На Кировском шинном заводе накоплен большой опыт внедрения новых ИТ там, "где не ступала нога программиста", - в управлении технологическим процессом разработки, изготовления и контроля резиновых смесей.

В журналах, раскрывающих проблемы информационных технологий, сейчас появляется много статей о применении ИТ в менеджменте, учете, документообороте, маркетинге, планировании и т. д. Это, разумеется, важные, нужные и, наверное, первоочередные сферы приложения ИТ. К сожалению, о применении современных информационных технологий для производственно-технологических целей пишется очень мало. А это не менее важный и, пожалуй, более сложный участок работы информационной службы.

Более сложный, потому что информацию приходится «брать» из технологических процессов и оборудования, изначально не предназначенных для компьютеризации. К тому же поток технологической информации, как правило, огромен, поэтому без предварительной обобщающей обработки специалист его просто не воспримет.

Важность проблемы определяется тем, что сейчас для выпуска конкурентоспособной продукции требуется жесткое управление качеством продукции, то есть, по сути, управление технологическими процессами различного уровня.

На Кировском шинном заводе в последние годы накопился большой опыт внедрения новых ИТ там, «где не ступала нога программиста», — в управлении технологическим процессом разработки, изготовления и контроля резиновых смесей, и мы хотим поделиться этим опытом, чтобы показать, что вовсе не обязательно дожидаться от руководства приобретения суперсовременного компьютеризированного технологического оборудования. Вполне можно попытаться работать с тем, что есть, было бы желание! Но желание должно быть очень большим. И в первую очередь у тех, кто будет пользоваться результатами, то есть у технологов.

Специфика производства шин

Очень кратко остановимся на описании технологии.

Автомобильная покрышка в основном состоит из резины (в состав покрышек также входят текстильные, металлические нити и проволока). Резина получается путем высокотемпературной обработки резиновой смеси — пластичной массы, содержащей каучуки, сажи и другие химикаты. Свойства резиновой смеси — основа основ качества покрышки.

Резиновые смеси готовятся на участке резиносмешения. Это «кухня» завода. Правда, вместо кастрюль у нас используются многотонные миллионноваттные резиносмесители высокого давления. Как на всякой кухне, здесь засыпают, нагревают, добавляют, перемешивают различные ингредиенты и затем проверяют то, что получилось. Так же, как и на кухне, невкусный суп не исправит даже золотая тарелка.

Роль «поваров» выполняют инженеры-технологи центральной заводской лаборатории (ЦЗЛ), которые разрабатывают рецепты и режимы приготовления резиновых смесей, корректируют их при изменениях в сырье или других параметрах, следят, чтобы свойства готовых смесей находились в определенных рамках.

Контрольная лаборатория проводит испытание качества резиновых смесей: делает из смеси модельные резиновые образцы и определяет свойства резины, изготовленной из этой смеси, сравнивая их с данными нормативов, которые разрабатывают инженеры-технологи. Кроме контроля на соответствие нормам, полученные контрольной лабораторией показатели служат инженерам-технологам ЦЗЛ базой для принятия решения о корректировке процесса, о свойствах применяемого сырья, о работоспособности новых рецептов и т. д.

Конечно, в реальности все гораздо сложнее и интереснее, но этого краткого описания будет достаточно, чтобы понять, о чем пойдет речь.

Начальный этап — компьютеризация

В «докомпьютерную эпоху» (до 1994 г.) анализ результатов испытаний, проверка состояния технологического процесса, выработка решения по корректировке технологии занимали слишком много времени — ведь каждый затраченный на это час при каких-либо неполадках вызывал многотонный брак или простои производства. Между тем данные собирали и обрабатывали часами! Поэтому неудивительно, что у технологов было огромное желание в корне изменить свое информационное обеспечение.

На первом этапе маленькой «цифровой» революции на заводе была проведена компьютеризация локальных информационных ячеек. Она осуществлялась в рамках следующих проектов.

  1. Внедрение АСУТП резиносмешения, в которую, помимо задач управления, были изначально заложены функции выдачи потока информации о наиболее важных текущих параметрах процесса. Эта АСУТП конвертирует бинарные данные нижнего уровня и сохраняет их в базах данных. Программный интерфейс позволяет затем представлять эти данные технологам в понятной для них форме. На этом этапе компьютеризации передача информации в ЦЗЛ осуществлялась с помощью дискет.
  2. Внедрение компьютерной обработки результатов испытаний резиновых смесей и текстильного корда в контрольной лаборатории. В испытательном зале были установлены два компьютера, соединенные локальной сетью. В один из них вводились параметры, полученные до испытания (марка, сведения об изготовителе, геометрические размеры образцов и т. п.). В другой компьютер с клавиатуры вводились показания испытательных приборов, на которых проводился расчет показателей и формировался электронный паспорт результатов испытаний (для этого использовались данные из первого компьютера). На основе полученных результатов формировались базы данных, которые здесь же хранились и также дискетами передавались в ЦЗЛ.
  3. Компьютеризация расчета рецептов и статистической обработки данных в центральной заводской лаборатории. Расчет рецепта многокомпонентной смеси - на первый взгляд тривиальная математическая задача, однако она значительно осложняется реальными производственными условиями. Приходится учитывать множество важных нюансов (разные уровни округления для разных компонентов, предварительное смешение некоторых компонентов, различные рабочие объемы резиносмесителей и многое другое), в результате этот расчет превращается в сложную многопараметрическую задачу. Точно учесть все эти нюансы без использования компьютеров было практически невозможно, поэтому расчет производился с применением различных упрощений и допущений, а это, как известно, либо потери качества, либо лишний расход материалов. Сложности добавляла необходимость создания и ведения целой группы справочников - параметров материалов (плотность, дискретность, цена и т. д.), кодов смесей и др. В конце концов настойчивость технологов, инженеров и программистов позволила решить и эти проблемы. В ходе их решения пришлось связать между собой компьютеры ЦЗЛ и отдела ИТ простейшей одноранговой сетью ArcNet.

Даже такая робкая попытка внедрения сети не только позволила ускорить передачу информации, но и продемонстрировать значение важнейшей возможности сетевой технологии — создания единого информационного поля.

Этот опыт сыграл не последнюю роль в принятии решения о следующем шаге в совершенствовании инфраструктуры ИТ (по сути, о ее создании).

Корпоративная сеть

К ее созданию завод приступил в 1996 году. Основана она на трех китах:

  • мощные файловые серверы и серверы баз данных;
  • оптоволоконная связь между подразделениями и "витая пара" внутри подразделений;
  • применение сетевых операционных систем Novell NetWare, Linux, Windows 2000.

Сеть охватила все ранее созданные информационные узлы (бухгалтерию, финансовую, экономическую службы, подразделения снабжения, сбыта, технологические отделы) и продвинула компьютеризацию туда, где без единого информационного пространства она была бы неэффективна, — в управление производством, качеством продукции, контроль геометрических размеров полуфабрикатов и т. д.

Хорошо «вписался» в корпоративную сеть и контур управления технологическим процессом разработки, изготовления и контроля резиновых смесей. К моменту внедрения сети эта задача полностью «созрела», поэтому для ее реализации потребовались только минимальные корректировки программных продуктов. Правда, пришлось перейти с устаревшего инструментария разработки Clipper на более современные Delphi, Oracle и др. (Этот переход мы провели в 1999-2000 годах.)

Гораздо больших усилий программистов потребовала реализация открывшихся возможностей единого технологического информационного пространства в свете растущих аппетитов пользователей-технологов (кстати, эти аппетиты продолжают расти по мере продвижения компьютеризации). Кроме того, необходимо было учитывать требования стандартов ISO серии 9000.

Теперь технолог прямо на своем рабочем месте может узнать о каждой изготовленной смеси почти все:

  • фактические дозы основных химикатов;
  • температурные изменения в процессе смешения;
  • изменения затрачиваемой мощности в процессе смешения;
  • время выполнения и последовательность отдельных операций;
  • результаты испытаний в контрольной лаборатории;
  • показатели качества готовой продукции, изготовленной из этой смеси.

Все показатели могут быть сгруппированы и обработаны различными статистическими методами с применением как встроенных программ, так и систем общего назначения (Excel, Statistica и др.). Данные и результаты их обработки легко представляются в виде гистограмм, аналитической графики, контрольных карт по любому показателю и пр.

Особую важность приобрели контрольные карты — обязательный атрибут систем качества по стандартам ISO серии 9000. На них последовательно показываются средние значения показателей и кроме норм контроля нанесены контрольные границы, которые предупреждают, что показатель хотя и соответствует нормам, но находится в опасном соседстве с предельными значениями, давая время подумать и принять меры.

Сейчас все статистические системы имеют механизм создания таких карт, но исходные данные для них, как правило, вводятся вручную. Общее с АСУТП информационное поле позволило полностью автоматизировать этот процесс и постоянно обеспечивать технолога самыми свежими и наглядными данными.

Очень полезной оказалась возможность совмещения на одном графике свойств резин разного состава: если какие-то свойства меняются по одному закону, значит, и причина изменения общая. Следовательно, не нужны сложные расчеты — «и так все видно».

Таким образом, под руками инженеров-технологов оказался мощный аналитический инструмент, о котором не могли и мечтать прежние поколения резинщиков.

Владение таким инструментом позволяет инженерам быстро реагировать на изменяющуюся ситуацию и оперативно проводить обоснованные корректировки процесса. Он (этот инструмент) позволил по-иному взглянуть на причины изменчивости и разрабатывать меры по ее снижению. Кроме того, такой неослабный контроль вызвал общий рост исполнительской дисциплины, что тоже немаловажно.

Все вроде бы прекрасно, не так ли? Пожалуй, нет. Углубленный анализ данных занимает очень много времени инженеров-технологов, в результате пока они разбираются с одной проблемой, наплывает другая. За отдельными фактами бывает трудно увидеть тенденции и применить превентивные воздействия. Инженер по-прежнему тонет в информационном потоке. Необходим...

Следующий шаг

Почему бы не автоматизировать полностью анализ данных, определение получаемых уровней значений, сравнение с контрольными границами и предыдущими периодами, выявление тенденций изменения показателей и оповещение инженера-технолога в случае возникновения тревожной или опасной ситуации? Предприятию очень нужен эдакий компьютерный «золотой петушок», который вовремя предупредит, с какой стороны грозит опасность. Это позволило бы освободить инженера от рутины и дать ему возможность провести более важные исследования.

Гистограмма. Слева — нормальная, справа — «на грани фола» — показатель «столпился» у верхней границы нормы. А в среднем все кажется благополучным.

Параллельно с уже упомянутыми системами мы разработали и внедрили систему регистрации свойств сырья (как правило, именно они приводят к изменениям и колебаниям свойств резин). Теперь стало реальным связать эти две системы и попытаться автоматизировать выявление взаимосвязей между свойствами сырья и резин, которые из него изготовлены.

Есть у нас также система регистрации дефектов готовой продукции. Почему бы не попытаться наладить автоматический поиск закономерностей между свойствами смесей и качеством шин?

Температурная кривая. Показывает изменение температуры внутри камеры смешения в ходе процесса. Справа на такую кривую наложена кривая изменения затрачиваемой мощности (голубая линия). Это уже «микроскоп» инженера-технолога.

Над этим мы как раз и работаем.

Разумеется, мы знаем, что где-то есть экспертные системы с высокоточными математическими расчетами. Когда-нибудь они будут и у нас. А пока мы все делаем сами тем инструментом, что имеем, и из того, что имеем. Нам некогда ждать, и мы не ждем.

Николай Петухов — начальник отдела ИТ Кировского шинного завода, petuhov@tyre.kirov.ru

Станислав Черепов — заместитель начальника центральной заводской лаборатории Кировского шинного завода, chemic@tyre.kirov.ru

Кировский шинный завод

Кировский шинный завод был введен в эксплуатацию в 1943 году. Сегодня предприятие является одним из наиболее динамично развивающихся заводов по выпуску шин для легковых, легкогрузовых автомобилей, автобусов, грузовых автомобилей и прицепов к ним, сельскохозяйственных машин и транспорта специального назначения.

На заводе работают свыше 4 тыс. человек.

Производственные процессы сертифицированы на соответствие стандарту качества ISO 9001 (система DR/TGA, ГОСТ Р и Оборонсертифика). В ближайшее время завод планирует приступить к внедрению стандартов ISO 9000-2000.

Продукцией завода комплектуются автомобили «Газель», «Соболь», «Волга», ВАЗ-2121, ВАЗ-2123, ВАЗ-2110-2112 . Шинами КШЗ комплектуют свои изделия такие крупные автомобильные гиганты, как УАЗ, АМЗ, «Павловский автобус».