Машиностроение – одна из тех отраслей, где ИТ внедряются полным ходом на большей части предприятий. ИТ участвует во всех областях промышленности: планирование, учет материальных и товарных ценностей, непосредственное управление производством и многие другие внутренние процессы, характерные для машиностроительных предприятий. Применение информационных технологий и автоматизация производственных процессов, столь высокие в этой отрасли по сравнению с другими, объясняется в первую очередь высокой конкуренцией. Совершенствование и автоматизация способов и методов производства и является гарантией успешности предприятия.

Конечная цель ИТ-проектов автоматизации производства очевидна и связана с необходимостью не только получать на любом уровне оперативную и актуальную информацию для принятия эффективных и своевременных решений, но и заботиться о снижении себестоимости и улучшении качества продукции, а также об оптимизации производства. Прежде многие ИТ-задачи решались собственными силами, при этом квалифицированных кадров, способных разобраться с пробелами автоматизации в целом, не хватало - в результате автоматизация проводилась локально, то есть компьютеризировались лишь отдельные рабочие места, остальные же сотрудники действовали по старинке. Сегодня же для решения комплексных задач автоматизации машиностроительных предприятий применяются такие продукты, как "1С", "Компас", "Парус", SiteLine, "Галактика ERP", IFS Applications, а также бизнес-решения Microsoft, SAP и Oracle.

Решения для проектирования и дизайна, используемые в различных отраслях промышленности, включая машиностроительную, электромеханическую, автомобильную производство промышленного оборудования и потребительских товаров. Многие продукты основаны на технологии цифровых прототипов. К решениям этого сегмента относятся: Autodesk Inventor, продукты семейства Autodesk Alias, AutoCAD Electrical, AutoCAD Mechanical, Autodesk Vault и др.

Autodesk Inventor - базовое решение на основе параметрического 3D моделирования для промышленности. Программа позволяет проектировать, визуализировать и моделировать различные трехмерные объекты в цифровой среде. В результате получается так называемый «цифровой прототип», свойства которого полностью соответствуют свойствам будущего физического прототипа вплоть до характеристик материалов.

AutoCAD Mechanical и AutoCAD Electrical - cпециализированные решения для промышленности на основе AutoCAD, предназначенные для проектирования механических и электрических систем соответственно. Содержат дополнительные инструменты и библиотеки компонентов, ориентированные именно на использование в машиностроительных отраслях.

Autodesk Showcase - продукт, предназначенный для создания трехмерных визуализаций на основе данных САПР.

Аutodesk SketchBook Pro - приложение для рисования и черчения, разработанное специально для использования с цифровыми планшетами и планшетными ПК.

Autodesk Alias - семейство программ (Alias Sketch, Alias Design, Alias Surface и Alias Automotive), предназначенных для моделирования поверхностей и дизайна внешнего облика промышленных изделий сложной формы.

Autodesk Algor Simulation и Autodesk Moldflow - инструменты для расчета и моделирования деталей и сборок конструкций на основе цифрового прототипа, а также процесса их литья.

Autodesk Vault - семейство программ (Vault Manufacturing и Vault Workgroup) на основе технологии цифровых прототипов для управления проектами в рабочей группе.

Autodesk Inventor Publisher - решение, предназначенное для создания технических инструкций и документации на продукцию на основе того же цифрового прототипа, что был использован в ходе проектирования.

ИТ используют не только при проектировании изделия и разработках тпп, но и в управленческой структуре, бухгалтерии и управление персоналом. Так широко используют отраслевые ERP (планирование ресурсов предприятия ), семейство программ "1С: Предприятие", с помощью которых автоматизируются складские операции, продукты SAP, которая занимается разработкой автоматизированных систем управления такими внутренними процессами предприятия, как: бухгалтерский учет, торговля, производство, финансы, управление персоналом, управление складами, и т. д. Поэтому ИТ в машиностроении являются основополагающими, которые упрощают весь процесс промышленности.

2. Жизненный цикл изделия (продукции) - это совокупность процессов, выполняемых от момента выявления потребностей общества в определенной продукции до момента удовлетворения этих потребностей и утилизации продукта.

Этот цикл проходит последовательно этапы, которые могут называться по разному, но содержание этапов остается одинаковым. ЖЦИ образуется в соответствии с принципом нисходящего проектирования и носит итерационный характер. Реализованные этапы, начиная с самых ранних, могут циклически повторяться что, из-за изменения требований и/или внешних условий, введения дополнительных ограничений и т.п. приводит к изменениям в проектных решениях, выработанных на более ранних этапах. Применяется по отношению к продукции с высокими потребительскими свойствами и к сложной наукоёмкой продукции высокотехнологичных предприятий.

Если раньше каждый пользователь должен был сам программировать алгоритмы в своей профессиональной деятельности, то сегодня "кустарное" программирование стало ненужным. Его заменяет знание и умение пользоваться существующими информационными технологиями в каждой профессиональной области. И это в первую очередь касается специалистов в области машиностроения и металлообработки. В ней созданы системы автоматического проектирования, такие, как AutoCAD, КОМПАС-3D, системы автоматизированного проектирования технологических процессов (CAM), технологии обеспечения жизненного цикла изделия от маркетинга до утилизации отслужившего свой срок изделия или детали (CALS).

До изобретения компьютеров все проектирование новых изделий велось по так называемой бумажной технологии. Любое конструкторское бюро представляло собой зал с рядами чертежных столов - кульманов, за которыми конструкторы разрабатывали чертежи нового изделия на бумаге. Далее эти чертежи копировали на кальку и затем размножали их. Вся документация хранилась на бумаге. Все инженерные расчеты производились с помощью арифмометров и логарифмических линеек. При изготовлении опытных образцов изделий и их серийном производстве наладка станков производилась вручную. Далее производились натурные испытания изготовленных опытных образцов. По их результатам вносились необходимые изменения в конструкцию, корректировались чертежи и начиналась подготовка к серийному выпуску изделия.

С изобретением компьютеров многие этапы создания новых изделий подверглись коренным изменениям. Стало возможным перейти на безбумажную технологию. Компьютер, оснащенный соответствующими программами, совместно с принтером, плоттером и графическим планшетом (дигитайзером) заменил собой кульман, бумагу, карандаш, арифмометр и логарифмическую линейку. При этом компьютер позволил автоматизировать и значительно ускорить инженерные расчеты.

Примером может служить автоматизированный расчет зубчатой передачи с помощью программы Microsoft Excel. Исходными данными служат передаточное число и модуль данной передачи. Формулы расчета вводятся в соответствующую строку таблицы Excel. Введя в формулы значения передаточного числа и модуля, получаем полный расчет всех параметров зубчатой передачи любого типа.

Другим, гораздо более сложным примером может служить расчет лопаток паровой турбины, требующий привлечения компьютеров большой производительности.

Использование современных компьютерных технологий позволяет существенно сократить длительность проектно-конструкторских работ, по-новому реализовать проектные процедуры и в результате получить более эффективные технические решения.

Аппаратное обеспечение автоматизированных рабочих мест (АРМ) для работников самых различных профессий мало отличается друг от друга. Его основой является профессиональный компьютер. Главное различие состоит в их программном обеспечении, которое и отличает, например, АРМ инженера-проектировщика от АРМ инженера-технолога.

Новейшие компьютерные технологии позволяют организовать автоматизированное рабочее место конструктора-проектировщика. Базовыми программными продуктами АРМ конструктора-проектировщика являются операционная система Microsoft Windows и универсальная графическая платформа AutoCAD 2004 фирмы Autodesk.

Системы автоматизированного проектирования (САПР), называемые в английском переводе CAD-системами (Computer Aided Design), применяются для решения разнообразных инженерных и конструкторских задач. К наиболее популярным следует отнести мощную систему машинного проектирования AutoCAD фирмы Autodesk, используемую для создания чертежей.

Применение САПР-технологий позволяет сократить время на выполнение проекта и выпуск изделий, уменьшить возможные ошибки, повысить качество конструкторской документации, а при использовании программно-управляемого оборудования - готовить необходимые для этого данные в нужном формате. Полный спектр задач, решаемых с помощью САПР, чрезвычайно богат, и программ, предназначенных для этого, разработано достаточно много.

Для эффективной работы с программами САПР лучше применять монитор с большим размером экрана. Для получения твердой копии результатов работы (чертежи, схемы) обычно используются плоттеры, позволяющие работать с большими форматами бумаги.

AutoCAD - это графическое ядро систем автоматизированного проектирования (САПР). Богатые функциональные возможности, широкие возможности программирования, связь с базами данных, большой выбор совместимых периферийных графических устройств фактически сделали графический пакет AutoCAD мировым промышленным стандартом в своей области. Выпускаются версии программы для различных платформ и под различные операционные системы. Программа совместима со всеми выпускаемыми видами принтеров и плоттеров.

При создании новых инженерных конструкций может применяться математическое моделирование (машинный эксперимент) - моделирование реально существующих объектов, осуществляемое средствами языка математики и логики с помощью компьютера.

Математическое моделирование основано на создании и исследовании на компьютере математической модели реальной системы - совокупности математических соотношений (уравнений), описывающих эту систему. Уравнения (математическая модель) вместе с программой их решения вводят в компьютер и, имитируя различные значения входных (по отношению к исследуемой системе) сигналов и условий работы системы, определяют величины, характеризующие поведение системы.

Математическое моделирование, в отличие от материального (экспериментального, предметного), является теоретическим, происходящим только в компьютере, а не в реальности. Оно позволяет обойтись без сложного, дорогого или опасного эксперимента, например при создании автомобилей, самолетов, локомотивов.

Математическое моделирование процесса или явления не может дать полного знания о нем. Это особенно существенно в том случае, когда предметом математического моделирования являются сложные системы, поведение которых зависит от значительного числа взаимосвязанных факторов различной природы. Поэтому иногда математическое моделирование дополняют созданием натуральной модели.

Система трехмерного твердотельного моделирования КОМПАС-3D предназначена для создания трехмерных ассоциативных моделей отдельных деталей и сборочных единиц, содержащих как оригинальные, так и стандартизованные конструктивные элементы. Параметрическая технология позволяет быстро получать модели типовых изделий на основе однажды спроектированного прототипа. Многочисленные сервисные функции облегчают решение вспомогательных задач проектирования и обслуживания производства. Задача, решаемая системой, - моделирование изделий с целью существенного сокращения периода проектирования и скорейшего их запуска в производство. Чертежный редактор "КОМПАС-График" предоставляет широчайшие возможности автоматизации проектно-конструкторских работ в различных отраслях промышленности. Он успешно используется в машиностроительном проектировании, при проектно-строительных работах, составлении различных планов и схем.

На смену информационной поддержке отдельных этапов создания инженерных конструкций в конце 20-го века пришла идеология ведения бизнеса CALS (Continuous Acquisition and Life-Cycle Support) или, в более современном изложении, PLM (Product Lifecycle Management). За термином "жизненный цикл" ("Lifecycle") стоят два понятия - "маркетинговый жизненный цикл" (МЖЦ) и "функциональный жизненный цикл" (ФЖЦ). МЖЦ имеет отношение к поведению определенного вида продукции на рынке и завершается моральным износом и снятием с производства, а ФЖЦ связан с функциональным предназначением изделия и завершается физическим износом и утилизацией. Примером могут служить персональные компьютеры. Маркетинговый жизненный цикл систем на базе Pentium II закончился, но физически их успешно продолжают эксплуатировать во многих организациях.

Понятие "жизненный цикл" включает в себя следующие этапы: маркетинг, проектирование, производство, продажи, поставки и эксплуатацию. Примером применения понятия "жизненного цикла" в нашей стране может служить его использование в крупнейшем авиастроительном комплексе "Сухой". Он охватывает четыре основных этапа: проектирование, производство, послепродажное обслуживание и утилизация.

Рис. 12.11.

Сегодня производство сложных машинотехнических изделий стало невозможным без обеспечения информационной поддержки на всех стадиях их жизненного цикла. Информационная поддержка - это целый комплекс вопросов, включающий автоматизацию процессов проектирования, обеспечение технологических процессов производства, автоматизацию управленческой деятельности предприятий, создание электронной эксплуатационной документации, внедрение автоматизированных систем заказа запасных частей и т. д.

Важную роль в жизненном цикле играет маркетинг (англ. marketing, от market - рынок) - система управления, основанная на комплексном анализе производственно-сбытовой деятельности и воздействия на нее с целью получения прибыли.

Маркетинг возник как вид управленческой деятельности во второй половине XX века. Но если вначале он применялся исключительно в целях сбыта произведенной продукции, то со второй половины 1970-х гг. он становится элементом стратегического управления фирмой, философией бизнеса. Отсюда новая концепция маркетинг-менеджмента, то есть построения всей управленческой деятельности фирмы.

Маркетинг включает товарную, ценовую политику, а также политику продвижения товара и продаж.

Основными принципами современного маркетинга являются: производство продукции, основанное на точном знании потребностей покупателя, рыночной ситуации и реальных возможностей фирмы; эффективное решение проблем потребителя; нацеленность фирмы на долгосрочный коммерческий успех; активное воздействие на формирование потребностей на рынке.

Проектирование и производство неразрывно связаны между собой. Конструктор разрабатывает геометрию изделия, устанавливает технические требования и оформляет конструкторскую документацию, а технолог обеспечивает изготовление изделия с учетом специфики производства, технических процессов и оборудования.

Электронное описание изделия дает исчерпывающее описание спроектированного изделия и фактически заменяет бумажную конструкторскую документацию. На его основе появляется возможность автоматизировать планирование технологических процессов. Таким образом, выполняется еще один принцип CALS - принцип безбумажного представления информации.

В фирме "Сухой" ОКБ "Сухой" находится в Москве, а основные заводы-производители в Комсомольске-на-Амуре, Иркутске и Новосибирске. При такой географической удаленности друг от друга их согласованная работа обеспечивается средствами сети Интернет и защиты информации.

Организация технологического процесса изготовления опытных образцов и серийного производства изделий осуществляется с помощью систем автоматизированного проектирования технологических процессов, так называемых САМ-систем (Computer Aided Manufacturing). Они обеспечивают наиболее рациональный выбор станочного оборудования, инструментов и режимов обработки деталей.

Комплексные решения при этом базируются на передовых технологиях гибридного моделирования, интегрированных средствах электронного документооборота, а также на широком спектре специализированных модулей, среди которых важное место занимают программы для виртуального моделирования процессов механической и электроэррозионной обработки с выходом на станки с числовым программным управлением (ЧПУ).

Современные металлообрабатывающие станки и многооперационные обрабатывающие центры оснащены числовым программным управлением (ЧПУ). Это управление обработкой заготовки на станке по программе, заданной в цифровой форме. Устройство ЧПУ выдает управляющие воздействия на исполнительные органы станка в соответствии с программой и информацией о состоянии управляемого объекта. Станки с ЧПУ сочетают высокую производительность, присущую станкам-автоматам, с гибкостью, быстротой переналаживания на другие режимы работы, что характерно для универсальных станков. Обрабатывающий центр оснащен инструментальным магазином большой емкости и устройствами для автоматической смены инструмента. Станок позволяет вести комплексную механическую обработку большого числа поверхностей заготовки различными способами - точением, фрезерованием, сверлением и др.

В современном машиностроении и приборостроении происходит усложнение выпускаемой продукции, номенклатура ее увеличивается, а серийность производства уменьшается. Это ведет к значительному увеличению объемов и сроков выполнения работ в сфере конструкторско-технологической подготовки производства. Требования рыночной экономики заставляют предприятия постоянно улучшать потребительские свойства и качество изделий, а сроки их выпуска максимально сокращать.

Это вызвало к жизни концепцию сквозного цикла проектирования и производства "от идеи до металла". Суть ее состоит в том, что компьютерные системы и оборудование должны рассматриваться как единый информационный технологический процесс на всем протяжении от проектирования до изготовления изделий. Сквозной цикл состоит из блоков САD/САМ/САЕ/PDM. САМ-системы являются частью этой более общей концепции.

Кроме трехмерных (виртуальных) моделей на экране монитора компьютера современные информационные и лазерные технологии дают возможность создавать "твердые" модели отдельных деталей из светочувствительного пластика. Эта технология носит название "лазерная стереолитография". Она основана на использовании фотополимеризации лазерным излучением.

Сначала по проекту конструктора создается компьютерная (виртуальная) модель, которая через минимальное время может быть воплощена в виде реальной модели. Производятся все детали для сборки. Собранную модель можно покрасить, проверить возможность установки и размещения электронных компонентов, оптики, эргономику, предъявить для утвержения дизайна заказчиком и т.д.

Пластиковая модель легко поддается обработке, покраске, металлизации. Модель может быть использована для проверки идей конструктора, использоваться на презентациях, в маркетинговых акциях и т.п.

Области применения лазерной стереолитографии:

• изготовление оснастки для разных видов литья;
• точное литье по сплошным выжигаемым моделям.

Лазерная стереолитография позволяет создавать детали самой сложной формы с максимальными размерами 250x250x250 мм.

Сначала объемный виртуальный образ делят на набор послойных изображений тонких сечений (0,1-0,2 мм). В ванну, наполненную фотополимеризующейся жидкостью, помещают плоскую подставку, на которой впоследствии появится объект, так, чтобы она была погружена на толщину формируемого слоя (те самые 0,1-0,2 мм). Затем поверхность жидкости обрабатывают лучом лазера, и в тех местах, которые он облучает, образуются твердые участки. Так возникает нижний слой модели. Платформу чуть притапливают и формируют второй слой. Операцию повторяют до тех пор, пока модель не будет целиком готова.

Важную роль в машиностроении играет логистика (от англ. logistics - материально-техническое снабжение) - контроль за всеми видами деятельности, связанными с закупкой ресурсов для производства и доставкой готовой продукции покупателю, включая необходимое информационное обеспечение этих процессов. Логистика также координирует взаимоотношения всех членов системы снабжения и распределения. К непосредственным функциям логистики относятся: транспортировка, складирование, сбор заказов, распределение продукции, упаковка, сервисное обслуживание.

Система логистики включает логистику на входе и логистику на выходе. Первая управляет всеми операциями с сырьем и материалами, начиная с выбора поставщика и заканчивая возвратом некачественного сырья; вторая контролирует распределение готовой продукции, включая ее доставку конечному потребителю.

Логистика используется участниками каналов товародвижения для снижения издержек, повышения качества обслуживания покупателей и поддержания объема запасов на складе на минимальном необходимом уровне.

Так информационные технологии в машиностроении и металлообработке из важного, но вспомогательного средства сегодня превратились в главную организующую силу - реальную сквозную автоматизацию производственных процессов.

Автоматизация производства и логистики.

Машиностроение - одна из тех отраслей, где проекты автоматизации идут полным ходом на большей части предприятий. Автоматизации сегодня подвергается планирование, учет материальных и товарных ценностей, непосредственное управление производством и многие другие внутренние бизнес-процессы, характерные для машиностроительных предприятий.

На данный момент совершенно ясно, что в автоматизации нуждаются не только маркетинг или корпоративное руководство. Применение автоматизации для составления графиков эксплуатации оборудования и передвижного состава, складских помещений и заводских цехов ложится в основу производственной логистики.

Применение информационных технологий и автоматизация производственных процессов, столь высокие в этой отрасли по сравнению с другими, объясняется в первую очередь высокой конкуренцией. Совершенствование и автоматизация способов и методов производства и является гарантией успешности предприятия.

ИТ-проекты автоматизации машиностроения направлены помимо прочего на получение оперативной и актуальной информации, поскольку без этого невозможно принять, сколько - ни будь эффективное и своевременное решение, что как известно является решающим фактором логистики. Использование информационных технологий в автоматизации этой сферы производства также способствует снижению себестоимости производства в сочетании с повышением качества выпускаемой продукции, в конечном итоге ведет к оптимизации производства, которая и является конечной целью внедрения информационных технологий в машиностроение и логистику.

Эффективная логистическая концепция, возможная исключительно на тех предприятиях, где уделяется внимание автоматизации процессов сбыта, позволяет значительно сократить материальные и временные затраты на этапе реализации продукции, повысить вероятность реализации с получением высокой прибыли, и обеспечить предприятию экономическую устойчивость даже в кризисный и посткризисный период.

Также для наилучшего обеспечения поддержки всех стратегий планирования в машиностроении используется автоматизация управления производством (SAP). Решение SAP даёт возможность компаниям управлять всеми этапами оперативной деятельности в рамках единой интегрированной системы.

Автоматизация управления производством имеет следующие преимущества: гибкую структуру, поддержку принятия решений в режиме реального времени, одновременно выполняющиеся процессы, интегрированное решение для всего предприятия, быстрое внедрение, открытую систему и многое другое.

Использование IT при проектировании и производстве.

Впрочем, автоматизация и IT- технологии не менее необходимы на стадии проектирования и производства, чем на стадии реализации готовой продукции. Те возможности, которые дает применение информационных технологий при проектировании в машиностроении являются просто грандиозными. Разработка и оптимизация специализированных ПО, позволяющих в 3D формате «увидеть» любую деталь, агрегат, причем не просто на картинке, но и в действии, открывает перед проектировщиками просто непостижимые горизонты. То, на что раньше уходили годы кропотливого труда и расчетов, сегодня становится доступным за несколько минут.

Применение процессов автоматизации в производстве не менее результативно, поскольку обеспечение контроля над ходом изготовления и сборки различных узлов обеспечивает изготовление продукции более высокого качества, а также значительного снижения объема ручного труда, задействованного на предприятии. Вопрос снижения объемов доли ручного труда на современных предприятиях стоит в последнее время крайне остро.

Рост спроса на «умные» машины.

Именно стремлением производителей по возможности сократить объем ручного труда, применяемого на предприятии, зачастую становится тем фактором, который способствует повышению популярности так называемых «умных» машин.

Технология машиностроения традиционно использует наиболее прогрессивные достижения науки. Поэтому применение «умных» машин в машиностроении - явление далеко не новое. Еще в советские времена в этой отрасли применялись станки, оснащенные программным числовым управлением, разнообразные роботы, многие участки и цеха были полностью или хотя бы частично автоматизированы. На сегодняшний день в машиностроении еще более остро стоит вопрос об использовании в производстве «умных» машин, т. е. машин «интеллектуальных». Разработка подобных «умных» машин, управляемых современной вычислительной техникой для машиностроения идет сегодня полным ходом. Применение таких станков позволит в разы поднять производительность, сократив при этом расходы, связанные с так называемым «человеческим» фактором.

Перспективы развития IT-инфраструктуры отрасли.

Развитие IT-инфраструктуры в машиностроении будет направлено в первую очередь на повышение интеллектуального капитала предприятия. Использование автоматизации позволит в дальнейшем придать деятельности всех специалистов предприятия упорядоченность, упростить взаимосвязь между потребителями и производителями, и станут эффективной базой для построения результативной системы контроля над качеством выпускаемой продукции.

Наиболее востребованные IT-решения и оборудование применяемые в машиностроительной промышленности

• Сервер HP DL360 Gen10 способен улучшать качество обработки предприятия, ускорять процесс получения готового результата, а также обрабатывать приемлемый объем информации. Он выделяется из линии ProLiant малой энергозатратностью. Также он оснащен новыми высокопроизводительными процессорами компании Intel Xeon Scalable, которые имеют до 28 ядер.
• Сервер Lenovo ThinkSystem SR850 выделяется из ряда похожих моделей объемом полезных функций и качественной аппаратной частью. Удобное расположение плат в сервере позволяет обеспечить энергетически эффективное и экономичное четырехразъемное решение с большим набором функций в 2U форм-факторе, а отличное оборудование, например, мощные масштабируемые процессоры Intel Xeon Gold и Platinum и 16 жестких дисков обеспечивают данный сервер особенной производительностью и мощностью.
• Башенный сервер DELL PowerEdge T640 , разработанный на базе процессора нового поколения Intel Xeon Scalable легко увеличит производительность вашего офиса. Подходящий для быстрой и эффективной обработки данных благодаря плотной структуре, этот сервер позволяет выполнять критически важные приложения быстро и эффективно.

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МАШИНОСТРОЕНИИ» РАЗДЕЛ «Информационные технологии» 2 семестр Введение 1. Концепция CALS технологий. Единое информационное пространство 2. Виртуальное предприятие 3. Нормативная база 3. 1. Стандарт ISO 10303 STEP 3. 2. Методология функционального моделирования IDEF 4. Интерактивные электронные технические руководства 5. Вопросы защиты информации 6. Внедрение CALS технологийна промышленных предприятиях

ВВЕДЕНИЕ В настоящее время широкое распространение получили глобальные информационные технологии, называемые CALS технологиями (Continuous Acquisition and Life cycle Support) это непрерывная информационная под держка всего жизненного цикла (ЖЦ) продукции, которая базируется на стандартизации методов представления данных на каждой стадии жизненно го цикла изделия и на безбумажном электронном обмене данными. Кроме этого концепция CALS определяет набор правил, регламентов и стандартов, в соответствии с которыми строится электронное взаимодействие участников процессов проектирования, производства, испытания и т. д. на базе инфор мационного, а не территориального пространства, т. е. создаются виртуаль ные предприятия и конструкторские бюро.

Одной из основополагающих частей CALS идеологии является техно логия хранения и управления данными о продукте PDM технология (Product Data Management), которая позволяет решить указанные выше про блемы путем использования стандартизованного интегрированного описания изделия, которое, в свою очередь, базируется на стандарте ISO 10303 STEP (Standard for the Exchange of Product Model Data) /ГОСТ Р ИСО 10303 1 99/. Стандарт STEP регламентирует логическую структуру базы данных, номенк латуру информационных объектов, хранимых в базе данных (для различных предметных областей: самолетостроения, машиностроения, автомобиле строения и т. п.), их связь и атрибуты, которые в данном стандарте называют «интегрированными ресурсами» .

Вторым основополагающим методическим аспектом CALS идеологии после PDM технологии является стандартизованная методология функцио нального моделирования IDEF/0 (Integrated Definition for Process Modelling) /регламентируется федеральными рекомендациями США FIPS 183/, кото рая используется для функционального моделирования (анализа и реструкту ризации) процессов управления (бизнес процессов). Методология преду сматривает идентификацию основных пунктов процесса управления, описа ние образования входных элементов каждого пункта процесса под его воз действием в выходные элементы, описание элементов управления процессом (например: график, алгоритм, расписания, рабочая инструкция, стандарт и т. п.), а также, какие механизмы или ресурсы используются для реализации этого пункта процесса.

На сегодняшний день очевидной становится необходимость перехода на безбумажные технологии поддержки процессов эксплуатации и сервисно го обслуживания. Третьим из важнейших компонентов CALS является обес печение персонала эксплуатационной и ремонтной документацией, выпол ненной в электронном виде. Интерактивные электронные технические руко водства (ИЭТР) представляют собой программный комплекс, содержащий взаимосвязанные технические данные, необходимые при эксплуатации, обслуживании и ремонте изделия. Интерактивные электронные технические руководства (ИЭТР) предоставляют в интерактивном режиме справочную и описательную информацию об эксплуатационных и ремонтных процедурах, относящихся к конкретному изделию, непосредственно во время их проведе ния.

Целью CALS является ускорение вывода на рынок новых образцов про дукции, сокращение затрат на разработку, проектирование и производство, сокращение «стоимости владения» (т. е. совокупности затрат на поддержание в работоспособном состоянии) и улучшение качества на всех стадиях ЖЦ. Внедрение CALS технологий позволяет получить значительные техни ческий и экономический эффекты на основных стадиях жизненного цикла изделий, которые дают возможность повышения конкурентоспособности создаваемой продукции (рис. В 1.)

Таким образом, речь идет о полном, централизованном и постоянном автоматизированном контроле за всей совокупностью данных, описывающих как само изделие, так и процессы его конструирования, производства, экс плуатации и утилизации.

ТЕМА 1. КОНЦЕПЦИЯ CALS-ТЕХНОЛОГИЙ. Единое информационное пространство Основное содержание концепции CALS технологий, принципиально отличающее ее от других, составляют инвариантные понятия, которые реали зуются (полностью или частично) в течение жизненного цикла изделия (ЖЦИ).

Эти инвариантные понятия условно делят на три группы (рис. 1. 1): 1. базовые принципы CALS; 2. базовые управленческие технологии; 3. базовые технологии управления данными.

К первой группе относят: системную информационную поддержку ЖЦИ на основе использова ния интегрированной информационной среды (ИИС) или единого информа ционного пространства (ЕИП), которое обеспечивает минимизацию затрат в ходе ЖЦ; информационную интеграцию за счет стандартизации информацион ного описания объектов управления; разделение программ и данных на основе стандартизации структур данных и интерфейсов доступа к ним, ориентация на готовые коммерческие программно технические решения (Commercial Of The Shelf COTS), соот ветствующие требованиям стандартов; безбумажное представление информации, использование электронно цифровой подписи; параллельный инжиниринг (Concurrent Engineering); непрерывное совершенствование бизнес процессов (Business Processes Reengineering).

Ко второй группе относят технологии управления процессами, инвари антные по отношению к объекту (продукции): управление проектами и заданиями (Project Management/Workflow Management); управление ресурсами (Manufacturing Resource Planning); управление качеством (Quality Management); интегрированную логистическую поддержка (Integrated Logistic Sup port.) К третьей группе относят технологии управления данными об изделии, процессах, ресурсах и среде.

Так как стратегия CALS предполагает создание ЕИП для всех участни ков ЖЦИ (в том числе эксплуатирующих организаций), то ЕИП должно об ладать следующими войствами: с вся информация представлена в электронном виде; ЕИП охватывает всю информацию, созданную об изделии; ЕИП является единственным источником данных об изделии (прямой обмен данными между участниками ЖЦ исключен); ЕИП строится только на основе международных, государственных и отраслевых информационных стандартов; для создания ЕИП используются программно аппаратные средства, уже имеющиеся у участников ЖЦ.

Стратегия CALS предусматривает двухэтапный план создания ЕИП: 1. автоматизация отдельных процессов (или этапов) ЖЦИ и представле ние данных на них в электронном виде; 2. интеграция автоматизированных процессов и относящихся к ним данных, уже представленных в электронном виде, в рамках ЕИП. Основными преимуществами ЕИП являются: обеспечение целостности данных; возможность организации доступа к данным географически удален ных участников ЖЦИ; отсутствие потерь данных при переходе между этапами ЖЦИ; изменения данных доступны сразу всем участникам ЖЦИ; повышение скорости поиска данных и доступа к ним по сравнению с бумажной документацией; возможность использования различных компьютерных систем для работы с данными.

ЕИП может быть создано для организационных структур разного уров ня: от отдельного подразделения до виртуального предприятия или корпора ции. Информацию, используемую в ходе жизненного цикла, можно условно разделить на три класса: о продукции, о выполняемых процессах, о среде, в которой эти процессы выполняются. На каждой стадии создается набор дан ных, который используется на последующих стадиях (табл. 1. 1). При этом различается и эффект, получаемый от создания ЕИП (табл. 1. 2.).

При реализации стратегии CALS должны использоваться три группы методов, называемых CALS технологиями: технологии анализа и реинжиниринга бизнес процессов набор ор ганизационных методов реструктуризации способа функционирования пред приятия с целью повышения его эффективности. Эти технологии нужны для того, чтобы корректно перейти от бумажного к электронному документообо роту и внедрить новые методы разработки изделия; технологии представления данных об изделии в электронном виде набор методов для представления в электронном виде данных об изделии, относящихся к отдельным процессам ЖЦИ. Эти технологии предназначены для автоматизации отдельных процессов ЖЦ (первый этап создания ЕИП); технологии интеграции данных об изделии набор методов для инте грации автоматизированных процессов ЖЦ и относящихся к ним данных, представленных в электронном виде, в рамках ЕИП. Эти технологии отно сятся ко второму этапу создания ЕИП.

Основными компонентами CALS технологий являются (рис. 1. 2): инструментальный комплекс технических и программных средств ав томатизированного проектирования изделий (CAD Computer Aided Design); системы автоматизации технологической подготовки производства (CAM Computer Aided Manufacturing); системы инженерного анализа (CAE Computer Aided Engineering); средства реализации технологии параллельного тотального проекти рования в режиме группового использования данных (Concurrent Engineering); система управления проектными и инженерными данными (EDM Enterprise Data Management);

системы визуализации всего процесса разработки документации (Project Management); мощные средства хранения и управления данными о проекте (PDM Product Data Management); системы управления производством (MRP Manufacturing Require ment Planning); системы планирования и управления предприятием (ERP Enterprise Resource Planning); системы управления цепочками поставок (SCM Supply Chain Man agement); системы совместного электронного бизнеса (CPC Collaborative Product Commerce); системы управления продажами и обслуживанием (S&SM Sales and Service Management); программно технологические средства, реализующие технологию создания и сопровождения информационных систем (CASE Computer Aided Software Engineering); SCADA; CNC; CRM; MES (см. приложение)

Перечисленные автоматизированные системы могут работать автоном но, но создание ЕИП диктует, чтобы данные, генерируемые в одной системе, были доступны в других системах для повышения эффективности автомати зации. Единое информационное пространство обеспечивается благодаря унификации как формы, так и содержания информации о конкретных изде лиях на различных этапах ЖЦ. Унификация формы достигается использованием стандартных форма тов и языков представления информации в межпрограммных обменах и при документировании.

Унификация содержания как однозначно правильная интерпретация данных о конкретном изделии на всех этапах его ЖЦ обеспечивается разра боткой онтологий приложений, закрепляемых в прикладных CALS протоколах. Унификация перечней и наименований сущностей, атрибутов и отно шений в определённых предметных областях является основой для единого электронного описания изделия в CALS пространстве

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.

1. ПАСПОРТ Рабочей ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

1. СТРУКТУРА и содержание УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

1. условия реализации рабочей программы учебной дисциплины

1. 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

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:

1. 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:

1. (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.

(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