ЦИФРОВАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ КАБЕЛЬНО-ПРОВОДНИКОВОЙ ПРОДУКЦИИ, КАК СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются вопросы цифровой трансформации производственно-технологического процесса изготовления кабельно-проводниковой продукции, как способа повышения эффективности технологии. Представленный технологический процесс производства кабельного изделия, содержащий последовательность технологических операций и испытаний готового изделия содержит большой объем разнородных технологических параметров, описываемых в статье как потоки данных, определяющих адекватность принятия системой производственно-технологических решений.  Изучены методы искусственного интеллекта, направленные на обработку данных производственного процесса. Описаны современные инструменты и интеллектуальные технологии, позволяющие оптимизировать процесс повышения эффективности кабельного производства. Обоснована задача разработки комплексной технологической платформы ориентированной на улучшение эффективности технологии изготовления кабельного изделия.

ABSTRACT

The article deals with the digital transformation of the production process of manufacturing cable and wire products as a way to improve the efficiency of the technology. The methods of artificial intelligence aimed at processing the data of the production process are studied. The task of developing a complex technological platform focused on improving the efficiency of cable product manufacturing technology is substantiated.

Ключевые слова: кабельно-проводниковая продукция, цифровая трансформация, искусственный интеллект, машинное обучение, Интернет вещь.

Keywords: cable and wire products, digital transformation, artificial intelligence, machine learning, Internet of Things.

Введение.

Технологический процесс (ТП) изготовления кабельно-проводниковой продукции (КПП) включает в себя определенный перечень технологических операций, каждая из которых имеет свою производственную специфику. Таким образом, ТП представляет собой комплексный подход, который состоит из следующих основных этапов:

• Подготовка сырья и материалов, включает в себя деятельность определенных производственных служб (снабжение, технологической, производственной), которые отвечают за планирование, закупки и подготовку сырья и материалов: электротехническая медь или алюминий, пластиковые или резиновые компаунды для изоляции и оболочки кабеля, а также другие материалы, необходимых для производства кабельного изделия.
• Экструзия — это процесс наложения методом протяжки разогретого изоляционного и шлангового материала на кабельный полуфабрикат, через формующую головку, для придания готовому кабельному изделию необходимой формы. В данной технологии применяются специальные технологические машины – экструзионные линии, основным рабочим узлом которых является экструдер.
• Наложение экрана на кабельное изделие обеспечивает его защиту от электромагнитных помех. При этом дополнительная оболочка обеспечивает исключение внешних (агрессивных) воздействий на КПП.
• Скрутка элементов конструкции кабеля (проволока, изолированные токоведущие жилы), может быть включена в технологический процесс изготовления кабельного изделия на различных этапах производства, в зависимости от конструкции. Данная операция предназначена для объединения конструктивных элементов кабеля в одну ТПЖ или сердечник. Данная операция выполняется на специальных крутильных кабельных машинах, которые осуществляют технологию скручивания проволок, ТПЖ в определенном порядке, согласно конструкции. При этом для поддержания формы кабеля нередко при скрутки используют заполнители, которые обеспечивают стабильное поддержание круглой формы КПП.
• Ошлангование или нанесение защитной оболочки предназначено для защиты кабельного изделия от внешних воздействий: влаги, ультрафиолетового излучения и механические повреждения. Эта технологическая операция в основном выполняется методом экструзии.
• Испытание кабельных изделий и контроль их качества изготовления осуществляется на всех этапах производственного процесса (операционный контроль), включая контроль готового изделия, с целью обеспечения соответствий требованиям стандартов готовой КПП.
• Упаковка и отгрузка, успешно прошедшего все этапы контроля качества кабельного изделия, является завершающей стадией всего технологического процесса. Готовая КПП упаковывается и готовится к отгрузке заказчику, со склада готовых изделия (СГИ) кабельного предприятия, куда она поступает из производственных цехов.

В кабельной промышленности вся технология описывается и поддерживается большими и емкими по содержанию потоками данных, которые играют важную роль в передаче информации о процессах производства, управлении оборудованием, контролем качества кабельного изделия и многими другими составляющими единого производственного процесса изготовления КПП.

Методология исследования.

В условиях цифровизации производственного процесса работа с большим объемом информации, которая является содержательной частью любого производственно-технологического процесса, подлежащая анализу, выско качественной и быстрой обработки полученных данных, принятие правильного, единственно верного производственного решения является важным аспектом, обеспечивающим высокую эффективность работы всего кабельного предприятия [3, 4, 6]. Следует отметить, что неправильные или несовершенные данные могут привести к ошибочным выводам и негативно сказаться на принятии решений, что в последствии очень плохо отразиться на не только на производственном процессе, но на финансово-экономическом положении кабельного завода в целом. Привлечение методов и технологий искусственного интеллекта (ИИ) поможет улучшить качество и достоверность производственных и технологических данных, скорость их обработку, а также анализ и оптимизировать процесс принятия решений [1-7].

Однако, следует отметить, что реальная технология может отличаться от типовой, в зависимости от номенклатуры и конструкции кабеля, а также его назначения и эксплуатационных требований заказчика.

Стремительное рост эксплуатационных требований к кабельным изделиям, обосновывает развитие современных технологии, а следовательно, и увеличение массива производственно-технологической и финансово-экономической информации, подлежащей анализу и обработке. Данная задача легко решается посредствам современных инструментов и интеллектуальных технологий: искусственного интеллекта (ИИ), машинного обучения (МО) и Интернет вещей (ИВ), использование которых приведет увеличению аналитических функций системы - искусственный интеллект (ИИ) и позволит оптимизировать процессы повышения эффективности кабельного производства [5, 7, 8].

Решение задачи разработки ИИ ориентированного на кабельное предприятие, является комплексной системой представляющая собой Комплексную технологическую платформу (КТП), в состав которой входят алгоритмы:

• преобразования входных данных, ориентированных на машинное обучение способного автоматически обнаруживать и исправлять ошибки в данных, заполнения пропущенных значений, с функцией преобразования данных в нужный формат или структуру.
• кластеризации и сравнения, функционал которых позволяет определять и удалить данные с целью исключения дублирующей информации.
• предсказания, позволяющие проанализировать работу системы на предмет пропущенных значений.
• классификации, имеющие цель автоматического определения данных, критериев и меток для упрощения анализа использования информационных потоков.
• выявления шаблонов проблемных/интересных событий, требующих дополнительного исследования.
• принятия решений для анализа данных с целью автоматизации бизнес-процессов, действующих на предприятии.

Таким образом, привлечение методов ИИ для обработки данных создаст благоприятные условия для кабельного предприятия не только улучшить качество данных, но и извлечь ценную информацию из них, что позволит принимать более обоснованные и эффективные производственные, технические, технологические и финансовые решения.

Обобщенный алгоритм КТП кабельного производства включает в себя последовательность этапов, связанных с определением задачи, изучения исходных данных и выбора подходящего метода, проектирование алгоритма и его реализация, тестирование и отладка, оптимизация и улучшение, документирование, интеграция, поддержка и обновление.

Результаты и обсуждение.

Разработанная для кабельного предприятия технологическая платформа (рис.1), на базе приведенного алгоритма действий является центром стратегического управления производственного процесса, которы позволит решить в комплексе организационные, координационные, контрольные и производственно-технологические вопросы.

Цифровая трансформация производственно-технологического процесса изготовления кабельно-проводниковой продукции строится как  комплексная технологическая платформа выполняющая стратегическое управление производственным процессом для кабельного предприятия, и способная обеспечить эффективность и конкурентоспособность производственного процесса кабельного завода, используемых технологий в производственном процессе путем:

Управления данными системы, где обеспечивается сбор, хранение и анализ данных о производственных процессах, параметрах производства, качестве продукции и других ключевых аспектах, использование баз данных (БД), систем управления данными и различные аналитические инструменты.

Мониторинг и управление производственными операциями, осуществляемый как комплексный мониторинг производственных операций в режиме реального времени, диагностика управления оборудованием, персоналом и материалами, на базе систем SCADA и MES.

Планирование и оптимизация производственных процессов ориентированный на обеспечение возможности планирования производственных операций, оптимизации использования ресурсов и управления производственными заказами путем использования ERP-системы и алгоритмов оптимизации производства.

Рисунок 1. Элементный состав комплексной технологической платформы кабельного производства и функциональная взаимосвязь

Контроль качества и обеспечение качества продукции, где осуществляется контроль качества продукции на различных этапах производства и для принятия мер по обеспечению соответствия стандартам качества путем использования QMS-системы и автоматизированных систем тестирования.

Интеграция с внешними системами и устройствами поставщики материалов, системы отслеживания и мониторинга, а также системы управления складом.

Аналитика и отчетность, служит для анализа данных и генерации отчетов о производственной деятельности, эффективности процессов, качестве продукции и других ключевых показателях, что позволяет принимать обоснованные решения и улучшать производственные процессы.

Заключение.

Таким образом, КТП для кабельного предприятия является ключевым инструментом для централизованного управления и оптимизации всех производственных процессов, что способствует повышению эффективности и конкурентоспособности не только готовой кабельной продукции, но всего кабельного предприятия в целом.

Список литературы:

1. Маклаков С. В. BPwin и Erwin: CASE-средства для разработки информационных систем.– М.: Диалог-МИФИ, 2000г. — 304с.
2. Шахнов В. А., Власов А. И., Журавлева Л. В. Визуальные методы в условиях синхронных технологий передачи знаний // Тезисы докладов второй международной научно-практической конференции «Управление качеством инженерного образования. Возможности ВУЗов и потребности промышленности» — М: МГТУ им. Н. Э.Баумана. 2016. С. 153–154.
3. Кознов Д. В., Перегудов А. Ф., Романовский К. Ю., Кашин А. А., Тимофеев А. Е. Опыт использования UML при создании технической документации // Системное программирование. 2005. Т. 1. № 1. С. 18–35.
4. Павлинов А. А., Кознов Д. В., Перегудов А. Ф., Бугайченко Д. Ю., Казакова А. С., Чернятчик Р. И., Иванов А. Н. О средствах разработки проблемно-ориентированных визуальных языков // Системное программирование. 2006. Т. 2. № 1. С. 116–141.
5. Власов А. И. Особенности визуальной формализации информационных потоков в системах поддержки менеджмента качества ЭА // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2016. № 2. С. 187–190.
6. Власов А. И. Применение методов визуального моделирования для формализации конструкторско-технологической информации // В сборнике: Информатизация образования — 2012 Материалы Международной научно-практической конференции. 2012. С. 70–78.
7. V. V. Tsypkina, V. P. Ivanova, D. N. Isamukhamedov, A. U. Turabekov, S. M. Hayitmuradova; Ways to solve the system technical and economic issue - digital transformation of the technological process of manufacturing cable products. AIP Conf. Proc. 5 January 2023; 2552 (1): 070010. https://doi.org/10.1063/5.0117074
8. N. B. Pirmatov, D. B. Madrakhimov, V. P. Ivanova, V. V. Tsypkina, M. J. Ortikova, R. F. Atamukhamedova; Determination of the degree of digitalization at the cable enterprise level. AIP Conf. Proc. 5 January 2023; 2552 (1): 070009. https://doi.org/10.1063/5.0117025