Редакция:
г. Новосибирск

Актуальные системы автоматизации для современных мебельных производств

В современное время, когда происходит заметный рост ассортимента у мебельных фабрик, когда объемы отдельно взятой партии падают, а количество партий растет, когда индивидуализация мебели становится одной из самых характерных черт, практически невозможно и нерентабельно обходиться без программ по автоматизации мебельного производства.

Мы обратились к экспертам, чтобы понять, какие виды ПО делают автоматизацию мебельного предприятия полной и окончательной и как организовать их взаимодействие между собой и с оборудованием на предприятии.

Сегодня на данную тему мы беседуем с Андреем Пронько, генеральным директором компании «Полисофт консалтинг», продвигающей на нашем рынке программные продукты для мебельщиков «bCAD Мебель» «ИТМ Производство».

Совокупность процессов, проходящих на любом мебельном предприятии, представляет собой достаточно сложную структуру, вне зависимости от величины и специфики самого предприятия. И когда речь идет о полной автоматизации мебельного предприятия, следует говорить не только об автоматизации того или иного сегмента, а об автоматизации всех   процессов и организации максимально возможной их взаимосвязи. Однако, вначале следует подразделить все процессы на предприятии на несколько сегментов с точки зрения разницы подхода к их автоматизации. С нашей точи зрения процессы на мебельном предприятии делятся на несколько групп.

ДИЗАЙН И ПРОЕКТИРОВАНИЕ

К этому сегменту следует отнеси все процессы, связанные с созданием (приемом) и обработкой проекта (заказа), начиная с  моделирования элементов мебели, приема заказа в точке продаж, получения визуализации проекта (красивой картинки), работы с заказчиком (быстрой корректировки проекта по требованию заказчика, влияющей на внешний вид, стоимость и другие параметры заказа), оформления заказа и заканчивая автоматическим получением всей отчетно-производственной документации по проекту (отчетно-сметной документации, рабочих чертежей деталей, карт присадки и карт раскроя панелей и профиля, инструкций по сборке и т. д.). Все эти процессы следует отнести к СИСТЕМЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ.

УЧЕТ И УПРАВЛЕНИЕ (управленческий учет)

К этом сегменту следует отнести все процессы учета и управления на предприятии — от управления принятием и обработкой заказов, анализа и управления всеми процессами на складах (начиная со склада материалов и комплектующих, включая промежуточные склады на каждом из производственных участков и заканчивая складом готовой продукции), от вопросов снабжения до учета, управления и планирования производства, формирования производственного расписания,  оптимизации загрузки оборудования, а также анализа и оптимизации финансовых потоков на предприятии. Все эти процессы следует отнести к СИСТЕМЕ УЧЕТА И УПРАВЛЕНИЯ на мебельном предприятии.

БУХГАЛТЕРИЯ (бухгалтерский учет)

Часто данные процессы путают (или объединяют) с процессами предыдущего пункта, что, как мы считаем, является ошибочным и по существу, и с точки зрения автоматизации данных процессов. Бухгалтерский учет, как правило, относится к решению фискальных задач и имеет очень мало отраслевой специфики в отличие от процессов предыдущего сегмента.  Другое дело, что иногда на небольших предприятиях задачи управленческого и бухгалтерского учета решают одни и те же специалисты, но, тем не менее, это совершенно разные процессы и автоматизируются они по-разному.

ОБОРУДОВАНИЕ С ЧПУ

Большую часть данного сегмента занимают станки, обрабатывающие и пильные центры с Числовым Программным Управлением, включающие в свой состав специальное программное обеспечение, управляющее работой указанного оборудования. Это совершенно отдельный класс программ.

Однако, к этому же сегменту следует отнести и иное оборудование, участвующее в процессе автоматизации: различные приборы контроля и учета, терминалы сбора данных, электронные кассы, системы обеспечения и ограничения доступа и т. д., вплоть до кофеварки с ЧПУ. Если у оборудования есть управляющее программное обеспечение, значит оно может и должно быть частью системы автоматизации.

ИНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

К этом сегменту следует отнести другие процессы на предприятии, требующие автоматизации и определенного программного обеспечения, начиная от офисного программного обеспечения и систем документооборота, заканчивая системами взаимодействия предприятия с внешним миром, например, корпоративными сайтами, интернет-магазинами, системами логистики и т. д. Все они также являются участниками комплексной системы автоматизации мебельного предприятия.

Почему необходимо разделение процессов, проходящих на мебельном предприятии на указанные сегменты?

Дело в том, что автоматизировать процессы каждого из сегментов необходимо при помощи программ, построенных строго на определенных технологиях (с этим и связано рекомендуемое разделение процессов на сегменты).

     • Все процессы, связанные с дизайном и проектированием, можно автоматизировать при помощи программ (систем), построенных по технологии САПР (системы автоматизированного проектирования) — в международной классификации CAD (сomputer-aideddesign). Нет возможности полноценно решать указанные задачи на базе офисных программ, системы 1С, программ иллюстрирования, web-технологий и т. д. Все эти системы могут быть дополнительными, но в основе должна быть та или иная система класса САПР (CAD).

     • С учетом большого объема обрабатываемых данных все процессы сегмента учета и управления могут полноценно автоматизироваться только на базе систем класса СУБД (Система Управления Базами Данных). При этом, если уйти в специальную терминологию, эти системы должны быть построены не по технологии «файл-сервер», а по технологии «клиент-сервер». Использование файл-серверных систем приводит к частому «зависанию» систем при обработке большого объема данных. Таким образом, совершенно неправильно говорить о возможности создания модуля автоматизации работы склада на базе системы проектирования (CAD-системы) ровно так же, как неправильно говорить о возможности решения задач учета и управления на базе бухгалтерских систем. Это системы другого класса.

Системы автоматизации учета и управления сами могут подразделяться на различные подклассы, такие как ERP,  CRM, MES, MRP II и др., но могут и объединять функции указанных типов систем, т. к. технология их построения единая: СУБД.

     • На рынке существует несколько бухгалтерских систем — одна наиболее известна, но она далеко не единственная. Для решения задач бухгалтерии соответствующей системе совсем не требуется функционал СУБД. У них есть другая важнейшая задача — отслеживать все изменения действующей фискальной системы и законодательства. С технической точки зрения функционал бухгалтерской системы можно было бы включить в систему управления. Однако, необходимость жесткого контроля за всеми изменениями законодательства и своевременное их внесение в качестве программных возможностей выводит эти системы в отдельный класс.

     • Системы управления оборудованием с ЧПУ — это также отдельный класс программ, в международной классификации CAM(сomputer-aided manufacturing). Основная их задача — управлять оборудованием. Системы этого класса нельзя путать с системами проектирования CAD (САПР). Эти системы должны максимально полно взаимодействовать между собой — но это разные системы. Как правило, соответствующие системы управления поставляются вместе с оборудованием и разрабатываются либо структурами компании-производителя оборудования, либо их многолетними партнерами. Иногда разные производители оборудования могут использовать одну и ту же систему управления или системы управления, использующие одни и те же форматы данных. Но в любом случае, создание подобных программ сторонними разработчиками встречается крайне редко.

Аналогичная ситуация и с управляющими программами другого оборудования, отнесенными нами к указанному сегменту задач.

     • С учетом необходимости автоматизации приведенных сегментов (на которые мы раздели процессы, проходящие на мебельном предприятии) на основе РАЗЛИЧНЫХ технологий создание системы автоматизации всех процессов мебельного предприятия на базе ОДНОЙ программы НЕ ПРЕДСТАВЛЯЕТСЯ ВОЗМОЖНЫМ. Каждый из приведенных сегментов должен автоматизироваться отдельным программным обеспечением. Однако перед разработчиком комплексной системы автоматизации стоит задача организации максимально полного взаимодействия этих отельных систем, что и послужит основой для единого комплексного решения. О построении подобного взаимодействия речь пойдет ниже.

Система проектирования дает указание оборудованию о том, ЧТО следует сделать, передавая данные о раскрое и обработке деталей. Однако, система проектирования не может указать оборудованию, КОГДА следует проводить те или иные операции — сформировать производственное расписание. Это задача уже системы управления.

Также следует отметить, что оборудование с управляющими программами на мебельном предприятии не ограничивается только станками с ЧПУ. Существуют терминалы сбора данных, часто используемые в складских помещениях, системы контроля доступа и контроля рабочего времени, электронные кассы и т. д.

Все это оборудование также должно плотно взаимодействовать с системой учета, управления и планирования.  В комплексной системе автоматизации управления на мебельном предприятии «ИТМ Производство» подобное взаимодействие, наряду с формированием производственного расписания, оптимизацией загрузки оборудования, построением маршрутных карт и т. д., занимает большую и очень востребованную часть решения вопросов автоматизации и оптимизации процессов управления на производстве.

Если говорить о взаимодействии систем автоматизации с оборудованием, то чаще всего под вопросом интеграции с оборудованием понимают передачу данных из системы проектирования на станки с ЧПУ.

Это наиболее понятное, но далеко не единственное взаимодействие. Однако, наверное, имеет смысл начать с него. Остановиться я бы хотел на взаимодействии системы проектирования с двумя типа станков:

1. раскроечные станки и пильные центры
2. обрабатывающие центры

Однако, перед этим я бы хотел сказать два слова о типах станков, не вошедших в этот список.

     • Фрезеровочные станки, часто называемые трех- и пятикоординатными

На этих станках вся обработка ведется тонкой фрезой, работающей в трехмерном пространстве. Как правило, подобные станки используются для фрезеровки сложной 3D-геометрии (например, элементов декора, сложных фасадов и т.д.). Сама по себе работа этих станков и результат их работы крайне интересны, однако, подробно говорить о передаче данных из систем проектирование на эти станки не имеет смысла. Одним из условий подобной передачи данных должно являться то, что система проектирования должна быть полноценной трехмерной (3D), вторым — что эта система должна иметь возможность передавать данные в общеизвестные форматы 3D-моделирования. Как правило, для подобной передачи трехмерной геометрии используют формат STL, однако, могут быть и другие. Далее управляющая программа станка получает геометрическое тело в этом формате и начинается его обработка.

Далеко не все системы мебельного проектирования могут спроектировать подобные элементы (в программном пакете «bCAD Мебель» такая возможность не только есть, но есть и готовые библиотеки подобных элементов), а передача данных на станок в этом случае, как правило, вопросов не вызывает.

     • Второй момент, которого я не хотел бы касаться в текущем ответе, — это передача на станки, использующие технологию нестинга. Во-первых, технология нестинга по сути — это объединение в одном двух вопросов, которые мы будем обсуждать далее. Во-вторых, все-таки доля подобных станков в настоящий момент на рынке не велика. В-третьих, при кажущемся на первый взгляд очевидном преимуществе этой технологи при более глубоком рассмотрении мы находим много минусов по сравнению с типовым разделением станков на пильные и обрабатывающие. Обсуждению вопроса нестинга (его плюсов и минусов) в Интернете посвящено много материалов.

Итак. Отказавшись от обсуждения двух приведенных выше типов оборудования, мы получаем разделение мебельных станков на две принципиально разные группы:

     • раскроечные станки и пильные центры, выполняющие раскрой листа, т. е. превращающие лист материала в заготовки для конкретных деталей

     • обрабатывающие центры, выполняющие обработку конкретной детали (присадка, фрезеровка, пазование)

Это две принципиально разные группы станков, и передаются на них разные данные и разными способами.

Комплексная система проектирования в качестве информации о проекте имеет и ту, и другую информацию.

Все комплексные системы проектирования, предусматривающие передачу данных на станки, решают эти вопросы за счет ОТДЕЛЬНЫХ модулей, не входящих в состав программного пакета, приобретать который требуется дополнительно. И даже программный пакет «bCAD Мебель», отличающийся от других систем проектирования, в том числе и тем, что все необходимое включено в его состав, именно процесс передачи данных на станки выносит в качестве отдельного модуля.

Почему?

Дело в том, что модуль передачи данных призван конвертировать формат данных системы проектирования в формат данных, понятный управляющей программе конкретного станка — а форматы у разных станков разные.

Если проводить некоторую аналогию, то модуль передачи данных из системы проектирования в управляющую программу станка подобен переводчику, которому требуется перевести рассказ, написанный на русском языке для читателей, говорящих на другом языке. Да, мы переведем этот рассказ на китайский язык — его поймут китайцы. Но разве при этом его поймут итальянцы? — Нет. Для того, чтобы рассказ поняли итальянцы, его следует перевести на итальянский язык. И для этого нужен отдельный переводчик.

Также и с вопросом перевода данных с языка (из формата) системы проектирования на язык (в формат) управляющей программы конкретного станка. Именно поэтому для каждого станка необходим свой модуль передачи данных. Позвольте вернуться к аналогии с языками. Иногда мы сталкивается с тем, что жители одной страны используют для своего общения язык другой страны. Так, например, кубинцы не являются португальцами, но используют португальский язык. В этом случае нам не требуется переводчик на «кубинский» язык — достаточно переводчика на португальский.   То же самое мы встречаем и с форматами данных управляющих программ некоторых станков: марки станков разные, но используют одинаковые форматы. В таких случаях мы можем использовать для передачи данных на эти разные станки один и тот же модуль передачи данных. Однако, так же, как и с языками, иногда с такой подменой могут возникнуть небольшие накладки. Американцы, в принципе, говорят на английском языке, однако, существуют некоторые особенности, характерные выражения и т. д., которые могу привести к непониманию отдельных фраз. Также и с разными станками. Например, формат данных вроде бы один и тот же, но пазы, например, отображаются иначе. Эти вопросы, как правило, решаются настройками.

Если говорить более грубо — для интеграции с каждым станком требуется свой модуль передачи данных.

При этом, невозможно представить, чтобы на одном мебельном предприятии были все возможные марки станков. Как правило, это одна, иногда две марки. Зачем же тогда пользователю закладывать в стоимость программного обеспечения возможность передачи данных на все типы станков? В том случае, если модуль передачи данных приобретается дополнительно, пользователь приобретает его ТОЛЬКО для того типа и марки станка (а на самом деле, нас интересует формат управляющей программы этого станка — см. выше), который он использует в своей работе.

Как мы выяснили выше, на станки по раскрою и на обрабатывающие центры передаются разные данные:

Таким же образом существуют два типа модулей передачи данных на станок:

     Передает карты раскроя на пильные центры — в «bCAD Мебель» данный тип модулей называется bCUT_SAW

     • Передает данные о деталях на обрабатывающие центры — в «bCAD Мебель» данный тип модулей называется ProGen

bCUT_SAW и ProGen — это не название самих модулей, это название типов модулей, которые, в свою очередь, и подразделяются на модули передачи данных на конкретные станки.

ПОЛНАЯ схема работы передачи данных на станки работает следующим образом:

Как было сказано выше, существует два направления движения данных (две ветки на приведенной выше схеме), которые выходят из системы проектирования и в итоге сходятся на обрабатывающем центре. Разберем каждую из них.

Начнем с «нижней ветки»: данные о каждой детали, которые передаются на обрабатывающий центр. Имея проект отдельного элемента или комплекта мебели, система проектирования «знает» размеры и форму (если это фигурные панели) корпусных деталей. Видя, какие крепежные элементы, фурнитура и комплектующие (соответствующие элементам из каталога реальных поставщиков) и в каком месте установлены, система проектирования однозначно понимает схему присадки (расположения отверстий) на деталях. Также понята информация о пазах. В итоге полная информация о соответствующих типах обработки каждой детали известна. Далее система может эти данные отправить на печать, тем самым получив чертежи деталей в бумажном виде, а может в электронном виде отправить в управляющую программу обрабатывающего центра через соответствующий модуль передачи данных (в приведенной схеме — модуль ProGen). В модуле ProGen существует много различных настроек, среди которых: настройка, позволяющая указать, каким образом следует автоматически называть получаемые файлы для загрузки в управляющую программу станка. Количество файлов будет соответствовать количеству деталей, т. е. их будет много, и вручную называть эти файлы не получится. Название должно формироваться автоматически. Но как? — Помимо указанных данных о типе обработки детали, ProGen получает из «bCAD Мебель» такие данные, как «название детали», «код детали», «размеры детали» и т. д. — все эти параметры можно использовать в названии детали. Но, чаще всего, в качестве названия файла используют КОД ДЕТАЛИ.

Итак, результатом работы модуля ProGen является набор файлов (формат управляющей программы обрабатывающего центра и название, соответствующее коду детали), лежащий в той или иной заданной папке.

Переходим к «верхней ветке».

Модуль раскроя системы проектирования (на приведенной схеме модуль bCUT, входящий в состав «bCAD Мебель») формирует карты раскроя плитных деталей по определенному алгоритму. В результате пользователь также может получить печатные формы этих карт раскроя и много различной сопроводительной информации (различные формы отчетов по раскрою), а также получить электронный вид карты раскроя и отправить ее в управляющую программу пильного центра через соответствующий модуль передачи данных (в приведенной схеме — модуль bCUT_SAW). Помимо самой карты раскроя, эта электронная форма содержит много сопроводительной информации, в том числе и всю необходимую информацию для формирования этикетки на заготовку.

На этикетке следует остановиться отдельно. Управляющие программы многих пильных центров и станков имеют функции самостоятельного формирования и печати этикеток. В этом случае задача системы раскроя и модуля передачи данных — лишь передать в управляющую программу станка всю необходимую информацию, далее управляющая программы все сделает сама. Это удобно еще и потому, что соответствующая этикетка печатается только тогда, когда в результате сделанного реза получилась конечная заготовка. В этот момент этикетка распечатана и тут же наклеена. Для идеальной работы указанной выше схемы удобно помимо прочей информации помещать на этикетку штрих-код, соответствующий коду детали и далее использовать соответствующий сканер штрих-кода. Однако, отсутствие подобного оборудования не означает того, что эту схему нельзя использовать, — просто это менее удобно.

В тех случаях, когда оборудование не оснащено возможностью печати этикетки, эту функцию может взять на себя непосредственно модуль раскроя. В итоге пользователь будет иметь полной набор соответствующих этикеток и сам определять, какую этикетку следует наклеить на заготовку детали.

В результате на выходе из пильного центра мы имеем заготовки детали с наклеенными на них этикетками, содержащими штрих-код, соответствующий коду детали, которая поступает на обрабатывающий центр. Обратите внимание на то, что словосочетание «соответствующим коду детали» у нас уже встречалось, когда мы разбирали «нижнюю ветку» приведенной схемы и говорили о названии файла, сформированного ProGen.

Таким образом, на обрабатывающий центр с одной стороны (от пильного центра) поступает заготовка детали с этикеткой, содержащей штрих-код, «соответствующий коду детали», а с другой стороны (из системы проектирования через модуль ProGen) поступает набор файлов с названиями, «соответствующими коду детали». Сканирование штрих-кода этикетки запускает механизм автоматического поиска соответствующего файла. По сути, сканирование штрих-кода равно ручному вводу названия файла в строке поиска — механизм всем знаком по обычной работе на компьютере. Поэтому в том случае, если предприятие не использует работу со штрих кодом, то код детали, отображенный на этикетке, можно вручную ввести в строку поиска соответствующего файла. В том случае, если предприятие не использует кодирование деталей, можно в ProGen установить настройку, чтобы название итогового файла соответствовало названию детали. Тогда при поиске файла на станке пользователь будет вносить название, отображенное на этикетке, и т. д. — вариантов настройки работы много. Использование именно кода детали удобнее потому, что код, как правило, короткий и уникальный и его проще использовать при работе со штрих-кодированием.

Обязательно ли реализовывать ПОЛНУЮ схему взаимодействия системы проектирования с оборудованием? — Конечно, нет: далеко не на всех предприятиях все участки оснащены станками с ЧПУ.

Обязательно ли настраивать данную ПОЛНУЮ схему сразу? — Конечно, нет: это можно настраивать постепенно.

Обязательно ли сразу покупать соответствующие программные модули передачи данных? — Конечно, нет: указанные модули приобретаются, только когда есть четкое понимание марки (и, как следствие, управляющей программы) оборудования, которое планируется использовать.

Можно ли, не приобретая программных модулей передачи данных и даже пока не приобретая, а просто выбрав соответствующее оборудование, протестировать подобное взаимодействие? — Да, конечно: для этого существуют демонстрационные версии как системы проектирования, так и модулей передачи данных, результаты работы которых можно отправить на тестирование поставщикам выбранного Вами оборудования.

На этом взаимодействие системы проектирования со станками с ЧПУ закончено. Конечно, в одной статье невозможно осветить все аспекты построения комплексной системы автоматизации мебельного предприятия, в том числе и полное взаимодействие программного обеспечения и оборудования. В данной статье мы совершенно не коснулись вопроса взаимодействия системы управления и оборудования (формирование производственного расписания и маршрутных карт, мониторинг производственных процессов, оптимизация загрузки и многие другие вопросы). Надеемся на то, что это послужит темой новых публикаций.