методы распознавания, профилактика заражения. Защита информации от компьютерных вирусов. Антивирусные программы.
Практические занятия
Практическая работа №2. Тестирование на наличие компьютерного вируса, лечение зараженных файлов
Самостоятельная работа обучающихся
Использование антивирусных программ
Раздел 3. Программное обеспечение. Информационные технологии
Тема 3.1.
Классификация прикладного программного обеспечения
Прикладное программное обеспечение: программы-архиваторы, утилиты, САПР, офисные пакеты
Практические занятия
Практическая работа №3. Работа с программами-архиваторами
Самостоятельная работа обучающихся
Заполнить таблицу пакеты прикладных программ
Тема 3.2.
Текстовые процессоры
Основные приемы работы с текстовым процессором
Практические занятия
Практическая работа №4. Создание документа, набор и редактирование текста
Практическая работа №5. Шрифтовое оформление и форматирование текста
Практическая работа №6. Работа с таблицами, рисунками, диаграммами
Практическая работа №7. Редактирование набранного текста. Печать текста
Самостоятельная работа обучающихся .
Подготовка реферата в текстовом процессоре
Тема 3.3.
Электронные таблицы
Основные приемы работы с электронными таблицами
Практические занятия .
Практическая работа №8. Создание, заполнение и редактирование электронной таблицы.
Практическая работа №9. Проведение расчетов в таблице с использованием формул.
Практическая работа №10. Использование функций в электронных таблицах
Практическая работа №11. Фильтрация данных в электронных таблицах
Практическая работа №12. Изучение графических возможностей электронной таблицы.
Практическая работа №13. Использование условного форматирования в электронных таблицах
Самостоятельная работа обучающихся
Выполнение заданий по темам: «Абсолютные и относительные ссылки», «Фильтрация и поиск данных в электронных таблицах».
Тема 3.4.
Системы управления базами данных
Понятие базы данных. Понятие поля и записи. Связи в базах данных. Ключ.
Практические занятия
Практическая работа №14. Создание базы данных. Схема данных. Связи в таблицах.
Практическая работа №15. Создание формы и заполнение базы данных.
Практическая работа №16.Сортировка записей. Организация запроса в базе данных.
Самостоятельная работа обучающихся .
Выполнение заданий по нормализации баз данных
Тема 3.5.
Графические редакторы
Методы представления графических изображений. Растровая и векторная графика. Системы цветов RGB, CMYK , HSB
Практические занятия
Практическая работа №17. Изучение возможностей растрового графического редактора
Практическая работа №18. Изучение возможностей векторного графического редактора
Самостоятельная работа обучающихся
Заполнение таблицы сравнения векторной и растровой компьютерной графики
Тема 3.6.
Мультимедийные технологии
Основные принципы оформления мультимедийных проектов
Практические занятия
Практическая работа №19. Работа с основными объектами презентаций
Практическая работа №20. Добавление к презентации мультимедийных объектов
Самостоятельная работа обучающихся
Создание презентации «Моя будующая профессия»
Всего
3. условия реализации программы дисциплины
3.1. Требования к минимальному материально-техническому обеспечению
Реализация программы дисциплины требует наличия учебного кабинета информатики, компьютерного класса; мастерских не требует.
Оборудование учебного кабинета: учебная интерактивная доска, проектор, плакаты.
Технические средства обучения: Видеопроектор, рабочее место преподавателя, оснащенное компьютером.
Оборудование компьютерного класса: Компьютеры, объединенные в локальную сеть, подключенную к сети Интернет, сканер, принтер, видеопроектор.
3.2. Информационное обеспечение обучения.
Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы.
Основные источники:
Цветкова М. С. Информатика и ИКТ: Учебник для СПО / М. С. Цветкова – М.: Академия, 2014 – 352 с.
Колмыкова Е. А., Кумскова И. А. Информатика: Учеб. пособие для СПО / Е. А. Колмыкова, И. А. Кумскова – М.: Академия, 2014 – 416 с.
Информационные технологии: Учебник для СПО / Г. С. Гохберт, А. В. Зафиевский, А. А. Кфоткин – М.: Академия, 2014 – 208 с.
Левин В. И. Информационные технологии в машиностроении: Учебник для В. И. Левин – М.: Академия, 2014 – 240 с.
Михеева Е. В. Информационные технологии в профессиональной деятельности: Учебное пособие для СПО / Е. В. Михеева – М.: Академия, 2011 – 384 с.
Михеева Е. В. Практикум по информатике: Учебное пособие для СПО / Е.В. Михеева – М.: Академия, 2016 – 192 с.
Михеева Е. В., Титова О.И. Информатика: Учебник для СПО / Е. В. Михеева, О.И. Титова – М.: Академия, 2015 – 352 с.
Михеева Е. Информатика: Учебное пособие для студентов СПО. – М., «Академия», 2010;
Михеева Е. Практикум по информатике: Учебное пособие для студентов СПО. – М., «Академия»,2013;
Э. В. Фуфаев, Л. И. Фуфаева, Пакеты прикладных программ: Учебное пособие - М., «Академия», 2014;
Дополнительные источники:
Н. Д. Угринович, Информатика и информационные технологии. 10-11 класс: С-П; БИНОМ, Лаборатория знаний, 2014 г.
Н. Д. Угринович, Информатика и ИКТ. Учебник для 10 класса; М.; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014.
Н. Д. Угринович, Информатика и ИКТ. Учебник для 11 класса; М.; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014.
Н. Д. Угринович, Информатика и ИКТ. Методическое пособие для учителей; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014.
Н. Д. Угринович, Информатика и ИКТ. Практикум для 10-11 классов; М.; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014.
Интернет ресурсы:
(Интернет-Университет Информационных Технологий)
http://www.alleng.ru (Образовательные ресурсы интернета – Информатика)
http://new.bgunb.ru (Электронные образовательные ресурсы Интернет)
http://www.megabook.ru (Мегаэнциклопедия Кирилла и Мефодия)
http://edusource.ucoz.ru (Образовательные ресурсы)
http://ru.wikipedia.org (Википедия)
4. Контроль и оценка результатов освоения Дисциплины
Контроль и оценка результатов освоения дисциплины осуществляется преподавателем в процессе проведения практических занятий и лабораторных работ, тестирования, а также выполнения обучающимися индивидуальных заданий, проектов, исследований, контрольных и самостоятельных работ во время итоговой аттестации.
Результаты обучения(освоенные умения, усвоенные знания)
Формы и методы контроля и оценки результатов обучения
Обучающийся должен уметь:
выполнять расчеты с использованием прикладных компьютерных программ;
использовать сеть Интернет и ее возможности для организации оперативного обмена информацией;
использовать технологии сбора, размещения, хранения, накопления, преобразования и передачи данных в профессионально ориентированных информационных системах;
обрабатывать и анализировать информацию с применением программных средств и вычислительной техники;
получать информацию в локальных и глобальных компьютерных сетях;
применять графические редакторы для создания и редактирования изображений;
применять компьютерные программы для поиска информации, составления и оформления документов и презентаций.
Обучающийся должен знать:
базовые системные программные продукты и пакеты прикладных программ;
основные положения и принципы построения системы обработки и передачи информации;
устройство компьютерных сетей и сетевых технологий обработки и передачи информации;
методы и приемы обеспечения информационной безопасности;
методы и средства сбора, обработки, хранения, передачи и накопления информации;
общий состав и структуру персональных электронно-вычислительных машин (ЭВМ) и вычислительных систем.
Основные принципы, методы и свойства информационных и телекоммуникационных технологий, их эффективность.
Текущий контроль:
оценивание практических работ;
фронтальный опрос;
тестирование;
выполнение самостоятельной работы.
Промежуточный контроль:
проверочная работа на уроке
Итоговый контроль:
Дифференцированный зачет
