Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет – УПИ
имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»
| УТВЕРЖДАЮ |
|
Проректор по инновационному образованию
|
|
___________ О.И. Ребрин
|
|
"____" ___________ 2009 г.
|
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ
Рекомендована методическим советом УГТУ-УПИ
для направления 220300 – Автоматизированные технологии и производства
специальности 220301 – Автоматизация технологических процессов
и производств (в машиностроении)
Екатеринбург
2009
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования (регистрационный номер 746 тех/сп от 19.12.2005) и учебным планом по направлению подготовки 220300 – Автоматизированные технологии и производства, специальности 220301 – Автоматизация технологических процессов и производств (в машиностроении).
Программу составил:
Тихонов Игорь Николаевич, доцент, к.т.н., кафедра электронного машиностроения.
Программа одобрена на заседании кафедры электронного машиностроения 26.02.2009г., протокол № 2.
Заведующий кафедрой И.Н.Тихонов
Программа одобрена методической комиссией механико-машиностро-ительного факультета УГТУ-УПИ _________________2009г. , протокол №____.
Председатель методической комиссии Ю.В.Денисов
АННОТАЦИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Дисциплина является завершающей для студентов, обучающихся по специальности АТПП и дает представление об едином, интегрированном характере автоматизации производства. Дисциплина посвящена изучению концепции CALS-технологий различных составляющих интегрированных САПР машиностроительной отрасли. Рассматриваются основные этапы построения жизненного цикла изделия и роль автоматизированных систем проектирования и управления. Дается классификация, примеры применения автоматизированных систем проектирования конструкторской и технологической документации, инженерного анализа, подготовки производства для станков с ЧПУ. Дается знакомство с понятиями технологическая среда, интегрированная логистическая поддержка (ИЛП), структура технического проекта изделия, PLM системы, MRP системы, ERP системы, EPM системы, PDM системы, системы управления проектами. Рассматриваются примеры применения сквозных интегрированных систем управления базами данных комплектации изделий и документооборота, создания системы планирования и обеспечения качества продукции.
1. Цели и задачи дисциплины Целями дисциплины являются:
ознакомление с концепцией CALS, обеспечивающей последовательное, непрерывное изменение и совершенствование бизнес-процессов разработки, проектирования, производства и эксплуатации изделия. Ознакомление с используемыми наборами разнообразных методов, техническими, а также программными средствами обеспечения CALS-технологий;
изучение основ применения CALS-технологий, перехода от «островов автоматизации» к «единому информационному пространству» на основе однократного ввода и многократного использования информации;
изучение направлений автоматизации производства, знакомство с современными системами организации синхронного проектирования и распределенного доступа к инженерной информации при проектировании;
Задачами дисциплины являются:
знакомство с понятиями технологическая среда, интегрированная логистическая поддержка (ИЛП), структура технического проекта изделия, PLM системы, MRP системы, ERP системы, EPM системы, PDM системы, системы управления проектами;
изучение работы с электронной подписью, шифрованием, основ организации защиты, хранения и внесения изменений в данные проекта в процессе производства продукции;
ознакомление с имеющимися программными продуктами, предназначенными для организации управления производством на основе сквозной информационной поддержки жизненного цикла изделия.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
Для успешного освоения дисциплины необходимы базовые знания по информатике, проектированию представления информации, операционным системам и базам данных, теории автоматического управления, проектированию автоматизированных систем, компьютерному проектированию изделий и технологий, системам инженерного анализа.
В результате изучения дисциплины студент должен знать:
основные понятия: технологическая среда, интегрированная логистическая поддержка (ИЛП), структура технического проекта изделия, PLM системы, MRP системы, ERP системы, EPM системы, PDM системы, системы управления проектами;
базовые принципы CALS;
основные задачи различных этапов автоматизированного проектирования изделия и способы организации совместной работы над проектом;
иметь представление об интегрированном характере современного машиностроительного производства и основном ПО, реализующим данные функции;
разбираться в преимуществах и недостатках компьютерных систем управления жизненным циклом, имеющихся на современном рынке программных продуктов.
После освоения материала дисциплины студент должен уметь:
работать с электронной подписью, шифрованием, защитой, хранением информации;
подбирать необходимое ПО для предприятий различного типа;
работать в прикладных программах групп PDM, PLM, WorkFlow, ЕРМ.
3. Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
|
Семестр
|
Всего
часов
|
Общая трудоемкость дисциплины
|
9
|
135
|
Аудиторные занятия
|
9
|
85
|
Лекции
|
9
|
68
|
Лабораторные работы (ЛР)
|
9
|
17
|
Контрольные работы
|
9
|
6
|
Самостоятельная работа
|
9
|
50
|
Вид итогового контроля
|
9
|
экзамен
|
4. Содержание дисциплины 4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
№ п/п
|
Раздел дисциплины
|
Лекции,
час.
|
ЛР,
час
|
1
|
Введение
|
4
|
|
2
|
CALS-технологии
|
6
|
|
3
|
Электронные документы и ЭЦП
|
4
|
2
|
4
|
Интегрированная информационная среда
|
10
|
2
|
5
|
Системы автоматизированного управления базами данных об изделии (PDM - системы)
|
12
|
2
|
6
|
Стратегии PLM
|
4
|
2
|
7
|
Средства управления потоками заданий и документооборотом
|
6
|
2
|
8
|
Функциональное моделирование, анализ и реинжиниринг бизнес-процессов
|
6
|
2
|
9
|
Системы управления проектами
|
9
|
2
|
10
|
Автоматизированные системы управления производством
|
6
|
3
|
11
|
Заключение
|
1
|
|
4.2. Содержание разделов дисциплины 4.2.1. Введение
Эволюция развития информационных систем управления. Основные этапы и направления (методологичекое, техническое и инструментальное). Гибкие производственные системы (ГПС) и интегрированные компьютеризированные производства (КИП). Реализация проектов по созданию автоматизированных заводов (АЗ). Интегрированные автоматизированные системы управления КИП (ИАСУ). Состав ИАСУ - автоматизированная система управления (АСУ) предприятием (АСУП), АСУ конструкторско-технологической подготовки производства (АСКТПП), АСУ гибкими производственными участками (АСУ ГАУ), АСУ транспортно-складской системой (АСУ АТСС), АСУ инструментального обеспечения (АСИО), а также АСУ научными исследований (АСНИ). История возникновения устойчивых понятий: CAD/CAM/CAE и MRP (MRP II), концепции ERP.
Жизненный цикл изделия и его этапы.
4.2.2. CALS-технологии
История логистики. Определение CALS (Continuous Acquisition and Life-cycle Support), Product Life Cycle Support (PLCS), Product Life Management (PLM). Возникновение концепции CALS и ее эволюция. ИПИ - информационная поддержка жизненного цикла изделий. Обзор организаций, применяющих CALS, областей применения, потребностей, процессов и результатов.
Концептуальная модель CALS. Базовые принципы CALS: интегрированная информационная среда, электронный документооборот и электронно-цифровая подпись, параллельный инжиниринг, реинжиниринг бизнес-процессов. Базовые управленческие технологии: управление проектами и заданиями, управление ресурсами, управление качеством, интегрированная логистическая поддержка (ИЛП). Базовые информационные модели и технологии управления данными.
Стандарты CALS. Технические и экономические преимущества CALS.
Концепция внедрения CALS в России.
Комплексные «тяжелые» системы автоматизированного проектирования и управления. Примеры реализации интегрированных систем (CATIA, Unigraphics, Pro/Engineer и др.).
4.2.3. Электронные документы и ЭЦП
Определение и состав электронного документа и ЭЦП. Шифрование документов и ЭЦП. Закрытый, открытый ключи. Создание, использование. Верификация ЭЦП. Метод открытого ключа. Обзор программ для шифрования документов и создания ЭЦП: Крипто Офис, ВербаМО, PGP, Priva Seal.
Технология работы с PGP и Крипто Офис.
4.2.4. Интегрированная информационная среда
Интегрированная информационная среда как ядро CALS-технологий и создаваемых на этой основе автоматизированных систем. Общее представление об ИИС. Модель, прикладной интерфейс, приложения. Место общей (интегрированной) базы данных (ОБД). Отношения между объектом и операцией. Структура и состав ИИС. Создание информационных объектов (ИО), описывающих структуру изделия, его состав и все входящие компоненты: детали, подузлы, узлы, агрегаты, комплектующие, материалы и т.д. как этап при создании нового изделия и технологической подготовке его производства средствами конструкторских и технологических САПР (САЕ/CAD/CAM). Состав баз данных: общей базы данных об изделии (изделиях) (ОБДИ) и общей базы данных о предприятии (ОБДП). Информационные и технические требования, программная поддержка.
4.2.5. Системы автоматизированного управления базами данных об изделии (PDM - системы)
Управление данными об изделии. Product Data Management - системы предназначеные для поддержки электронного описания продукта (изделия) на всех стадиях жизненного цикла.
Базовые термины и определения. Структура системы и ее достоинства. Функции системы: безопасное хранение данных, фиксация процедур обработки данных, процедурный контроль, информация о структуре изделия.
Рекомендуемые этапы внедрения PDM-систем на российских предприятиях.
Модель данных. Структура изделия. Управление конфигурацией изделия с поддержкой возможности создания вариантов и исполнений. Хранение вариантов, не вошедших в основной проект. Автоматизированное составление спецификаций и различных отчетов по проекту. Отображение проекта в виде иерархического дерева с возможностью его печати. Визуальное сравнение нескольких проектов. Классификация, формирование обозначений изделий, сборочных единиц, деталей и проектов с возможностью контроля повторяемости обозначений изделий (документов). Простое заимствование изделий из других проектов. Организация параллельного проектирования узлов.
Автоматизация процедур выпуска документов. Автоматизация процесса проведения изменений. Контроль сроков работ по проекту, отчеты о состоянии работ по проекту. Задание времени начала и окончания проекта. Построение различных отчетов по проекту (спецификации, ведомости, диаграммы), возможность экспорта отчетов в офисные приложения. Ведение хронологии всех инженерных изменений в проекте. Применение встроенных редакторов бизнес-правил, позволяющих уменьшить количество ошибок при проектировании за счет интеллектуальных логических проверок.
Разработчики систем PDM. Три подхода к разработке систем: интеграция на базе существующих CAD/CAE/CAM- систем, интеграция на базе систем управления производством, самостоятельные разработки. Требования к техническому обеспечению.
Четыре поколения PDM – систем. Сравнение. Современное состояние на рынке PDM – систем. Информация о пакетах ПО. PDM Smarteam. PDM PartY. PDM StepSuite.
Системы создания интерактивных электронных технических документаций ИЭТД. Основные принципы работы. Создание ИЭТД в программе TG Bulder.
4.2.6. Стратегии PLM
История возникновения и развития стратегии PLM (Product Life-cycle Management) – управления жизненным циклом изделий, производства промышленных изделий с применением комплексной компьютеризации, которая базируется на едином представлении информации об изделии (продукте) на всех стадиях его жизненного цикла. Управление инженерными данными. Три информационных уровня по ISO 10303 (STEP). Единое информационное пространство предприятия.
Этапы внедрения PLM – системам. Технология работа с PLM – системами. Объекты, права, механизм CheckIn-CheckOut. Информация о пакетах ПО. Enovia, Windchill, Лоцман, CATIA.
4.2.7. Средства управления потоками заданий и документооборотом
Понятие WorkFlow как управление потоком работ и как ключевой технологии интеграции. Механизм автоматического формирования списка задач для каждого пользователя на основе описания бизнес-процессов, принятых на предприятии.
Назначение систем класса Work Flow для создания единуой информационной системы организации и для управления: бизнес-процедурами, деловыми операциями, документооборотом.
Аспекты работы программы класса WorkFlow: описание различных операций бизнес-процессов предприятия и необходимых для них данных; задание правил, описывающих управляющие потоки между операциями такого процесса; определение ролей и обязанностей, связанных с задачами в рамках операций; создание базовой организационной модели, определяющей роли и обязанности действительных исполнителей работ. Обработка изображений, управления электронными документами, электронная почта и каталоги, приложения для групповой работы, программные средства поддержки проектов, транзакционные возможности, инструментарий реорганизации бизнес-процессов и разработки структурированных систем. Имитационное моделирование
Сложности интеграции WF. Обзор продуктов. Casewise, WorkFlow, Staffware.
4.2.8. Функциональное моделирование, анализ и реинжиниринг бизнес-процессов
Системы, решающие целый ряд задач, связанных с оптимизацией, оценкой и распределения затрат, оценкой функциональной производительности, загрузки и сбалансированности составных частей, вопросов анализа и реинжиниринга бизнес-процессов (Business Process Reengineering, BPR) на основе функциональной модели. Три этапа реинжиниринга бизнес-процессов: моделирование и анализ существующих бизнес-процессов; переосмысление и разработка принципиально новых бизнес-процессов; внедрение новых бизнес-процессов. Структурирование и связь бизнес-процессов и систем Workflow. ICOM – Input, Control, Output, Mechanism
Схемы бизнес-процессов (IDEF0, DFD, IDEF3) и их реализация в ПО. Стандарты проектирования БП.
Понятие о разработке программного обеспечения с помощью компьютера – CASE (Computer Aided Software Engineering).
Обзор ПО для функционального моделирования, анализа и реинжиниринга бизнес-процессов. WorkFlow Modeller, AllFusion Process Modeler (ранее: BPwin), AllFusion ERwin Data Modeler (ранее ERwin), ARIS.
4.2.9. Системы управления проектами
Понятие о системах ЕРМ корпоративного управления проектами – реализации стратегии организации путем выполнения программ проектов. Определение, возможности и состав корпоративной информационной системы управления проектами: программно-аппаратный комплекс направленный на автоматизацию и повышение эффективности процессов управления проектами в масштабах организации; единая база данных по проектам; модуль планирования проектов; модуль анализа портфеля проектов; модуль учета работ. Эффект от внедрения ЕРМ.
Обзор ПО. Microsoft Office Project, Open Plan, Primavera Project Planner.
Решение для создания системы управления проектами на базе Project Server 2003. Технология работы с семейством продуктов Microsoft Office Project 2003
4.2.10. Автоматизированные системы управления производством
Системы учета материала MRP (Material Requirement Planning). Системы организации планирования и учета производства ERP (Enterprise Resource Planning). CRP - Планирование производственных мощностей. SIC - Статистическое управление складскими запасами. Базовые понятия: рабочие центры, запасы, центры затрат, маршруты, операции, расчет мощностей и т.д.. Передача данных о потребности в материалах для данного изделия из систем PDM в пользовательские системы MRP. Информационные потоки и управление процессами. Планирование производства и сбор информации с рабочих мест.
Возможность «проигрывания» вариантов комплектации изделия. Применение интегрированных информационных систем для расчета требуемых производственных мощностей и людских ресурсов.
Эволюция систем планирования и управления. Соотношения MRP, MRP II, ERP и ERP II. Модули входящие в ERP II. Место ERP в ЖЦИ.
Стоимость внедрения ERP систем. Программный продукт (лицензии). Инфраструктура. Внешний консалтинг. Собственная команда внедрения. Обучение сотрудников проектной команды. Поддержка системы.
Разработчики систем MRP/ERP. Требования к техническому обеспечению. Современное состояние на рынке MRP/ERP – систем. Краткая информация о некоторых пакетах ПО. SAP R/3, J.D.Edwards, Oracle, Baan и др.
Мониторинг процессов с использованием SCADA-систем. Модули программы и основы работы. Назначение ОРС-сервера.
5. Контрольные работы
В курсе предусмотрены 2 контрольные работы, выполняемые студентами по индивидуальному варианту.
№
|
№ раздела дисциплины
|
Наименование контрольных работ
|
Кол-во
часов
|
1
|
2..10
|
Обзор современного состояния по теме или ПО.
|
4
|
2
|
2..10
|
Подготовка тестовых вопросов по выбранной теме.
|
2
|
Примерные темы контрольных работ
Группа тем 1 (обзор группы ПО):
Современные средства и применение ЭЦП.
Интегрированные автоматизированные системы управления КИП (ИАСУ).
PLM системы.
PDM системы.
ERP системы.
EPM системы.
MRP системы.
WorkFlow.
Системы автоматизированной подготовки сопроводительной документации.
Системы для реинжиниринга.
Средства поддержки принятия решения.
CASE-средства.
Группа тем 2 (тематический обзор):
Системы создания и реализации информационной модели изделия.
Технологическая среда.
Направления автоматизации производства.
Интегрированная логистическая поддержка (ИЛП). Понятие и общая структура. Средства поддержки ИЛП.
Интегрированные процедуры обеспечения электронной документацией.
Корпоративные информационные системы.
Структура и состав ИИС (интегрированной информационной среды).
Концептуальная модель CALS.
Проблемы программно-технических средств в CALS.
История развития ГПС и КИП.
Жизненный цикл изделия. Этапы. Соотношение с CALS.
Эволюция концепции CALS. Технические и экономические преимущества CALS.
Стандарты проектирования бизнес-процессов.
Системный и процессорный подходы в CALS.
Единая среда моделирования.
Интеграция CAD-CAM-CAE - систем в CALS.
Состояние IT отрасли в России.
Группа тем 3 - обзор конкретного ПО с практической работой по демо- или лицензированной версии ПО. Выбор из имеющегося ПО на кафедре.
6. Лабораторный практикум
В лабораторном практикуме предусмотрено 6 лабораторных работ. Лабораторная работа выполняется бригадой студентов из 1-2 человек.
№
|
№ раздела
дисциплины
|
Название лабораторных работ
|
Кол-во
часов
|
1
|
3
|
Шифрование и ЭЦП
|
4
|
2
|
4
|
Применение процессного подхода
к анализу информационных процессов на предприятии
|
2
|
3
|
5
|
Создание ИЭТД в программе TG Bulder
|
4
|
4
|
7
|
Технология работы с семейством продуктов Microsoft Office Project
|
2
|
5
|
9
|
Технология работы в Microsoft Office Groove
|
2
|
6
|
10
|
Технология работы с SCADA-системами
|
3
|
7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины 7.1. Рекомендуемая литература а) основная литература:
1. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования: Учеб. для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2007. — 336 с.
2. Судов Е.В., Левин А.И., Петров А.В., Чубарова Е.В. Технологии интегрированной логистической поддержки изделий машиностроения. – М.: "Информбюро", 2006. – 406 с.
3. Норенков И.П., Кузьмик П.К. Информационная поддержка наукоемких изделий (CALS-технологии). — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002.
б) дополнительная литература:
1. «САПР и графика» - ежемесячный журнал. Инд.72629 – Москва
2. Компьютерные чертежно-графические системы для разработки конструкторской и технологической документации в машиностроении. Учеб. пособие. / Под ред. Л.А.Чемпинского М.:Издательский центр «Академия». 2002. 224с.
3. Колчин А.Ф., Овсянников М.В., Стрекалов А.Ф., Сумароков С.В. Управление жизненным циклом продукции. - М.: Анахарсис, 2002.
4. Бакаев В.В., Судов Е.В., Гомозов В.А. и др. Информационное обеспечение, поддержка и сопровождение жизненного цикла изделия / под редакцией Бакаева В.В. - М.: Машиностроение, 2005.
7.2. Средства обеспечения освоения дисциплины
В процессе изучения дисциплины используются:
раздаточный материал для изучения лекционного материала (схемы и рисунки по изучаемому материалу);
теоретический учебный материал в электронном виде;
электронные и печатные каталоги продукции и компьютерные презентации фирм-производителей технических средств автоматизации;
программное обеспечение в соответствии с содержанием дисциплины.
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Учебный видеофильм «CAD/CAM-системы в промышленности» производство УГТУ-УПИ, кафедры «Электронное машиностроение» (23мин). 2000г.
ПО на кафедре:
Название ПО
|
Наличие дистрибутива
на кафедре
|
Microsoft Office Project (+Server) 2007
|
лицензия
|
Microsoft Identity Lifecycle Manager 2007 w/ Feature Pack 1
|
лицензия
|
Microsoft Office SharePoint (+Server) 2007
Forefront Security for SharePoint
|
лицензия
|
Microsoft Search Server 2008
|
лицензия
|
Microsoft Dynamics Axapta
|
демо
|
Microsoft Dynamics CRM
|
демо
|
Microsoft Dynamics Great Plains
|
демо
|
Microsoft Dynamics Navision
|
демо
|
Microsoft Dynamics Solomon
|
демо
|
Microsoft Groove 2007
|
лицензия
|
Microsoft Office Communications Server 2007
|
лицензия
|
PDM STEP Suite 3.3
|
демо
|
PGP (v 6..., v 8..., v 9...)
|
демо
|
Vijeo Look v2.5_Demo
|
демо
|
Open Plan Professional 3.1 (2005)
|
демо
|
Oracle 8.17
|
демо
|
ARIS 5.0
|
демо
|
BPWin V4.0
|
демо
|
TG Builder 2.3
|
демо
|
Верба-OW
|
демо
|
Relex 7.7 Demo (2008)
|
демо
|
Primavera Project Planner 3_Trial
|
Trial
|
CryptoOffice 2005
|
демо
|
Монитор 3.5 CRM
|
демо
|
Аудитория для чтения лекций должна быть оснащена персональным компьютером и проектором, передающим изображение с персонального компьютера на настенный экран. Образцы (или макеты) изучаемых технических средств используются на лекциях в качестве демонстрационного материала.
Лабораторный практикум должен проводиться в компьютерной лаборатории вычислительной техники кафедры электронного машиностроения (Т-1108). Для каждой лабораторной работы предусмотрено отдельное рабочее место с персональным компьютером.
9. МЕТОДИЧЕСКИЕ РекоМендации ПО ОРГАНИЗАЦИИ ПРЕПОДАВАНИЯ И ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Рекомендации для преподавателя включают в себя следующее:
Глубоко прорабатывать структуру и последовательность изложения материала на лекциях.
По каждой теме приводить примеры реальных систем, в которых применяются изученные средства автоматизации. Примеры желательно выбирать связанными с автоматизацией в машиностроении.
Использовать на лекциях раздаточный материал (отпечатанные схемы и рисунки) для экономии лекционного времени.
Использовать на лекциях ПК и проектор для показа студентам компьютерных презентаций и демонстрации работы с изучаемым программным обеспечением.
Использовать реальные технические средства в качестве наглядных пособий на лекциях.
Составлять тестовые задания (контрольные вопросы) и периодически проводить контроль усвоения студентами пройденного материала.
Ознакомить студентов с литературой обязательной для изучения и дополнительной литературой. По каждой пройденной теме рекомендовать к изучению конкретный материал из литературы.
Часть теоретического материала выносить на самостоятельное изучение студентов. Разработать и изложить методику самостоятельной работы студентов.
Заблаговременно выдавать студентам методические указания к лабораторным работам, для их самостоятельной подготовки к лабораторным работам.
По каждой лабораторной работе проводить предварительный и итоговый контрольный опрос.
Рекомендации для студента включают в себя следующее:
Посещать все лекции и лабораторные занятия по курсу. Своевременно выполнять все контрольные мероприятия.
Своевременно разбираться с лекционным материалом. В тот же день, когда была прослушана лекция, внимательно прочитать записанный конспект, разобрать примеры приведённые в лекции, отметить непонятные места в конспекте, записать вопросы к преподавателю. Посещать текущие консультации преподавателя в течение семестра.
Не ограничиваться сведениями полученными на лекциях; изучать литературу по курсу и программное обеспечение; использовать Интернет для получения информации по современным средствам и системам автоматизации; читать журналы по промышленной автоматизации, посещать выставки передовых технологий автоматизации.
Готовиться к лабораторным занятиям, активно работать на лабораторных занятиях и своевременно выполнять все задания к лабораторным работам.
|
