ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРНО-ИНТЕГРИРОВАННЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ

1.1. Методологические основы КИТ

1.1.1 Современное состояние, тенденции
и перспективы развития КИТ

Начиная с 80-х годов XX века одним из направлений повышения эффективности производства стало широкое применение компьютерных и информационных технологий .

На современном этапе новые промышленные интегрированные на этапах ЖЦИ технологии включают роботов, станки с программным управ­лением, компьютерные программы для проектирования, инженерного ана­лиза, технологической подготовки производства, производства и осуществ­ления контроля над техникой. Эти современные КИТ получили свою реализацию в КИП (computer-integrated manufactu-ring/С1М) . Совре­менные КИТ, также называемые передо­выми технологиями производства, связывают вместе компоненты произ­водства, которые прежде были отделены друг от друга. Работа станков, роботов, конструкторско-технологических отделов и инженерного анализа координируется одним компьютером.

Ядро структуры полноценного КИП образует так называемая несопро­вождаемая производственная подсистема (LOM – Light Out Manufacturing), включающая ряд обязательных КИТ, которые делятся на три составляющие: компьютерное проектирование (computer-aided design/ CAD), компьютерное производство (computer-aided manufacturing/ САМ) и интегрированная информационная сеть (Integrated Information Network).

Машины с компьютерным управлением, применяемые при обработке мате­риалов, производстве деталей и сборке изделий, существенно повысили скорость изготовления единицы продукции. Компьютерные системы производства позволяют быстро переключать производственные линии с одного вида изделий на любой другой, меняя только инструкцию для станка или программу для компьютера. Эти системы также помогают быстро удовлетворять запросы потребителей, касающиеся перемен в конструкции или в ассортименте продукции.

Интегрированная информационная сеть (Integrated Information Network) связывает все стороны деятельности фирмы, включая бухгалтерский учет , закупки сырья, маркетинг, работу складов, проектирование, производство и т. д. Такие системы, основанные на общих данных и общей информационной базе, дают менеджерам возможность принимать решения и управлять производственным процессом, воспринимая его как единое целое.

Сочетание компьютерного проектирования, компьютерного произ­водства и интегрированных информационных систем представляет собой наивысший уровень КИТ машиностроения. Новый продукт может быть сконструирован на компьютере, и его опытный образец может быть изготовлен без участия человеческих рук. Идеальное компьютеризованное предприятие способно легко переключаться с одного вида продукции на другой, работает быстро и с высокой точностью, без бумажной докумен­тации, тормозящей производственный процесс.

Компьютерные системы проектирования и технологической подготовки производства снизили вероятность человеческих ошибок, и благодаря этому количество конструкторских исправлений и переделок неправильно спроек­тированных компонентов уменьшилось, по сравнению с предыдущими проектами, более чем на 50 %.

КИТ производства обеспечивают максимально возможный уровень качества, удовлетворение запросов потребителей и снижения себестоимости только тогда, когда все их компоненты используются в совокупности. Применение КИТ и гибких рабочих процессов изменило весь характер производства. Стало возможным массовое производство, ориентированное на потребителя (mass customizati0n), когда заводы могут в массовом порядке выпускать продукцию, приспособленную к конкретным нуждам покупателей.

Достоинства КИТ состоят в том, что изделия различного размера и типа, отвечающие различным потребительским запросам, могут свободно переме­шиваться друг с другом на одной сборочной линии. Штриховые коды, нанесенные на заготовки, позволяют машинам мгновенно вносить требуемые изменения, например вкрутить шуруп большего размера, не замедляя хода производственного процесса. С помощью одной такой линии производитель может выпускать бесконечное колчество видов продукции любыми партиями.

В традиционных промышленных системах технология мелкосерийного производства давала предприятию возможность быть гибким в выборе производимой продукции и выполнять индивидуальные заказы потреби­телей, но поскольку «работа мастера» имела большое значение при изготов­лении уникальных товаров, предназначенных для конкретного покупателя, партии неизбежно должны были быть маленькими. Массовое производство оперировало значительно более крупными партиями, но зато гибкость была ограниченной. Технология непрерывного процесса предназначалась для выпуска одного стандартного продукта в неограниченных количествах. Промышленные КИТ позволяют предприятиям вырваться из тисков этой диагонали и увеличивать в одно и то же время и гибкость, и размер партий продукции. В своем наивысшем развитии КИТ делают возможным массовое производство, ориентированное на потребителя (mass customization), когда каждый продукт уникален и произведен по запросам покупателя. Этот наивысший уровень использования КИТ получил название «компьютерного мастерства», потому что компьютеры индивидуально проектируют каждый продукт так, чтобы он удовлетворял вполне определенным нуждам конкретного потребителя. Очень важную роль в этом повороте массового производства к потребителю играет развитие Интернета, так как электронные средства коммуникации позволяют компаниям поддерживать тесную связь с каждым отдельным клиентом и к тому же облегчают и ускоряют координацию потребительских запросов и производственных возможностей предприятий.

Исследования показывают, что КИТ (рис.1.1) позволяет использовать технологи­ческое оборудование более эффективно, производительность труда возрас­тает, количество отходов уменьшается, а ассортимент продуктов и удовлетворенность покупателей увеличиваются.

Многие промышленные компании в США перестраивают свои заводы, внедряя КИТ и объединенные системы управления (associated management systems), чтобы повысить производительность.

В настоящее время для разработки разнообразной продукции промыш­ленные предприятия широко используют следующие компьютерные техно­логии – программные средства автоматизации: CAD-системы (Computer-Aided Design, CAD) – системы автоматизированного проектирования (САПР), которые, по мере развития CAD-технологий, прошли путь от простой электронной чертежной доски до систем двухмерного (2D), а затем и трехмерного (3D) параметрического моделирования; CAM-системы (Computer-Aided Manufacturing, CAM) – системы технологической подготов­ки производства, в первую очередь, станков с ЧПУ; CAE-системы (Computer-Aided Engineering, CAE) – системы автоматизации инженерных расчетов, составляющие основу технологий компьютерного инжиниринга – наиболее наукоемкой составляющей PLM-технологий, так как именно эти програм­мные системы предназначены для эффективного решения сложных нестацио­нарных нелинейных пространственных задач, описываемых системами нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных, для решения которых применяются, как правило, разнообразные варианты метода конечных элементов (МКЭ), Finite Element Analysis, (FEA); PDM-системы (Product Data Management, PDM) – системы управления данными об изделии, иногда называемые системами для коллективной работы с инженер­ными данными (Collabo-rative PDM, СPDM). Среди всего многообразия CAD/CAM-систем, наиболее широко представленных на рынке, выделим: «тяжелые системы» (CATIA, Unigra-phics NX, PRO/Engineer), появившиеся в 1980-х гг. и обладающие широкими функциональными возможностями и высокой производительностью, несмотря на то, что «тяжелые» системы являются дорогостоящими программными системами, затраты на их приобретение окупаются, особенно, если речь идет о сложном производстве, например, о машиностроении, авиационной и аэрокосмической промы­шленности, судостроении, электро - и энергомашиностроении; «средние системы» (SolidWorks, SolidEdge, Inventor Mechanical Desktop, Power Solutions, Cimatron, think3 и др.), в которых, начиная с их возникновения в середине 1990-х гг., были объединены возможности 3D твердотельного моделирования, невысокая по сравнению с «тяжелыми» системами цена и ориентация на платформу Windows. Эти CAD-системы произвели настоящий переворот в мире САПР, позволив многим конструкторским и проектным организациям перейти с двумерного на трехмерное моделирование. Среди российских CAD/CAM-систем отметим, в первую очередь, КОМПАС, T-Flex, ADEM; «легкие системы», которые являются самыми распространенными продуктами автоматизации проектирования , среди множества которых, прежде всего, следует назвать AutoCAD.

Создание единого информационного пространства – проблема актуаль­ная для машиностроительных предприятий. Немного можно назвать приме­ров реализации единой информационной среды. Вслед за внедрением
CAD/ CAE/CAM, как правило, на машиностроительном предприятии стара­ются объединить систему управле-ния хозяйственной деятельностью ERP (Enterprise Resource Planning – организует систему электронного документо­оборота; включает ведение договоров, бухгалтерии и кадров; связывает напрямую заказы поставщику с конкретной передачей в производственную программу для формирования заказа производству не только состав изделия, но и технологию его изготовления, что позволяет точно планировать ресурсы, процесс производства, начиная с технических требований и закан­чивая поставкой готовых изделий, а также и программное обеспечение для управления инженерными данными. PDM (Product Data Management – является основой для производственного планирования и управления; обеспечивает функционирование единой информационной среды на базе электронного архива, организует обмен информацией между подразделе­ниями по проектированию и планированию, с одной стороны, и произ­водственными подразделениями – с другой стороны). Ядром PDM является нормативно-справочная база, отражающая структуру и специфику работы конкретного предприятия. Главная цель объединения ERP и PDM заклю­чается в создании системы, которая позволяет контролировать затраты, рассчитывать себестоимость продукции, планировать производство и форми­ровать ценовую политику. Главным препятствием на пути объединения является отсутствие модулей для взаимодействия программ от разных разработчиков. Для управления производством требуются номенклатурные базы данных , поэтому автоматизируются все справочники и нормативные данные, упорядочиваются исходные данные, вводится система кодирования для комплектующих и покупных изделий, наполняется база данных PDM. После этого становится возможным использовать необходимую для управления производством информацию – составы изделий, учет материалов и комплектующих, нормы расхода и др. В PDM также поступают данные по технологическим маршрутам, которые разрабатывают технологи. Здесь формируется электронный архив конструкторской и технологической документации. Соответственно, конструирование ведется в среде CAD.

В чем суть интеграции? Информация создается конструктором или технологом и попадает в PDM. Данные вводятся один раз, далее автома­тически осуществляется передача данных в одном направлении – из PDM в ERP. Отсутствие повторного ввода исключает разночтения и снижает риск появления в системе неточных сведений. Главным преимуществом сквозных технологий является прозрачность информации: все документы хранятся в единой электронной базе данных – закупочные цены , по каким счетам и от какого предприятия осуществляется поставка, прошла оплата или нет; здесь же информация о составе изделия, цифровые модели, конструкторская и технологическая документация.

Конструктор создает модель и помещает ее в PDM, технолог использует готовую цифровую модель при разработке техпроцесса, при этом распарал­леливание работ сокращает затраты времени на проектирование.

Рисунок 1.1 – Структура КИТ машиностроения

В чем суть технологий PLM – CALS? Вся информация об изделии, начиная с чертежей и заканчивая крепежом при сборке, до мельчайших подробностей вносится в электронную базу данных, где прослеживается ЖЦИ каждой детали: где и кто изготовил, из какого металла и каким способом штамповали, на каких станках фрезеровали и т. д. – все до мельчайших подробностей. Принципиальным свойством такой информа­ционной системы является возможность не только описать структуру выпускаемого изделия, но и технологии изготовления, и более того – накапливать на последующих этапах всю информацию об изготовлении каждой детали и узла, произведенных ремонтах и заменах и т. д. Информация в достаточной мере детализируется, чтобы при необходимости можно было восстановить полную историю каждой детали, выявить причины отказов и быстро внести необходимые изменения. Информационной базой пользуются не только конструкторские и технологические службы, но также службы технической подготовки и управления производством предприятия-изготовителя, поскольку формируется полная информационная модель изделия, начиная от конструкторской спецификации и заканчивая данными о фактическом изготовлении.

Ведущие игроки CAD:

36% Autodesk (AutoCad, Inventor)

19% Dassault Systemes (CATIA, SolidWorks, SIMULIA)

12% Siemens PLM Software (Unigraphics, NX)

Ведущие игроки САПР и PLM-CALS:

Autodesk (AutoCad, Inventor) Значительный вклад в увеличение оборота компании внесло поглощение других компаний, Autodesk приобрела
14 компаний. Выделяется тем, что поставляет программное обеспечение для наиболее широкого круга отраслей: машиностроительной, архитектурно-строительной, геопространственной, анимационно-графической. В последнее время Autodesk добилась серъезных успехов в переводе огромной армии пользователей с 2D - на 3D-приложения.

Dassault Systemes (CATIA, SolidWorks, SIMULIA) Охватывает практически все направления автоматизации проектирования на крупных предприятиях .

PTC (Pro/Engineer, Windchill) Успешно работает в двух сегментах рынка – «тяжелых» САПР и систем среднего класса.

Siemens PLM Software (Unigraphics, NX, TeamCenter, Tecnomatrix) Синергетический эффект от слияния UGS с огромной группой компаний Siemens инициирует интерес к управлению жизненным циклом изделия, что позволяет преодолеть разрыв между этапами проектирования и произ­водства, который пока еще существует на промышленных предприятиях .

1.1.2. Этапы развития автоматизации механической обработки

С позиции КИП развитие автоматизации производственных процессов механообработки представляет собой диалекти­ческую спираль развития .

Первый виток эволюционной спирали автоматизации механообработки характе­ризуется автоматизацией рабочего цикла машины и автоматизацией поточного производства, которые включают в себя: универсальные станки, универ­сальные автоматы и полуавтоматы, специальные и специализи­ро­ванные автоматы и полуавтоматы, агрегатные станки, автоматические линии из агрегат­ных станков, автоматические линии из универсальных автоматов, комплексные автоматические линии и автоматические заводы.

Развитие автоматизации средств производства в машиностроении – от универсальных станков, специализированных станков, станков автоматов, автома­ти­ческих линий и «жестких» заводов автоматов реализовался за более чем за двести лет: с 1712 года (первый токарно-копировальный станок
А. К. Нартова) до 1951 года (первый автоматический завод для изготовления автомобильных поршней в СССР).

Второй виток эволюционной спирали автоматизации основно­го произ­водственного процесса механообработки характеризуется появлением числового программного управления. Это, прежде всего появление станков с ЧПУ, автоматов с ЧПУ, специализированных станков с ЧПУ, обрабаты­вающих центров (ОЦ).

Во второй половине 60-х годов 20го века гибкие производственные системы механообработки стали этапом перевооружения машинострои­тельной промыш­ленности. Это открыло пути решения сложившегося противоречия между высокой производительностью и отсутствием мобиль­ности оборудования массового производства и высокой мобильностью и низкой производительностью универсальных станков единичного и серий­ного производства.

Решение задачи повышения мобильности при выпуске новой техники в единичном и серийном производстве привело к созданию универсальных станков с числовым программным управлением (ЧПУ).

Второй виток диалектической спирали развития автоматизации прои­звод­ственных процессов механообработки – повторил первый, но на новом принципе управления – электронно-программном, при этом с повышением производи­тельности каждого вида оборудования повысилась и его гибкость. На второй виток было затрачено немногим более 30 лет.

Третий виток эволюционной спирали автоматизации механообработки характеризуется наличием гибких производственных систем и гибких автома­тизированных производств. Сюда можно отнести появление станков с ЧПУ–СNС, ОЦ фрезерно-расточные с СNС, ОЦ – токарные с СNС, ГПС со специа­лизированными ОЦ массового производства, ГПС (ГАП) + САПР + АСТПП, автомати­зированный завод.

Развитие электроники и применения ЭВМ и микропроцессоров позво­лило создание универсальных машин и станков с ЧПУ, управляемых непо­средственно от ЭВМ в режиме разделения времени. Это дало начало третьему витку развития автоматизации производственных процессов в машиностроении и других отраслях промышленности.

Управление от одной ЭВМ несколькими рабочими машинами, станками с ЧПУ и вспомогательным оборудованием позволило связать станки управлением и единым автоматическим транспортом в группы, т. е. создать системы машины. Индивидуальные станки с ЧПУ типа CNC, станки типа обрабатывающий центр (ОЦ), фрезерно-расточные и токарные – основа гибких производственных систем . На базе ОЦ создаются гибкие производст­венные модули, участки, линии. На этом витке началось соединение в единую систему всех производственных функций: конструирования, технологической подготовки производства, обработки, сборки, испытаний, т. е. начали появляться гибкие автоматизированные производства (ГАП). Третий виток был пройден за 10-15 лет.

Четвертый виток эволюционной спирали автоматизации механо­обработки характеризуется появлением гибких автоматических производств и безлюдных заводов. Он начался созданием автоматизированного произ­водства полностью интегрированного на базе ЭВМ пятого поколения (про­мышленные персональные компьютеры, в частности модели KIM–Kontrol Intelligence Minicomputer, KIM 786LCD-mITX, KIM 886LCD-M/mITX. KIM986LCD-M/mITX), отличающихся высоким уровнем надежности, совме­стимостью с различными технологиями, а также хорошей расширяемостью конфигурации и длительным жизненным циклом.

Пятый виток эволюционной спирали автоматизации механообработки харак­теризуется появлением безотказных самовосста­навливающихся произ­вод­ственных систем.

Шестой виток эволюционной спирали автоматизации механообработки характеризуется появлением самообновляющиеся производственных систем и т. д.

Развитие информационных технологий позволяет автоматизировать всю производственную цепочку технологического оборудования – система распределенного управления непрерывными и периодическими процессами, в частности NMI/SCADA – программы. Дальнейшее развитие науки и техники, решение проблемы надежности и самодиагностики рабочих машин и интеллектуальности систем переведут развитие автоматизации средств производства на следующий виток, когда будут созданы безотказные самовосста­навливающиеся рабочие машины, системы, заводы.

Создание искусственного интеллекта будет залогом успешного решения этой задачи. Диалектическая спираль развития автоматизации механо­обработки может быть представлена в виде последовательности этапов :

1. Автоматизация рабочего цикла машины, автоматизация поточного производства.

2. Числовое программное управление.

3. Гибкие производственные системы, гибкие автоматизированные производства.

4. Гибкие автоматические производства, безлюдные заводы.

5. Безотказные самовосстанавливающиеся производственные системы.

6. Самообновляющиеся производственные системы и т. д.

Следует заметить, что автоматизация машиностроения харак­теризуется не только компьютерными технологиями, но и наличием новых физических свойств производственной системы.

1.1.3. Концепция компьютерно-интегрированного производства

Основой развития современного машиностроения в мире является ком­пьютеризация и интеграция всех производственных процессов и управления производством от начала разработки до поставки готовой продукции потребителю.

Интеграция в производственных системах или комплексах (в широком смысле, как это теперь понимается в рамках концепции международных стандартов ИСО серии 9000) независимо от категории и вида произво­дственной деятельности и отрасли народного хозяйства, а также уровня и масштаба интеграции (начиная с низшего уровня, интеграции операций на одном рабочем месте и кончая интеграцией на самом высоком, международном уровне) .

Если опираться на идеологию, соответствующую указанным между­народным стандартам, то следует в первую очередь говорить об интеграции с целью совершенствования деятельности по обеспечению всех этапов ЖЦИ (англ, life-cycle), на чем основывается современная теория управления качеством . В соответствии со стандартами ИСО серии 9004 принято выделять одиннадцать этапов жизненного цикла.

1. Маркетинг, поиски рынков, анализ состояния рынков, выработка рекомендаций по выпуску продукции.

2. Разработка технических требований, проектирование изделий.

3. Разработка технологических процессов, технологическая подготовка производства.

4. Материально-техническое обеспечение производства.

5. Процессы изготовления (производство в узком смысле).

6. Проведение контрольных, приемо-сдаточных и иных испытаний.

7. Упаковка, маркировка и хранение произведенных изделий.

8. Распределение, транспортирование и реализация изделий.

9. Монтаж и эксплуатация.

10. Техническая помощь в обслуживании.

11. Утилизация после окончания срока использования или эксплуатации.

Графически этот цикл принято представлять в виде окружности или любой замкнутой кривой с разметкой по этапам; когда происходит замыкание контура, это означает, что после утилизации цикл начинается сначала, уже для нового изделия.

Иногда этот цикл представляют в виде винтовой линии; при этом подра­зумевается, что для нового изделия (или новой модификации того же изделия) начинается следующий виток. В течение первых пяти этапов изделие еще не существует, на последнем – уже не существует. Однако следует иметь в виду, что представление о замыкании цикла или выходе на новый виток лишь по окончании предыдущего витка является абстрактной схемой и не соответствует опыту реальной деятельности. На самом деле в любой организации всегда идет параллельная работа над многими изделиями или над многими модификациями одного изделия, причем в любой момент времени эти изделия находятся на разных этапах.

Учитывая это, правильнее было бы представить общую картину в виде семейства наложенных друг на друга винтовых линий со смещенными друг относительно друга точками этапов.

Независимо от общественного строя и типа экономики интеграция по последовательным этапам ЖЦИ осуществляется проще всего в масштабах завода, комбината, компании или фирмы. Традиционно во всех странах интегрирование осуществлялось в пределах одной и той же организации лишь по части этапов.

В настоящее время центром тяжести в интеграции считается исполь­зование унифицированных компьютерных технологий и программного обеспечения разнообразной документации (проектной, технологической, рабочей (непосредственно относящейся к изготовлению), эксплуатационной и пр.) и соответствующего программного обеспечения. При этом интеграция осуществляется по этапам 2-3-4-5 ЖЦИ. В международной практике это однозначно связывается с внедрением стандартов ИСО 10303 и обычно все это именуется CALS-технологиями.

Технологии CALS (англ, computer acquision and life-cyclesupport) в переводе – обеспечение непрерывности поставок и поддержки жизненного цикла изделий. Вольный перевод: обеспечение неразрывной связи между производством и всеми остальными этапами ЖЦИ (за счет создания максимально полной информационной модели изделия), охватывающей все этапы ЖЦИ от маркетинга до утилизации, предлагающей единое информационно-программное обеспечение на основе системного подхода ко всей проблематике создания новых изделий.

Разработчики и комментаторы подчеркивают, что CALS – это не только конкретный программный продукт, не только набор правил и шаблонов, но преимущественно общая концепция создания единой информационной модели изделия. Однако рассмотрение интеграции только по этапам ЖЦИ раскрывает только один аспект интегрирования.

Исторически в различные периоды проблемы интеграции по существу (сам термин появился и приобрел права гражданства достаточно поздно) понимались то шире, то уже, на передний план выходили вполне определенные формы интеграции . Так, начиная с начала до середины прошлого века, интеграция понималась преимущественно как концентрация на одной заводской территории всего оборудования больших производственных комплексов, объединявших все производственные функции, необходимые для производства определенных изделий.

Ве гг. XX века понятие интегрированные производственные системы (англ, integrated manufacturing systems) применительно к машиност­роению неразрывно связывалось возможно более полной автоматизацией выполнения последовательностей технологических и вспомогательных операций, начиная со складирования, подачи заготовок и подготовки необходимого оборудования с инструментом, кончая контролем и отгрузкой готовых деталей и узлов.

Нет сомнения в том, что проблематика интеграции и дезинтеграции в производстве вечна, хотя, конечно, наибольшая актуальность приписывалась, и будет приписываться в разные времена, различным аспектам интеграции. Но нужно иметь в виду, что усиление акцента на одном аспекте проблемы не отменяет другие аспекты.

Во всех случаях интеграцию можно представить как установление и организацию функционирования теми или иными типовыми средствами связей между интегрируемыми объектами или частями. Эти связи могут иметь различную природу, они иногда могут быть прямыми, непосредст­венными, но чаще всего реализуются через цепочки промежуточных звеньев.

Полностью или частично КИП не приводит само по себе к гибкому производству, оно может иметь различную гибкость и обеспечивается гиб­костью различных элементов производства, интегрированных производст­венных систем. Степень необходимой гибкости производства основывается на базе технико-экономических показателей всего производства, завода в целом, а не на осно­вании эффективности отдельных его частей.

Применение ЭВМ в управлении КИП позволяет осуществлять комплексный подход к автоматизации всех видов работ и процессов – от проработки задания на производство нового изделия, конструкторско-расчетных работ, технологической подготовки производства, всего комплекса технологических процессов – от заготовки до упаковки и отправки изделия потребителю, а так же всего, что связано с содержанием, ремонтом, управлением, включая расчеты, технико-экономических показателей, эконо­ми­ческой эффективности, финансово-бухгалтерское и кадровое обеспечение.

Особое внимание в настоящее время уделяется вопросам разработки единого информационного, математического и программного обеспечения систем автоматизированного проектирования, конструирования, технологи­ческой подготовки, планирования и организации производства.

«Философия» КИП требует рассмотрения каждого отдельного действия или деятельности всего завода и всего, что с ней связано, как единого процесса, который обеспечивает своевременную и полную взаимоувязку каждого действия с целью организации выпуска как можно большего разнообразия изделий в пределах имеющихся возможностей по заранее определенному графику с минимальными затратами.

Это ведет к возможности интеграции всего производства в единый автоматизированный процесс, включая научно-исследовательские и опытно-конструк­торские работы (НИОКР). При этом значительная экономия и сокра­щение времени внедрения новой техники получают вследствие уменьшения имеющихся дублирования и разрыва опытно-конструкторских работ и производ­ства, а также уменьшения времени всего цикла создания и производства продукции.

Наиболее короткий цикл производства, меньшая себестоимость, высокое качество продукции, полный контроль за капиталовложениями и оборот­ными средствами при абсолютно полном контроле за деталями и изделиями, за их изготовлением по всему циклу, пока они находятся на заводе, при этом делается только то, что предписано, и не запускается ничего лишнего. Это еще одна черта, которая вкладывается в понимание полной интеграции производства и чему содействует концепция гибкого интегрированного производства.

Основной задачей КИП состоит в обеспечении в гибкости и интеграции производственных систем на базе КИТ, основными характеристиками которого являются:

1) уровень производительности;

2) величина себестоимости;

3) стабильность высокого качества продукции;

4) эффективность использования средств производства;

5) численность обслуживающего систему персонала и характеристики условий труда.

1.1.4. Системная формализация КИП

КИП представляет собой одновременно как систему, включающую в себя ряд элементов, а также как и подсистему, входящую в систему более высокого уровня, и может быть формализована с позиции теории систем
:

1) КИП как система S есть нечто целое от функции А

Это определение выражает факт существования и целостность. Двоичное суждение А (1,0) отображает наличие или отсутствие этих качеств.

2) КИП как система S есть организованное множество.

(1.2)

где орг – оператор организации;

М – множество.

3) КИП как система есть множество вещей, свойств и отношений.

(1.3)

где m – вещи,

n – свойства,

k – отношения.

4) КИП как система есть множество элементов, образующих структуру и обеспечивающих определенное поведение в условиях окружающей среды:

где L – элемент,

ST – структура,

BE – поведение,

Е – среда.

5) КИП как система есть множество входов, множество выходов, мно­жество состояний, характеризуемых оператором переходов и оператором выходов:

где Х – входы,

Y – выходы,

Z – состояния,

Н – оператор переходов,

G – оператор выходов.

6) Если определение (1.5) дополнить фактором времени и функциональ­ными связями, то получим определение системы уравнениями

где Т – время,

X – входы,

Y – выходы,

Z – состояния,

V – класс операторов на входе,

Vz – значения операторов на выходе,

F и f – функциональные связи в уравнениях.

7) Для организации системы КИП в определении системы учитывают следующее

где PL – цели и планы,

RO – внешние ресурсы,

RJ – внутренние ресурсы,

ЕХ – исполнители,

PR – процесс,

DT – помехи,

SV – контроль,

RD – управление,

EF – эффект.

Последовательность определений можно продолжить, в которых учитывалось бы такое количество элементов, связей и действий в реальной системе, которое необходимо для решаемой задачи, для достижения поставленной цели.

К числу задач, решаемых теорией систем, относятся: определение общей структуры системы; организация взаимодействия между подсистемами и элементами; учет влияния внешней среды; выбор оптимальных алгоритмов функционирования системы.

Проектирование КИП делится на две стадии: 1) макропроектирование (внешнее проектирование) в процессе которого решаются функционально-структурные вопросы системы в целом, и 2) микропроектирование (внутреннее проектирование) связанное с разработкой элементов системы как физических единиц оборудования и с получением технических решений по основным элементам (их конструкции и параметры, режим эксплуатации).

1.1.5. Функционально-целевые структуры механообработки

Организационно-технический и производственно-технический потен­циалы являются (рис.1.2) функциональными характеристиками ФЦС . Как инте­гральный показатель он должен отражать наиболее существенные характе­ристики КИП и в общей форме оценивать ее технический уровень. К таким характеристикам относятся, прежде всего, количественная мера подетальной специализации (уни­вер­сальность), выражаемая укрупненно числом техноло­гических групп или наименований обрабатываемых деталей. Номенклатура последних отражает способности системы экономически целесообразно выпускать различные детали по различной технологии.

Рисунок 1.2 – Функционально-целевые структуры КИП

ПТС представляет собой совокупность значений производительности системы и ее технологических возможностей . При вычислении произ­водительности обработки деталей всех наименований из установленных для системы технологических групп в стоимостном выражении производственно-технологический потенциал интегрируется парой

, (1.8)

где – объем продукции системы в стоимостном выражении (в единицу времени);

– множественное объединение технологических возможностей системы по обработке всех деталей;

Перед вами горящая свеча.
Расплавленный воск неторопливо стекает вниз.
Какие ассоциации возникают у вас в голове?
Знаете ли вы, что в одной далёкой экзотической стране используют такой простой, незамысловатый материал для создания удивительной красоты традиционной индонезийской ткани — батика.

Кстати, именно так и переводится это слово с яванского языка, «капля воска» .

Батик — это высокое искусство, поражающее воображение богатством декора и тщательностью отделки. А какие чудесные истории готов он нам рассказать! Каждый узор — поэма, каждый цвет — песня. Они рассказывают нам о тропических лесах, невиданных цветах, прекрасных девушках, бессмертных подвигах героев, о далёкой стране Индонезии.

«Прислушайтесь, — писал посетивший Яву Иван гончаров, — и вы услышите, как растёт здесь трава.»

О процессе изготовления

Процесс изготовления батика длителен и трудоёмок. Для начала, ткань нужно подготовить и обработать, чтобы она стала эластичной и гладкой. Для этого достаточно замочить материал в кокосовом молоке, также в обычной воде и даже в смеси растительного масла и каустической соды.

После этого ткань необходимо хорошо накрахмалить, иначе воск будет тяжело сходить, а краска растекаться. Ткань сворачивают в рулон и отбивают деревянным молотком.

Далее начинается самое интересное — процесс нанесение узора! Любопытно, что рисовать нужно с обоих сторон полотна. Для этого используется специальная чаша — чантинг . У чантинга узкий полый носик, который местные сравнивают с клювом хищной птицы , которую преследуют пятеро (пальцы руки) по белому полю (ткани), а птица спасаясь оставляет за собой кровавые следы (краску).

Чантинг небольшого размера, всё-таки воск очень быстро твердеет, есть у него такое свойство. Да и трудновато было бы создавать узоры используя ёмкость размером с ведро.

Следующая стадия — окрашивание! Тут работа не так кропотлива и не требует особого мастерства как на прошлом этапе. Окунаем ткань в чан с водой, да не единожды, а раз двадцать!

Если работа проделана хорошо, то и батик будет служить вам верой и правдой - на солнце не выгорать, от стирки не линять, волшебно пахнуть, а обладательницу неизменно украшать!

Происхождение батика

Наверное у вас возникает вопрос: и кто же такую красоту придумал? Но, как говорится, учёные не пришли к единому мнению по этому вопросу. На звание первооткрывателя претендуют: Персия, Египет, Китай, Индия, и это лишь часть списка. Большинство за Индонезию.

Но в чём сходятся мнения — что вершин мастерства изготовления батика достигли именно в Индонезии.

За несколько столетий было придумано множество орнаментов и более трёх тысяч сюжетных вариантов. Каждый регион Индонезии отличается своим неповторимым стилем.

Людская молва наделяет батик магическими свойствами.

Тёмно-бордовые цвета побуждают человека на решимость отдать себя защите родины, синий и коричневый рождают благородные помыслы, розово-лиловый сохранит молодость и красоту. Хотя боюсь не только поэтому индонезийки не вылезают из розовых нарядов.

Способы изготовления батика

До 1840 года существовал только один способ - ручной, а вот после процесс автоматизировали и стали использовать штампы (медные и оловянные). Такой вид называется «набивной батик». В XX появляется «печатный батик» - ткань в традиционном стиле, имитирующая батик.

Советы по выбору батика

1. Настоящий батик пахнет. Будьте уверены, вы почувствуете.

2. Настоящий батик пахнет с двух сторон.

3. Настоящий батик не будет стоить три копейки.

Джокьякарта, любовь моя

Такое длинное название, а мы привыкли звать этот полюбившийся нам город просто Джоджа.

Эдакий Петербург Индонезии (звучит глупо, я знаю), а проще говоря культурная столица, способен удивить многими чудесами, в числе которых и мастерство батика.

Цвета: коричневый (а куда без него), белый и индиго.

Фирменный стиль: громпол.

Это традиционный орнамент. Местные всегда делают акцент на том, что такой орнамент традишинал, а вот этот современный, и вообще в этом городе (ну, например, в том же Бандунге) никакого батика отродясь не делали, вот сейчас начали, всё для туристов.

Джоджа славится множеством галерей и рынков, где можно приобрести сей предмет гордости нации.

Проснулась в Соло

Суракарта, или просто Соло, как все называют этот древний город, некогда была центром могущественного одноимённого султаната. Но что не поменялось за эти годы - уровень мастеров батика.
Здесь расположился знаменитый рынок тканей Пасар Клевер, но гораздо интереснее отправиться прямиком на фабрику. Не ожидайте от неё многого от этих самых «фабрик», я вас прошу, так здесь называют обычные мастерские...

* Случаются такие лингвистические недоразумения, например в Индии что ни здание - дворец. Что ни сквер с парой кафе - рынок. Misunderstanding.

Если у вас есть время и желание, то можно пройти здесь курсы батика.

Цвета : преобладающий коричневый, бежевый и даже желтоватый.

Фирменный орнамент: соло малам — яркие цветы на чёрном фоне.

Секрет или уже нет, но истинные знатоки батика приезжают именно сюда, а не в Джоджу.

* Если что, это всего час на поезде от Джоджи, я там побывала однажды когда села не на тот поезд и заснула. Проснулась в Соло.

Тема батика раскрыта не полностью. Продолжение следует.

Published by Marina Garkusha. Girl, who is keeping batik at home

Цена батик Tulis гораздо дороже, чем батик Cap.
Перед поездкой мы по крупицам собирали информацию из книг, и увидеть сам процесс, а главное поучаствовать в нем было - абсолютно бесценно.
Резервирующим составом служит воск, приготовленный специальным способом.
Окрашивание производится поэтапно. Воск наносят женщины. Часто на стандартный кусок ткани 1м на 2,5 м рисунок воском наносится в течении месяца.

Мы попробуем совместными усилиями разобраться в истине, на сколько это вообще возможно. Сейчас мы с друзьями пытаемся обработать полученную информацию. Что-то нам обещала перевести Настя Цыганова, которая ездила с нами в качестве переводчика.
Мы занимались изучением батика в мастерской бапака Бамбанга в его центре "BATIK SLEMAN" в Джокьякарте.

Это довольно большое предприятие, в котором работает около 100 человек.
Там есть помещения, где женщины наносят воск.

ОТК принимает качество работы.

Мужчины занимаются окрашиванием и запаркой ткани.

Швеи обшивают.
Офис, магазин, там же находятся жилые помещения.
Материалы:

чантинг «tjanting» - маленький медный сосуд, который наполняется расплавленным воском и может быть разогрет на огне, если воск начинает застывать. Сосуд снабжен тонкой загнутой трубочкой, из которой вытекает тонкая струйка воска, и именно это приспособление позволяет нанести тонкие штрихи, линии и точки, составляющие сложный узор - характерную особенность индонезийского батика.

Керосиновая комфорка «Wajan», на которой стоит плошка с воском.

Воск готовится специальным образом, он очень пластичен и дает тонкую мягкую линию. Для разных видов рисунка готовится разный состав. Воск наносится с двух сторон ткани.

Точная рецептура его приготовления нам неизвестна. В него добавляются парафин и какие-то растительные смолы. В процессе выпаривания темно-коричневый цвет исчезает бесследно.
Окрашивание происходит на столе, покрытой тканью похожей на мешковину. Краски имеет вид серых порошков и надо прекрасно разбираться в технологии, чтобы получить нужный цвет.

После окрашивания ткань полощут в закрепителе - проявителе. Так называемом, HCL. Как мы выяснили позднее, это раствор соляной кислоты.

Красители делятся на три вида.
Химические: SOL и NAPHTOL.

1)sol(сушить на солнце, цвет проявляется тоже на солнце - перед злополучным ХСЛом их надо было подсушить на солнце)порошок красителя смешивали с NaNO2(что это?) растворяли в кипятке

2)NAPHTOL(сушат в тени) порошок смешивают с загадочным T.R.O., добавляют соду(3:1:5), разводят кипятком, затем полощут во 2ом растворе - опять же загадочный Garan(Solt)разведенный в холодной воде.
3)

(Так растет и приготавливается натуральный краситель индиго)
Натуральные красители готовятся особым способом и используются очень редко, т.к. процесс окрашивания очень сложен и трудоемок.
Окрашивание происходит в несколько этапов, интенсивность цвета достигается, в последовательном полоскании в красителе и закрепителе.
При этом в краску они добавляют еще соду, стиральный порошок и возможно что-то еще. После обработки в HCL, тщательно промывают в воде и высушивают.

Запаривание, также как и окрашивание происходит под открытом небом. Занимаются этим также мужчины. Ткань последовательно окунают в чаны с кипящей водой, таким образом освобождая от воска и остатков красителя. Затем тщательно полощут в проточной воде.

Когда батик зародился в Индонезии - до сих пор предмет дискуссий. И хотя некоторые учёные говорят даже о первых веках н.э., наиболее достоверные источники называют другую дату 14 столетие. Временем же повсеместного распространения батика на Яве стал, по-видимому 17 век.

В Индонезии, в некоторых областях Центральной Явы и прилегающих к ней островах, сохранилась древнейшая форма резервирования, которой пользуются до сих пор при создании особой церемониальной ткани. Резервом здесь служит специально приготовленная рисовая паста, которую наносят с помощью бамбуковой палочки. Ткань берут только ручного прядения, краска приготовляется из корня растения Morinda citrifolia, окрашивание происходит в несколько стадий и длится несколько дней. После удаления пасты остаются простые, в основном геометрические, реже - фигуративные изображения. Как считает известный исследователь Индонезии Г.П. Рофайер, "…относительно невероятно происхождение сегодняшнего развитого искусства батика из простого способа резервирования рисовой пастой". Он полагает, что батик как способ был

Завезен из Индии. Так как родиной украшения тканей с помощью красителей принято считать именно Индию. В благоприятном климате этой страны в изобилии произрастает хлопок и растения, из которых готовят природные красители.

Батик завоевал особую популярность на о. Ява, где специалисты в этом деле достигли небывалых высот мастерства. Одежду из тканей с узорами, выполненными в технике батика, поначалу носили лишь аристократы. Свое свободное время они посвящали росписи тканей. Постепенно к этой тонкой и очень трудоемкой работе стали подключать и слуг.

На о. Ява традиционные узоры и техника их нанесения передавалась из поколения в поколение, причем в каждой семье они назывались по-разному. Например, чеплокан (с повторяющимися узорами) или кавунг (с круговыми элементами).

Русский этнограф Игорь Каммадзе, изучающий материальную и духовную культуру Явы, обращает пристальное внимание на искусство батикования: "…С давних пор батик стал неотъемлемой частью ритуала поколения богам, раджам и т.д., и каждый узор полон символики и наделен волшебной силой. Одним из значительных символов индонезийской культуры является "крис" - древнейшее оружие яванцев - он же один из любимейших мотивов, изображаемых в батике. В отличие от криса, изготовление батика является исключительно женским ремеслом".

Символическое значение батика проявляется в его традиционной сине-коричневой цветовой гамме, в изображении древних орнаментальных мотивов и, особенно в том, что ни один обряд жизненного цикла не обходится без криса и без батика. "Крис, завернутый в ткань, воплощает единство космоса во всей его полноте, отдельно же крис и батик - воплощение мужского и женского аспектов мировоззрения". Философско-символическая соотнесенность предметов материальной культуры и духовной жизни народа имеет очень древние корни. Мир и миф есть единое целое.

Можно говорить не о прямом заимствовании из Индии, а скорее о совершенствовании давно знакомой индонезийцам техники. Через множество товарно-хозяйственных записей известно, что индийские набивные ткани были предметом активного экспорта на Суматру и Яву в Средние века. Из стремления воспроизвести понравившиеся узоры в собственной технике возник типично яванский прибор - тьянтинг (джаньтинг) - маленький медный сосуд, который наполняется расплавленным воском и может быть разогрет на огне, если воск начинает застывать. Сосуд снабжен тонкой загнутой трубочкой, из которой вытекает тонкая струйка воска, и именно это приспособление позволяет нанести тонкие штрихи, линии и точки, составляющие сложный узор - характерную особенность индонезийского батика. А рисование от руки превращает простое окрашивание ткани, столь необходимое в повседневной жизни, в высокоразвитое искусство.

Следующей предпосылкой для развития узорного украшения ткани послужили особенно тонкий гладкий хлопок, привозимый опять же из Индии. Этот дорогой материал могли себе позволить только женщины богатых городов побережья и жители кротонов - княжеских домов патриархальной Явы.

Из тысячи различных орнаментов, передававшихся из поколения в поколение, многие были в конце 18 века запрещены к употреблению для простолюдинов, и носить их дозволялось только членам княжеской семьи и лицам, особо приближенным к султану. Это были прежде всего традиционные ритуальные, символические орнаменты. К таким орнаментам относились, например, изображения мифической птицы с раскрытым перепончатым хвостом, схематичное изображение старинного меча, спиральная полоса, язычок пламени, дополняющий спираль, штрихи, напоминающие дождик, мотив изображения священной горы на белом фоне. Эти запреты и предписания строго соблюдались в 18 веке, и даже сегодня появятся в картоне Джакарты в запретном узоре считается неприличным для местных жителей. Символическое значение узоров возвышало и магически защищало их носителей.

Настоящий художник по ткани глубоко укоренен в собственной культурной традиции. Кроме того, занятие батиком требовало много времени, совершенствования мастерства, создания особой атмосферы духовной гармонии и концентрации. Все это вело к расцвету искусства батика.

Когда англичане в 1811 году оккупировали Яву, они решили распространить английские хлопчатобумажные ситцы во всем юго-азиатском регионе, но натолкнулись на непреодолимое препятствие, которым было качество окраски местного батика. Оно было гораздо выше европейского, растительные красители не линяли при стирке, как это происходило с ситцами, окрашенными анилином. Так местная традиция укрепила свои позиции, и, возможно, именно этот фактор повлиял на дальнейший ход событий.

Мелкие торговцы поставляли желающим работать привозную ткань для батика и доставали красители, приготовленные по традиционной технологии. Одновременно разрушается переход "монополия"женщин в батике. Совершается переход к технике tjap-батика, т.е. нанесения узора медным штампом, и мужчины, работающие по найму в мастерских, берут на себя изготовление штампов. Это было достаточно дорогим и даже рискованным делом. Новый индийский или европейский узор не всегда сразу находил своего потребителя, и затраты на изготовление целой партии одинаковых батиков могли привести как к неожиданному богатству, так и к полному разорению. Поэтому мастерские никогда не переходили целиком к производству tjap - батика, продолжая разрисовывать ткань вручную. Это обеспечивало сохранение художественных навыков исполнителей, богатство вариаций в орнаментации, неповторимость и высокое качество изделий.