Комплексная автоматизация производства

С возникновением комплексной автоматизации производства прежние представления о производственном предприятии в корне меняются. Производственный цех перестает быть подразделением, где главная фигура — это мастер. Разработка, конструирование, тестирование, обеспечение комплектующими изделиями и материалами, распределение нагрузки на станочное оборудование, планирование, использование трудовых ресурсов и отгрузка продукции — это уже не функции совершенно различных подразделений, находящие свое выражение только в готовом изделии.

Комплексная автоматизация производства представляет собой слияние трех концепций. Во-первых, это фактически электронная автоматизация производства: это связь электронных устройств и машин, с образованием единого производственного подразделения, которое может осуществлять проектирование, анализ, изготовление, тестирование — словом, переработку исходных материалов в готовые изделия. Во-вторых, комплексная автоматизация производства предполагает соответствующее распределение иерархических средств — станочного и сборочного оборудования, технологических процессов, баз данных, сетей связи и других элементов производства. При этом проектирование изделий, управление станочным оборудованием, сбор и распределение информации и прочие производственные операции находят свое отражение в многоуровневой структуре, включающей различные устройства и машины.

В третьих, комплексная автоматизация производства — это электронный метод сбора, управления, обработки и распределения данных. Поскольку производственные операции — это по сути данные в движении, рациональное манипулирование данными способствует повышению эффективности производства и управления независимо от применения роботов, автоматизированных операций или количества вентильных матриц в системе. Комплексная автоматизация производства — это не просто эксперимент по интеграции компьютеров и технологического оборудования, а скорее способ комплексирования всех механических, электронных и информационных средств. В результате, как говорит Дэйв Бэррор, главный администратор фирмы Logitek Inc., «компьютер и его интеграция с производственным оборудованием помогает фирме-изготовителю выпускать улучшенные по конструкции изделия повышенного качества».

Комплексная автоматизация производства затрагивает практически все аспекты подготовки и реализации выпуска новых изделий — проектирование, непосредственное изготовление, управление производством и сбыт. Конкретные цифры экономического эффекта в долларах называть обычно трудно, однако фирмы, идущие по пути комплексной автоматизации производства, получают громадный выигрыш с точки зрения конкурентоспособности. «В будущем фирмы разделятся на две категории — на внедривших у себя автоматизацию производства и вытесненных с рынка», — говорит Говард Андерсон, директор-распорядитель фирмы The Yankee Group, занимающейся исследованием рыночных тенденций.

По мнению Роберта Томича, руководителя программы по интеграции систем фирмы Hewlett-Packard, электронные компании, вероятнее всего, попадут в первую категорию. «Электронная промышленность — это молодая отрасль, здесь выпускаются исключительно сложные изделия и очень высок уровень конкуренции, поэтому приходится оперативно внедрять все новое», — говорит он.

«Комплексная автоматизация производства позволяет представить, например, как будет выглядеть интегрированная система изготовления электронных изделий, когда она будет в недрена?— объясняет Бэррор. — Система комплексной автоматизации производства — это производство при помощи компьютеров, где фирмы-изготовители собирают, соединяют, комплексируют и в какой-то степени интегрируют все элементы системы производства в совокупности. В систему комплексной автоматизации производства входят различные компьютеры, информационно-вычислительные сети, дисплеи, принтеры, устройства сопряжения, релейные коммутационные панели, программируемые устройства, микропроцессоры, датчики и программные средства, которые могут работать непосредственно в составе этой комплексной системы».

Что такое комплексная автоматизация производства

Комплексная автоматизация производства превращает современное производственное предприятие — набор систем и подсистем, работающих более или менее независимо друг от друга — в единый объект. Этот новый объект будет иметь «спинной хребет» в виде локальной информационно-вычислительной сети и электронную «нервную систему», включающую целую иерархию датчиков, контроллеров, компьютерных аппаратных средств и пакетов прикладных программ.

Новые электронные средства позволяют объединять функции планирования, проектирования и подготовки производства новых изделий с функциями непосредственного изготовления и сбыта готовой продукции. «Основная проблема, возникающая при этом у электронных фирм, заключается в том, что сейчас мы создаем изделия, характеризующиеся повышенным быстродействием, увеличенной надежностью и к тому же сравнительно дешевые,— объясняет Билл Жак, генеральный управляющий отделения систем автоматизированного проектирования электронных изделий в фирме Control Data Corp.— Это вынуждает наших заказчиков отказываться от изделий, которые они только что приобрели, чтобы купить более быстродействующие, надежные и дешевые. В результате срок жизни изделия становится более коротким, так что фирмы, выпускающие морально устаревшие изделия, в наше время просто не могут выжить. В качестве эмпирического правила здесь можно принять следующее: если проектирование нового изделия занимает больше времени, чем это изделие будет жить, вы находитесь на грани риска. Короче говоря, комплексная автоматизация производства в электронике ставит целью скорее сокращение цикла проектирования и подготовки производства, чем повышение производительности труда разработчика».

Например, в различных подразделениях фирмы Bell Laboratories инженеры осуществляют трассировку печатных схемных плат на системе автоматизации проектирования и проверяют ее правильность при помощи системы автоматизации инженерных работ. После получения положительных результатов такой проверки информация по печатным схемным платам передается при помощи фирменной широкополосной сети связи в фирму AT&T Technology Systems (Ричмонд, шт. Виргиния). Здесь система автоматизированного производства без участия человека создает подробные спецификации и технологические инструкции для изготовления, файлы данных для установок с числовым программным управлением и подробные маршрутные карты. Затем вычислительная сеть, содержащая 13 мини-компьютеров, подключенных к 110 станкам с числовым программным управлениям (ЧПУ), начинает управлять изготовлением схемных плат — процессом, предусматривающим выполнение таких операций, как нанесение печатного рисунка, сверление контактных отверстий, перемещение заготовок, вставление микросхем и разъемов, контроль и тестирование. Станки и установки, не входящие в автоматизированную технологическую цепочку, также работают под управлением компьютеров: операторы получают свои инструкции при помощи терминалов-дисплеев, подключенных непосредственно к главной вычислительной машине.

Фактически в автоматизированной системе компьютеры управляют и контролируют перемещение практически всех исходных материалов и комплектующих изделий, поступающих со складов, затем их обработку и в конце концов упаковку и отправку готовых изделий; штриховые коды на сопроводительных документах представляют язык, который компьютер свободно понимает и использует при выполнении своих управляющих функций. В процессе производства собираются данные о проценте выхода годных и о качестве изделий, что помогает выявлять и устранять узкие места в производстве; эти данные необходимы также для ориентации высших руководителей фирмы и организации маркетинга.

Преимущества комплексной автоматизации

Комплексная автоматизация производства дает преимущества, которые частично поддаются, а частично не поддаются количественной оценке. Типичная электронная фирма, внедрившая комплексную автоматизацию производства на своих предприятиях, может ожидать получения таких поддающихся количественному выражению выгод, как повышение производительности и снижение трудозатрат, уменьшение процента брака и объема доработок изделий, а также экономия потребляемой энергии и материалов. Кроме того, имеется множество преимуществ, не поддающихся четкой количественной оценке: сокращение сроков подготовки производства новых изделии, повышение качества изделий, улучшение организации и управления, повышение гибкости; производства и возможности более оперативного удовлетворения меняющихся требований рынка; и, что самое важное, обеспечение четкой передачи надежной информации.

Электронное предприятие с комплексной автоматизацией производства выгодно отличается от традиционных предприятий тем, что оно может четко и эффективно работать на всех этапам проектирования и подготовки производства новых изделий, непосредственного изготовления и наконец, контроля готовой продукции, причем при любых размерах заказов и партий, от единиц до тысяч и даже миллионов изделий. Кроме того, система комплексной автоматизации производства является в принципе гибкой и перенастраиваемой; благодаря этому она позволяет освободить большое количество капитала, которое в противном случае пришлось бы затратить на «жесткую» автоматизацию применительно к конкретным изделиям.

Комплексная автоматизация производства имеет и определенные недостатки. Как отмечает Стивен Совис (фирма Arthur D. Little Inc.), эта система имеет следующие отрицательные стороны: отсутствие функциональной автономии и необходимости проявления инициативы и изобретательности; потеря возможности административного управления технологическими средствами; длинная кривая обучения и освоения производства; высокие начальные капиталовложения; наконец, полная перестройка традиционных методов управления. Однако здесь нет никаких альтернатив. Каждая фирма должна внедрять у себя комплексную автоматизацию производства, если это делают ее конкуренты.

Подобная логика вряд ли радует большинство фирм. Джоул Голдхар, декан Иллинойсского технологического института, говорит по этому поводу: «Внедрение таких новых технологических средств может обеспечить снижение затрат на единицу продукции, однако они предъявляют к фирмам исключительно высокие требования». Например, фирме Priam Corp. пришлось затратить 10 млн. долл. на автоматизацию только своего производства дисковых накопителей; фирма Diablo затратит на автоматизацию 52 млн. долл.; фирма Xebec Corp., изготавливающая контроллеры для дисковых накопителей, планирует вложить 30 млн. долл. в средства автоматизации производства. «Естественно, что с увеличением необходимых капиталовложений риск для руководства фирмы повышается — ставки растут, игра становится более крупной»,— констатирует Голдхар.

Многие пользователи инстинктивно чувствуют, что комплексная автоматизация производства необходима. По этому поводу Джозеф Харрингтон в своей книге «Комплексная автоматизация производства» (Computer Integrated Manufacturing)1{Издательство Robert E. Krieger, Мелберн, шт. Флорида, 1979, перепечатка с издания 1973г.) говорит: «Вопрос о комплексной автоматизации производства должен быть вопросом веры и убеждения, а не вопросом бухгалтерских расчетов. Говоря иными словами, принятие решения о комплексной автоматизации производства — это вопрос политики, а не вопрос капиталовложений».

«По своим операционным характеристикам предприятия с комплексной автоматизацией производства в корне отличаются от традиционных,— объясняет Голдхар. — Объемы заказов, при которых становится экономически выгодным производить готовые изделия, приближаются к единице продукции. Величина постоянных издержек приближается к 100% издержек на единицу продукции. Быстрая реакция на изменения в конструкции изделия, на требования рынка и одновременное изготовление многих различных изделий не просто возможны — они необходимы. А в дальнейшем производство практически без участия человека станет нормой».