На базе Самарского нацинального исследовательского университета им. С.П. Королёва создана киберфизическая фабрика с помощью решения «1С:ERP Управление производством». Ключевой целью создания киберфизической фабрики являлась отработка процессов цифрового проектирования газотурбинных двигателей и технологий их интеллектуального производства, а также подготовка инженеров, умеющих создавать цифровые производства и управлять ими. Это проект, теоретической основой для которого стала концептуальная модель цифрового завода, разработанная сотрудниками Передовой инженерной аэрокосмической школы (ПИАШ) Самарского университета им. Королёва.
Киберфизическая роботизированная фабрика по разработке и производству малоразмерных газотурбинных двигателей создана на территории кампуса Самарского национального исследовательского университета им. академика С.П. Королева в интересах индустриальных партнеров. Университет гоотовит специалистов для ракетно-космической, авиационной, радиоэлектронной, металлургической, автомобильной и других отраслей.
Цели проекта автоматизации киберфизической фабрики:
- совмещение цифровых решений и умного проектирования производственной линии для увеличения производительности и сокращения времени производства;
- использование технологий аналитики и цифрового контроля для сокращения простоев и процента бракованной продукции;
- развитие масштабируемости для выпуска новой продукции;
- цифровое операционное планирование и технологии мониторинга в реальном времени для сокращения запасов и увеличения производительности, изменения тактов работы производственной линии.
- интеграция реальной работы производственного полигона и его цифрового «двойника» в единую систему, которая на первом этапе позволит существенно повысить прозрачность и эффективность производственных процессов, а на втором — значительно оптимизировать управление ими.
Задачи проекта: автоматизация всех этапов производства малоразмерных газотурбинных двигателей с помощью ПП «1С:ERP Управление предприятием» и интеграция этого ПП с другими отечественными системами производства.
Конечной целью заказчика было создание интеллектуальной производственной ячейки (ИПЯ) за счет интеграции PLM-системы и «1С:ERP Управление предприятием», имитационного моделирования, и разработки сервиса удаленного мониторинга состояния ИПЯ за счет интеграции «1С:ERP Управление предприятием» и АИС Диспетчер (MDC-системы)
Проект реализовывался с нуля.
Структура создаваемой киберфизической фабрики полностью соответствует концептуальной модели цифрового завода, в которой предусмотрены три иерархических уровня: цифровая фабрика — «умная фабрика» — виртуальная фабрика. Фабрики более высокого уровня включают в себя фабрики нижестоящих уровней по принципу матрешки.
На первом уровне (так называемая «цифровая фабрика») произведена конструкторская подготовка производства малоразмерного газотурбинного двигателя. С использованием отечественных цифровых платформ уже выполнены инженерные и оптимизационные расчеты, созданы цифровые двойники деталей, узлов, агрегатов, формирующие комплексную цифровую модель изделия. Также определены характеристики двигателя, выполнены его виртуальная сборка и виртуальные испытания.
На втором, более высоком, уровне (это «умная фабрика», в структуру которой входит и первый уровень) осуществляется подготовка производства и непосредственный выпуск продукции. Сотрудники Передовой инженерной аэрокосмической школы (ПИАШ) моделируют технологические процессы изготовления деталей с учетом основных свойств материалов и условий производства.
В фокусе внимания разработчиков, отвечающих за этот уровень, современные технологии литья, аддитивные технологии, процессы механической обработки деталей на станках с ЧПУ, инструменты имитационного моделирования производственных систем, а также системы управления ресурсами и мониторинга производства.
«Ключевой элемент «умной фабрики» — это интеллектуальная производственная ячейка (ИПЯ). Она представляет собой информационно-аналитическую систему, включающую оба нижестоящих уровня и управляющую всей киберфизической фабрикой в целом. На этом уровне формируется цепочка поставок в целом, ведется анализ производственно-экономических показателей и вырабатываются управленческие решения на базе ситуационного центра.
В ходе автоматизации было задействовано пять производственных площадок (цехов): цех механической обработки деталей (ЦМО), селективно лазерное сращивание (СЛС), участок 3D печати (территориально разделен на три площадки).
ERP-система — один из элементов Цифрового завода, который служит для консолидации информации по конфигурации производственных систем и фактических параметров производства, диспетчеризации и планировании производства, формирования аналитических отчетов по деятельности Фабрики.
В ходе первого этапа были задействованы и включены в работу предприятия подсистемы:
- Бюджетирование и планирование.
- CRM и маркетинг.
- Склад и доставка.
- Производство.
- Кадры.
- Регламентированный учет.
- Продажиэ
- Закупки.
В короткий срок (три недели) было выполнено интервьюирование ключевых пользователей всех производственных площадок, произведено моделирование бизнес-процесса, настроены роли и права, сформированы инструкции по ролям, обучены пользователи заказчика.
Ожидается второй и последующие этапы работы над проектом.
Схема архитектуры
Киберфизическая фабрика — это уникальный полигон, который позволяет организовать конструкторско-технологическую подготовку к производству и испытать разработку на настоящем оборудовании, чтобы посмотреть, каким будет результат на практике, — рассказал директор института двигателей и энергетических установок Самарского университета имени С. П. Королева Виталий Смелов. — Мы связали все составляющие в единое информационное пространство.
Оснащение фабрики позволяет создавать высокотехнологичные изделия, в том числе по собственным разработкам. Пилотный продукт — проект по производству малоразмерного газотурбинного двигателя.
Наше флагманское изделие — двигатель на 20 кг тяги, — продолжает Виталий Смелов. — Он используется, например, в беспилотных летательных объектах. Еще один интересный проект — создание энергетической установки, когда мы добавляем к ней генератор, который позволяет вырабатывать электрическую энергию, сжигая топливо. Эта разработка позволяет обслуживать магистральные трубопроводы в газовой и нефтяной отраслях. Это пример эффективного импортозамещения, когда отечественная разработка используется вместо западной техники.
Центр управления
Отдельная структура в составе самарской киберфабрики — ситуационный центр. Здесь работают программисты, которые помогают оптимизировать планировку участка и полностью автоматизировать производство изделий.
— Я занимаюсь ситуационным моделированием, работаю в программе, которая является цифровым двойником производственной цепочки, — рассказал студент первого курса магистратуры передовой инженерной аэрокосмической школы Илья Бородкин. — Анализирую возможные планировки и решения по тем или иным технологическим процессам.
В работе с программным обеспечением площадки учащиеся вуза принимают активное участие. Также на фабрике представлена специальная обучающая модель, с которой под кураторством студентов работают школьники, будущие инженеры и программисты. Так реализуется научно-образовательный потенциал этого пространства.
— Программные компоненты, которые мы используем в работе, являются абсолютно новыми, уникальными, — продолжает студентка первого курса магистратуры передовой инженерной аэрокосмической школы Самарского университета Ольга Сенацкая. — Они созданы, чтобы апробировать новые технологии. Это позволяет не только увидеть, как будет выглядеть производственный процесс, но и подобрать оборудование, заранее знать, как расположить все компоненты, чтобы облегчить дальнейшую работу.
Управлять роботизированным процессом производства можно и удаленно.
Сегодня ситуационный центр занимает помещение на втором этаже киберфабрики, а в перспективе ближайших лет может переехать в международный межвузовский кампус возле стадиона «Солидарность Самара Арена». Строительство масштабного объекта планируют завершить в 2027 году.
— Учебно-научная лаборатория достаточно мобильна. После завершения строительства IT-кампуса мы можем перевезти туда системы, серверы, конструкторскую подготовку и подготовку с точки зрения экономики и организации производства. Управлять станком можно из любой точки, — объяснил Виталий Смелов.
Киберфизическая фабрика на базе ПП «1С:ERP Управление предприятием» успешно внедрена, временные и ресурсные затраты сведены к минимуму. Благодаря компетентному планированию, оперативной реализации и качественной поддержке, проект был завершен в срок и принес значительные улучшения в работе компании.
В рамках первого этапа //(договора)// нами были решены следующие задачи:
- первоначальная настройка программы, проработка 1-го бизнес-процесса на данных с участием ответственных лиц заказчика.
- составление и согласование параметров ролей пользователей.
- разработка необходимых инструкций для сотрудников по выделенным ролям.
- обучение пользователей по блокам CRM, закупки, склад, производство, финансовый результат.
В результате проекта проведены следующие работы:
- Обновление типовой конфигурации БД ERP до релиза 8.3.22.2239.
- Первоначальные настройки системы, сведения об организации.
- Заполнение справочников.
- Консультации с владельцами бизнес-процессов.
- Заполнение раздела «Склад и доставка»; схемы обеспечения, способы обеспечения, заполнение справочника склады и магазины.
- Заполнение раздела «Бюджетирование и планирование»; планы, виды, сценарии производства, заказы на производство.
- Заполнение раздела «CRM и маркетинг»; виды цен, установка цен номенклатуры, раздел закупки, заказы поставщикам, приобретение товаров и услуг.
- Заполнение раздела «Кадры»; штатное расписание, приемы на работу, справочники.
- Заполнение раздела «Производство»; тех процессы, ресурсные спецификации, рабочие центры.
- Заполнение раздела «Производство»; управление очередью заказов, диспетчирование этапов, сменные задания, выпуск продукции.
- Заполнение раздела «Производство»; выработка сотрудников, плановые калькуляции.
- Настройка отражения документов регламентированного учета, закрытие месяца.
- Настройка ролей в системе, план консультаций.
- Консультации конечным пользователям системы, демонстрация модели бизнес-процесса.
- Разработка пользовательских инструкций.
