Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ систем управления инженерными данными и постановка задачи исследования 20
1.1. Анализ систем управления инженерными данными 20
1.1.1. Структура, характерные особенности и тенденции развития современного рынка СУИД 25
1.1.2. Сравнение СУИД, используемых на российских предприятиях 29
1.1.3. Результаты сравнительного анализа 42
1.1.4. Сравнительный анализ задач и процессов, реализуемых СУИД и традиционным бумажным документооборотом 48
1.2. Предпосылки использования СУИД и необходимость ее адаптации и настройки под требования Заказчика 52
1.2.1. Задачи, стоящие перед предприятием и подходы к их решению 53
1.2.2. Описание ситуации, сложившейся на российских авиационных предприятиях 60
1.2.3. Критерии оценки эффективности применения СУИД 64
1.2.4. Приоритетность задач и пути оптимизации подходов управления инженерными данными 68
1.3. Постановка задачи исследования 73
1.3.1. Вербальная постановка задачи 73
1.3.2. Математическая постановка задачи 74
1.4. Выводы 80
2. Формализация процесса создания единого информационного пространства 81
2.1. Описание ЖЦ авиационных изделий и порождаемых на них данных 81
2.2. Формирование подхода к планированию и этапности реализации проекта 91
2.3. Методика ведения проекта, как средство для достижения результата 95
2.4. Подходы к разработке проектных документов (ТЗ и ТО) 97
2.5. Требования к структуре размещения информации и регламентированного доступа к ней 99
2.6 Подходы к описанию существующих БП, анализу существующих
информационных потоков и дальнейшая их реорганизация 108
2.7 Реализация идеологии мастер модели на предприятии 124
2.8 Создание среды электронного взаимодействия ОКБ - Завод 127
2.9 Технология параллельного проектирования в едином
информационном пространстве 141
2.10. Выводы 153
3. Построение автоматизированной системы управления инженерными данными 156
3.1. Назначение, возможности, задачи реализуемые СУ ИД 156
3.2 Оценка необходимости изменения (адаптации) системы 166
3.3. Принципы работы и логика построения системы 170
3.4 Формирование модели данных 179
3.5 Реализация процессов инженерного документооборота в СУИД... 184
3.6 Алгоритм действий пользователей при проектировании изделий и последующем проведении технологической подготовки производства в информационном комплексе 196
3.7 Электронное проведение изменений в СУИД и выпуск соответствующих документов 202
3.8. Проектные исследования 207
3.9. Выводы 213
4. Создание отдельных модулей суид 214
4.1. Спецификация 215
4.2. Извещение об изменении 222
4.3 Книга регистрации 227
4.4 Ведомость спецификации 232
4.5 Ведомость покупных 233
4.6 Приложение по формированию ведомостей 235
4.7 Интеграция ТСЕ с системами ТПП 238
4.8 Модуль экспорта информации об изделии 241
4.9. Разработка бизнес процессов в среде ТСЕ 242
4.10 Выводы 247
Выводы 249
Заключение 254
Литература
- Структура, характерные особенности и тенденции развития современного рынка СУИД
- Описание ЖЦ авиационных изделий и порождаемых на них данных
- Назначение, возможности, задачи реализуемые СУ ИД
- Приложение по формированию ведомостей
Введение к работе
Глобализация, и как следствие ужесточение конкуренции приводит к необходимости предприятиям Российской Авиационной промышленности искать пути по совершенствованию производственных процессов и послепродажного сопровождения изделия. Рынок предъявляет все более жесткие требования к создаваемым изделиям. Это и сокращение времени выхода на рынок, и снижение стоимости, и повышенные требования к качеству создаваемого изделия, снижение затрат на эксплуатацию AT. Использование технологий и методик, существующих на данный момент на предприятиях, не позволяет сделать качественно новый скачек в разработке и создании изделия, а так же обеспечить его иновационность и сложность.
Ситуация осложняется использованием на предприятиях устаревших стандартов, инструкций, ориентированных на бумажный документооборот. Для реорганизации которых у руководства не хватает воли, квалификации персонала, а порой элементарных знаний и четкого представления, что должно получиться в итоге и как будут выглядеть новые процессы создания изделия на предприятии. Неспособность четко оценить преимущества, достигаемые за счет использования новых информационных технологий, вынуждает предприятия работать по старому, делая их все менее и менее конкурентно способными.
Следует так же отметить, что конкуренция инновационных решений и промышленный шпионаж заставляет предприятия задумываться о безопасности интеллектуальной собственности, которую не возможно обеспечить существующими подходами, основы которых были заложены в 70-х годах.
Все перечисленное определяет стратегические планы, которые должны быть сформированы и принятыми к исполнению предприятиями, при желании перейти на более качественно новый уровень создания AT. При формировании планов необходимо основной акцент сделать на: совместную работу, участников процесса создания изделия; параллельную разработку изделий; сокращение количества прототипов; проектирование правильно с первого раза; использование накопленных знаний и опыта, используемого на предприятии; проектирование, диктуемое требованиями, предъявляемыми Заказчиками.
Реализация подобных условий возможна только при продуманной политики руководства, а так же желания и понимания, что существующая технология работы устарела и требует изменения. Реализация стратегических планов нацелена на совершенствование: инфраструктуры предприятия; общих средств разработки; ответственности персонала к выполняемой работе; контролируемого доступа к информации; использования цифрового макета изделия; управление изменениями на всех стадиях создания изделия; интеграция всех служб, обеспечивающих жизненный цикл изделия; моделирования процессов поискового проектирования. Совершенствование данных задач определяет выбор стратегий реше ния от правильности, которых зависит: управление информацией предприятия; выбор методики и подходов, ориентированных на работу с электронными данными; параллельный просмотр данных в реальном времени; использование идеологии мастер модели; управление требованиями на начальных этапах создания изделия. Разработанные стратегии решений задач, стоящих перед предприятия ми в свою очередь определяют набор решений, который позволит предпри-
9 ятию достигнуть желаемого результата. Данные решения можно разделить на процессные и технологические.
Процессными решениями называются процедуры и методики создания или совершенствования процессов создания AT. Данные процедуры должны быть формализованы и описаны в состоянии «Как есть». На предприятиях должны быть разработаны критерии, на основе которых будет осуществляться реорганизация существующих бизнес процессов и приведение их к состоянию «Как должно быть». Процессы, требующие особого внимания, перечислены ниже. выпуск и распространение данных; параллельная разработка; внесение изменений; управление структурой изделия; - управления информационными потоками предприятия. Технологическими решениями называются приобретаемые или само стоятельно разработанные программные комплексы. Все программное обес печение можно разделить на следующие характерные классы:
СУИД;
САПР; интеграционные решения; шаблоны; собственные приложения; приложения третьих сторон.
Анализ ситуации сложившейся на российских предприятиях авиационной промышленности позволяет сделать следующие заключение. На большинстве предприятиях в той или иной мере используются САПР. Методики и подходы использования данных систем на всех предприятиях различны и далеко не оптимальна и требует кардинального изменения, для получения максимальной эффективности от внедрения на предприятиях систем автоматизированного проектирования. Данные системы должны использоваться со-
10 вместно с приложениями третьих сторон, различными интеграционными решениями и шаблонами, которые позволяют решать вопросы проведения дополнительных расчетов конструкции (прочностные, аэродинамические, кинематические и т.д.), а так же выпуск конструкторской и технологической документации. Помимо этих систем на предприятиях существует большое количество собственных программ и приложений, которые были созданы в различные годы и решают большой спектр задач, порой перекрывая друг друга по функциональности. Весь этот набор ПО порождает большое количество информации, которая находится на различных носителях у различных пользователей и практически не связана между собой. Использование подобной информации не позволяет быть уверенным в достоверности и корректности информации на любой момент времени. Все это делает подобную автоматизацию «лоскутной» и не отвечающей требованиям международных стандартов.
Средством позволяющим исправить сложившуюся ситуацию является СУИД. Внедрение и адаптация данного ПО на предприятии является сложным итерационным процессом, от успешности, которого зависит эффективность использования и управления инженерными данными, а так же использование этих данных другими подразделениями предприятий, и как следствие достоверность данных создаваемых в системах управления ресурсами предприятия (ERP). Тесная интеграция с ERP системами предъявляет дополнительные требования к СУИД, которые должны быть реализованы или предусмотрены на начальных этапах внедрения системы.
Очевидно, что ключевыми моментами к удачному внедрению СУИД является: широкое видение и комплексный подход к планированию и внедрению системы; систематизированная и отработанная методика внедрения, а так же программа обучения руководства и команды, участвующих в проекте; поддержание внутренней культуры предприятий, используемых методик и накопленных знаний; внедрение системы должно контролироваться высшим руководством предприятия; - объем работ должен быть хорошо определен и понятен, для чего необ ходимо определить конкретную функциональность для каждой задачи. Исходя из выше перечисленного, формулу успешного внедрения мож но записать следующим образом:
Успех = Видение + Опыт + Организация + Поставщик + Процесс + Система
Более подробно формула успеха и ее составляющие будут рассмотрены в данной диссертационной работе. Основной акцент будет уделен СУИД. Существует большое количество определений термина СУИД, но наиболее правильным является определение, данное CIMdata Inc «СУИД представляет собой общий термин, охватывающий все системы, которые используются для управления определяющей информацией о продукте и процессах, используемых для его поддержки и сопровождения». Данная формулировка полностью раскрывает идеологическую составляющую данного продукта.
Качественный выигрыш от использования СУИД достигается, во-первых, за счет взаимодействия, используя общий инструмент решения задач и однозначного понимания их контекста, во-вторых, за счет управления, заключающегося в упорядоченности информационных потоков и подходов к созданию данных, и в третьих, за счет совместимости, предоставляя единую базу данных, обновляемому в реальном времени. Зависимость времени, требуемое конструктору для начала проектирования, от количества деталей, из которых состоит узел/изделие, представлена на рисунке 1.
і — СУИД -Традиционный документооборот с САПР
Бумажный документооборот
О 200 600 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
Рис. 1 График зависимости времени и количества деталей t под. - время затрачиваемое, конструктором (пользователем) на поиск необходимой информации, после получения задания на проектирования, а так же понимание контекста проектирования и место его задачи в разрабатываемом изделии. п - Кол-во деталей из которых состоит разрабатываемое изделие.
Для анализа выбраны изделия с минимальным количеством инновационных решений, создаваемые на основе существующих прототипов. Процент унаследованных ДСЕ составляет 85%.
Как отмечалось ранее, СУИД обеспечивает объединение всех инстру-ментариев, используемых в работе в одном месте, объединенным интуитивно понятным интерфейсом, что позволяет сокращать время проектирования.
На текущий момент невозможно достоверно количественно определить сокращение времени проектирования и технологической подготовки производства, данный показатель может существенно варьироваться в зависимости от типа предприятия и его выпускаемой продукции. По данным компании Pratt & Whitney после внедрения СУИД на предприятии и создании единого информационного пространства со своими филиалами, а так же субподряд-
13 чиками, находящимися в различных городах и на различных континентах были достигнуты следующие результаты:
Произошло полное осмысление того, как осуществляется проектирование и производство
Сокращение времени выхода на рынок с 5 лет до 2 1А лет
Удовлетворение и реализация требований заказчика по созданию изделию, на начальных этапах ЖЦИ
Взаимодействие всех подразделений, участвующих в разработке
Управление более чем 14000 уникальными частями & 3500 соответствующих моделей
Снижено время создания рабочей части с пяти дней до нескольких часов
Переведены все чертежи с бумаги в цифровые модели, основополагающей информацией является электронная информация
Неоспоримые преимущества СУИД перед традиционными методами создания и управления проектной информацией обусловили выбор направления данного диссертационного исследования. Данная работа направлена на изучение процесса и методики внедрения системы управления инженерными данными, на предприятиях авиационной промышленности, а так же последующей адаптации и настройки системы под требования, и в соответствии с действующими на предприятиях стандартами.
Необходимость перехода от бумажного документооборота к новым информационным технологиям диктуется, по крайней мере, несколькими причинами: возрастающей конкуренцией между производителями AT, которая усугубляется всеобщей глобализацией и требования эксплуатантов к последующему сопровождению AT. Все чаще и чаще обязательным условием Покупателей при приобретении AT является предоставление электронных руководств по ремонту и эксплуатации техники. Наличие электронного макета изделия и описание структуры изделия и всех основных характеристик
14 ДСЕ, входящих в это изделие в соответствии со стандартом ISO 10303, делает предприятие более открытым и гибким при работе с партнерами, смежниками и поставщиками. Все это позволяет быстро реагировать на запросы, предъявляемые Заказчиком к разработке или сопровождению изделий. Так например, наличие у Эксплуатанта сайта связанного с базой разработчика и производителя изделия, позволяет ему вносить информацию об отказах, а так же осуществлять заказ необходимых деталей, отслеживать ресурс, а так же контролировать процедуры, осуществляемые разработчиком, нацеленные на его продление.
По состоянию на настоящий момент не существует общепринятых методик и стандартов по внедрению и адаптации СУИД на предприятиях России. Это связано, прежде всего, с тем что в отрасли преобладают устаревшие подходы к планированию и управлению созданием изделий, которые не позволяют комплексно и систематизировано определять влияние каждого этапа жизненного цикла на качество, сроки выхода на рынок и стоимость изделия. Кроме того, подходы и технологии, использующиеся на предприятиях разработаны в 70-80 годах прошлого века и не отражают реалий и передовых достижений науки и техники XXI века [30].
Тяжелые времена, переживаемые авиационной промышленностью России, привели к кадровым проблемам на предприятиях. За эти годы потерялись знания и опыт, которые передавались от поколения к поколению. Молодые специалисты, работающие на предприятиях не могут создавать изделия, учитывая практику, подходы, школу, существовавшую ранее на предприятиях. Все это приводит к большому количеству ошибок, переделок на стадии проектирования, которые порой выплывают только на стадиях производства изделия, что приводит к большим финансовым потерям, не говоря об потери «лица компании», за просрочку поставки изделия потребителю, что может привести к разрыву контракта и значительным убыткам.
Актуальность проблемы и возможность ее решения на принципиально новом техническом уровне обусловили выбор темы исследования. Объектив-
15 но существующие предпосылки к повышению качества проектных работ, сокращением сроков проектирования и технологической подготовки производства, а так же снижением материальных затрат привели к необходимости использования новых методов и средств, обеспечивающих создание и управление данными, на протяжении всего ЖЦИ, учитывая существующий багаж знаний и опыт, накопленный за многие годы существования предприятия.
Методологической и теоретической основой исследования являются фундаментальные труды по проблемам использования на различных этапах разработки изделий AT информационных технологий, к которым относятся работы А.Г. Братухина [11], П.В.Балабуева, В.А.Богуслаева, Г.А.Кривова [10], Судова Е.В [60], Michael Grieves [68], John Stark [67], А.П. Афанасьев, В.И. Галкин, А.А. Лисов [8], Хазова И.А.[61] и др. В частности, в трудах [10, 67, 8,61] рассмотрены результаты работ в области научного и практического компьютерного обеспечения процессов жизненного цикла сложных авиационных изделий и интегрированного информационно технического взаимодействия, построенного на принципах виртуального предприятия, реализованные на всемирно известных предприятиях; указаны основные подходы к построению единого информационного комплекса; рассмотрены методики внедрения СУИД на предприятиях авиационного комплекса, описаны подходы к концептуальному проектированию виртуальных предприятий на основе реальных примеров. В этих работах также рассмотрены различные способы автоматизации проектирования самолетных конструкций; изложены экономически и технические точки зрения на построение PLM решений в рамках объединений, с указанием примеров; выявлены ключевые требования к СУИД с учетом российской специфики; приведены описания предлагаемых подходов к решению проблем отечественного производства. В работе [51] изложен математический аппарат теории множеств и графов, используемый как средство моделирования объектов и процессов в математическом обеспечении CALS технологии, показано применение аппарата в иерархической системе математического моделирования жизненного цикла изделий. Разра- ботанная автором математическая модель позволяет использовать ее как базовую структуру, определяющую предварительную модель данных информационного комплекса, на основе которой реализуются основные производственные процессы. Важной основой при разработке технологии параллельного проектирования в единой информационной среде стали труды С.Л. Марьина [39], в которых рассматриваются основные сложности, испытываемые авиационными предприятиями в реализации процессов проектирования и построения взаимодействия ОКБ - Завод, и определены пути их решения. В данной работе приведена схема проектирования, учитывающая программный комплекс, построенный на продуктах компании UGS, с описанием методов и принципов работы в нем.
Помимо указанных выше работ для сравнительного анализа и уточнения критериев выбора правильного решения используются документы, регламентирующие и определяющие процедуры внедрения и работы в СУИД на предприятиях. Данные работы проведены на ОАО «Сухой», ОАО «Гражданские самолеты Сухого», НАПО «КНАПО», ОАО «Авиадвигатель» и др.
Анализ работ убеждает в необходимости разработки методик, рекомендаций и подходов к созданию информационного комплекса, обеспечивающего управление инженерными данными на авиационных предприятиях. Проведенный анализ подтверждает отсутствие структурированных, стандартизованных критериев и требований, определяющих задачи адаптации и функционирования СУИД, что объясняется не правильным пониманием применения информационных технологий. Текущее положение предприятий российского авиастроения требует создания нового подхода к осуществлению электронного документооборота, построенного на принципах параллельного инжиниринга и идеологии «мастер модели», а так же придание ему принципиального нового официального статуса. Первичным при таком подходе является электронная информация, а бумага является не чем иным как отчетным документом, который должен перевыпускаться на основании изменения электронной информации.
Практическая ценность диссертационной работы.
Разработанные методики и подходы внедрения СУИД, а так же осуществленная на их основе адаптация и доработка системы, обеспечивает реализацию требований, предъявляемых предприятиями авиационной отрасли к управлению и созданию инженерных данных. Реализация изложенной в данной работе концепции электронного документооборота, позволит предприятиям создать единую базу проектной информации, которая может совершенствоваться и уточняться по мере разработки новых изделий на предприятии. На ее основе можно начать формирование базы знаний, которую в дальнейшем можно использовать для обучения персонала и передачи им знаний и опыта, накопленного предыдущими поколениям работников предприятия. Созданный информационный комплекс позволит обучать молодых специалистов, поступающих на работу, передавать им опыт и знания, а так же организовывать процесс разработки изделия. Все это позволит поднять квалификацию и уровень компетентности персонала, тем самым снизить количество людей, участвующих в проектировании изделий. Подходы к осуществлению электронного документооборота изложенные в работе позволяют предприятиям правильно оценить эффективность существующих процессов разработки изделия, провести их реорганизацию и обеспечивать их реализацию с использованием меньших ресурсов на качественно новом уровне.
Разрабатываемый программный комплекс является современным инструментом конструктора и технолога и предназначен для проведения проектных работ и технологической подготовки производства, а так же выпуск РКД в соответствии с действующими стандартами на предприятии.
Результаты работы могут быть использованы ОКБ и серийных заводах. Но необходимо помнить, что СУИД реализует уникальность каждого предприятия и описанные подходы будут требовать некоторой корреляции в соответствии с текущей ситуацией сложившейся на конкретном предприятии.
Внедрение результатов.
Разработанные методики и ПО, обеспечивающие функционирование СУИД на предприятиях, внедрены в ОАО «Авиадвигатель», в ФГУП «Завод имени В.Я.Климова», ОАО «ММП им. В.В. Чернышева», ФГУП «ПО «УОМЗ». Как отмечалось выше, не существует одинаковых методик и ПО для различных предприятий, поэтому используется общая концепция и методика внедрения, а так же базовый функционал разработанных модулей и методов дорабатываются при необходимости под каждое предприятие. Это связано прежде всего с тем, что различные принципы работы и подходы используются на предприятиях, различна их готовность к внедрению новых технологий, и после внедрения СУИД превращается в систему управления инженерными данными конкретного предприятия, настроенного на его стандарты, подходы и хранящего информацию созданную на предприятии.
Основные теоретические положения и некоторые результаты внедрения опубликованы автором в четырех научных статьях [44, 46, 47, 48], одном учебно-методическом пособии [45].
Объем и структура работы.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, выводов по работе, заключения, списка литературы (71 работа отечественных и зарубежных авторов) и приложения. Общий объем диссертации -256 страниц, включая 16 таблиц и 64 рисунка.
Во введении описывается состояние проблем разработки AT на российских предприятиях, сформулирована цель исследования, дается общая характеристика диссертации.
В первой главе дается описание существующих СУИД, проводится сравнительный анализ программных продуктов, проводится анализ традиционного и электронного документооборота, рассматриваются требования,
19 предъявляемые к управлению инженерными данными, задачи и их приоритетность, обосновывается актуальность внедрения СУИД и ставится задача исследования.
Во второй главе проведен анализ применимости методов, подходов для внедрения на российских предприятиях и дано четкое описание методик процесса внедрения СУИД.
Третья глава посвящена построению автоматизированной системы управлениями данными на основе ТСЕ.
Четвертая глава посвящена описанию основных возможностей и принципов работы отдельных модулей СУИД и их практического применения.
Структура, характерные особенности и тенденции развития современного рынка СУИД
Мировой рынок систем управления инженерными данными прошел достаточно длинный путь, с точки зрения совершенства продукта, но является достаточно молодым по возрасту, т.к. первые системы PDM - появились в конце 80-х - начале 90-х годов. Это годы появления первых коммерческих систем, на самом же деле в начале 70-х различные крупные компании пытались написать своими силами средства для управления данными САПР. Их опыт, знания, наработки стали основой для будущих систем.
В начале 90-х происходило стремительное развитие систем САПР, и все больше и больше пользователей вовлекалось в работу, все больше и больше данных порождали компьютеры. Ситуация становилась критической т.к. большие корпорации не могли уже осуществлять согласованную работу, они «тонули» в большом объеме информации и самое главное не могли обеспечить четко структурированного хранения данных порождаемых системами САПР, что нарушало их целостность и актуальность. Поэтому основной причиной появление СУИД являлась необходимость управление данными САПР.
На тот момент времени СУИД имели прямой интерфейс в САПР сборок, встроенную СУБД и генератор отчетов для вывода спецификаций на изделие целиком. Разработкой PDM первого поколения наиболее плодотворно занимались как раз производители «тяжелых» САПР. Это объясняется довольно просто. Именно они раньше всех поняли, что успех активного массированного внедрения их систем САПР требует наличия программного обеспечения, специализированного на следующих вопросах: взаимная увязка конструкторских данных, надежное хранение данных, наработанных каждым из участников проекта, обеспечение дисциплины доступа ко всей проектной информации, структурированной в соответствии с конструктивным членением изделия [53].
СУИД позволяли пользователям управлять структурой изделия, осуществлять построение логических связей между информационными объектами, находящимися в системе, осуществлять управление проектными работами в рамках подразделения, в соответствии с описанной организационной структурой. Важной особенностью систем первого поколения был заложенная логика, позволяющая управлять неструктурированной информацией, создаваемой в процессе проектирования [43].
В начале 90-х российский рынок информационных технологий в области автоматизированного проектирования, только начинал свое развитие. Количество рабочих мест САПР, установленных на российских предприятиях было очень ограничено и поэтому не испытывалось проблем с управлением данных, которые так остро стояли перед иностранными коллегами. Но даже в таких условиях отмечалось появление первых СУИД: EDM Information, EDM Control в составе САПР промышленного уровня С ADDS 5, разработанной компанией Computervision. К концу этого периода относится и появление «связок» "промышленная САПР - специализированная СУБД", таких, как SDRC и Metaphase, CATIA - WorkCenter [70].
К середине 90-х уже стало очевидно, что существующей функциональности СУИД не достаточно, что бы удовлетворить возросшие потребности предприятий. Требования рынка диктовали условия вовлечения в работу практически всех инженерных подразделений предприятий, участвующих в работе над изделием и объединение данных порождаемые ими в единую базу. Необходимо было переделывать некоторую функциональность СУИД первого поколения, а порой и менять идеологию. В большей степени это коснулось управления политики безопасности, т.к. предприятиям требовалось реализовать контролируемый поток информации с определением правил, на основании которых определяются привилегии доступа пользователей к информации, хранящейся в системе.
Единая инженерная база позволила начать решать задачи интеграции с существующими на предприятиях системами АСУ и внедряемых ERP систем.
СУИД второго поколения стали первыми системами, внедряемыми на российских предприятиях количество мест которых было достаточно для реализации различных проектов. Этими системами были Optegra, компании Computervision и IMAN компании EDS Unigraphics.
Системы третьей генерации стали логическим развитием предыдущего поколения, с оптимизацией существующего функционала и добавления нового. Развитие компьютерной техники позволило обеспечивать разработчикам требуемую скорость и отказоустойчивость систем, используя платформу Windows NT. Это стало прорывом в области информационных технологий, за счет чего СУИД получила более широкое распространение, в том числе и в нашей стране. Архитектура СУИД так же претерпела изменения, необходимо было обеспечить использование гетерогенной среды и возрастающие требования к производительности систем. В системах была полностью реализована идеология «клиент-сервер», используя самые производительные на то время СУБД, такие как Oracle, были разработаны «точки» входа и выхода для систем ERP, вызов клиентских модулей осуществлялся через унифицированные пользовательские интерфейсы [26].
Идеология создания и управления составом изделия претерпела существенные изменения, теперь первично состав формировался в СУИД и затем синхронизировался со сборками САПР. Расширились функциональные возможности конфигурирования состава изделия, появились вариантные правила, многовидовые спецификации, направленные замены, возможность использования применяемости по дате и конечному изделию, управление модификациями объектов. Модуль «управления процессами» стал более законченным и удобным в использовании, позволяя предприятиям реализовать БП управления, создания, согласования, изменения инженерными данными.
Описание ЖЦ авиационных изделий и порождаемых на них данных
Жизненный цикл изделия (ЖЦИ) - совокупность процессов, выполняемых от момента выявления потребностей общества в определенной продукции, до момента удовлетворения этих потребностей и утилизации продукта [ISO9004-1].
Исторически, в ходе эволюционного развития теории создания сложных технических изделий и по мере их усложнения, сложилась определенная модель жизненного цикла изделия. Данная модель можно представить в виде последовательных этапов ЖЦ. Ниже приведен перечень таких этапов. Каждый этап может включать под этапы и иметь различную наполненность. 1. Формирование требования (техническое задание) 2. Предварительное проектирование (техническое предложение) 3. Планирование процессов создания изделия 4. Концептуальное проектирование (эскизный, технический проект) 5. Проектирование изделия и контроль (рабочий проект) 6. Проектирование Оснастки и тех. процессов 7. Производство 8. Испытания изделия и проверка соответствия качества 9. Продажа и Распространение 10. Использование 11. Обслуживание и Сервис 12. Утилизация
Практически все этапы имеют различные способы реализации, что позволяет достигать соответствующих результатов для конкретных типов изделий. Варьирование принципами реализации этапов жизненного цикла и способами взаимодействия этапов, позволяет формировать различные подходы в вопросах создания авиационных изделий. Такая идеология позволяет творчески подходить к планированию процессов создания ЛА.
На сегодняшний момент на предприятиях авиационной промышленности широко используется последовательный принцип реализации процессов, получивший название каскадный. Данный подход предполагает, что - цикл состоит из последовательно идущих этапов, - каждый этап полностью заканчивается до того как начинается следующий, - этапы не перекрываются по времени, т.е. следующий этап не начинается, пока не завершится предыдущий, - возврат к предыдущем этапам, вызывает значительные трудности, которые связаны с жесткой логикой процесса создания изделия.
Данный подход был ориентирован на бумажные технологии и принципы создания изделия, характерные для того времени. При возросшей сложности изделий, необходимо ставить вопрос об использовании итерационно - логического подхода к взаимодействию этапов жизненного цикла изделия.
Этот подход имеет гибкие настраиваемые связи между этапами, с промежуточной передачей информации на логически увязанные этапы. Анализ и корректировка результатов производится на каждом этапе. Подобный подход позволяет снизить количество ошибок и время реагирование на различные изменение в процессе формирования изделия. Использование логических связей позволяет снизить продолжительность жизненного цикла изделия и повысить качество разрабатываемого изделия и процессов создания изделия в целом.
Современная технология требует использование новых методов и подходов, обеспечивающих повышение качества, надежности, ресурса, сертификации авиационной техники и ее производства. Реализация задач такого уровня возможно только при использовании информационных технологий, на основе которых создается непротиворечивая среда, объединяющая данные, формируемые и уточняемые на этапах проектирования, конструирования, технологической подготовки производства, летных испытаниях и т.д.
Данный метод можно графически представить следующим образом (рис. 2.1). Связь информации об изделии с ЖЦИ
Из представленной схемы видно, что основополагающей является информация об изделии. Изделие становится основополагающим, связующим звеном, на базе которого строится вся логика создания изделия. При таком подходе изделие первично, а бумажные носители вторичны, они являются только видами отчетной документации, вид которых может варьироваться в зависимости от определенных требований стандартов. В свою очередь информация об изделии - это набор данных, которые порождаются и используются на всем его ЖЦИ. На основе этих данных решаются задачи производства, материально - технического снабжения, сбыта, эксплуатации и ремонта. Анализ отчетных данных предприятий, показывает, что использование электронного описания изделия сокращает сроки производства изделия в полтора раза и приводит к уменьшению затрат на 50-80%.
Формируемые данные можно разделить на следующие категории:
1. Конструкторские данные - набор информационных объектов, создаваемых в процессе разработки изделия и содержащих данные о составе изделия, о геометрических моделях, его компонентах и их технических характеристиках, результатах расчетов и моделирования, о допусках на изготовление деталей и т.д.
2. Технологические данные - набор информационных объектов, создаваемых на стадии технологической подготовки производства и связанных с конструкторскими данными, описывающими изделие и его компоненты в про цессе производства. Такими данными являются маршрутные и операционные технологии и формируемые на их основе ведомости, нормы времени и расхода материалов, управляющие программы для станков с ЧПУ, а так же данные для проектирования приспособлений и специального режущего инструмента и т.д.
3. Производственные данные - набор информационных объектов, создаваемых в процессе производства и содержащих информацию о производственных особенностях и характеристиках каждого экземпляра.
4. Данные о качестве изделия (Расчетные данные) - набор информационных объектов, создаваемых при выполнении всех видах расчетов и контроля, содержащих данные, подтверждающие соответствие характеристик разработанного изделия требованиям, определенным в техническом задании. Эти данные определяют соответствие производственных процессов стандартизованным процедурам, описанным в нормативно - технических документах.
5. Эксплутационные данные - набор информационных объектов, создаваемых в процессе проектирования и разработки, содержащих сведения, необходимые для организации после продажного обслуживания, ремонта и процедур, обеспечивающих долгую эксплуатацию изделия. Одним из таких документов является интерактивное электронное техническое руководство по эксплуатации и ремонту.
Назначение, возможности, задачи реализуемые СУ ИД
Teamcenter Engineering (ТСЕ) является системой СУИД высокого уровня, разработанной компанией UGS и предназначенной для управления инженерными данными и производственными процессами на всем протяжении жизненного цикла изделий. Под инженерной информацией подразумеваются все данные, описывающие конструктивно - технологические параметры продукта, такие как файлы систем САПР, конструкторские и технологические составы изделий, различные виды спецификаций, конфигурации определенных серийных номеров изделий, извещения, организационные документы, заказы и т.д.
Процессы описывают процедуры этапов проектирования и технологической подготовки, которые содержат в себя набор взаимоувязанных действий, выполняемых для достижения определенных задач, стоящих перед предприятием. Наличие возможности работы с распределенными информационными средами позволяет реализовывать сквозные процессы, что делает данные о проекте доступными всем пользователям системы, даже находящимся на различных территориях.
Внедрение системы ТСЕ приносит экономический эффект предприятиям. Этот позитивный стратегический эффект представляет собой нахождение оптимума между качеством, временем, гибкостью и стоимостью создаваемых изделий.
Как заявил Wayne Collier, президент Engineering and Manufacturing, DH Brown "На сегодняшний момент Teamcanter Engineering предлагает функциональные возможности, соответствующие мировому уровню, в управлении конфигурированием, управлении структурой изделия, включая параллельное моделирование, проектирование сверху вниз и управление цифровым макетом. Эти приложения делают Teamcenter Engineering одним из наиболее законченных решений для проектирования доступным сейчас".
Принадлежность ТСЕ к СУИД высокого уровня определяется специальными требования, предъявляемыми к архитектуре системы, управлению политикой безопасности, работе с распределенными территориями, количеству одновременно работающих пользователей, возможностью работать в гетерогенной среде, наличия модульной структуры продукта, отказоустойчивостью, возможности адаптирования и масштабирования решения, сформированного на основе системы.
Система ТСЕ при отображении информации использует два основных Java и Web ориентированных интерфейса. Такая градация позволяет управлять концепцией тонкого и толстого клиента в зависимости от задач, решаемых конкретными пользователями и имеющимися ресурсами. ТСЕ позволяет настраивать интерфейс в соответствии с предъявляемыми Заказчиком требованиями к рабочему пространству.
Основными «китами», на которых базируется ТСЕ, являются следующие технологии: - Хранение данных и документооборот - Управление процессами и информационными потоками - Управление повторным использованием деталей и компонентов - Управление структурой изделия - Управление данными САПР - Проведение изменений - Работа с распределенными территориями - Контекстное проектирование - Средства визуализации, используемые в ТСЕ - Интеграция приложений
В зависимости от размера предприятия, его специализации, а так же этапа внедрения СУИД спецификация ПО формируется таким образом, что бы минимизировать затраты предприятия, внедряющего ТСЕ. Политика лицензирования продукта позволяет дополнительно приобретать рабочие места и расширять функциональность системы, без нарушения целостности лицензионного пространства.
Хранение данных и документооборот
Данная технология является базовой функциональностью системы и обеспечивает безопасное хранение и управление информацией об изделии. ТСЕ является объектно ориентированной системой, в которой все файлы (чертежи, документы и т.д.) управляются как объекты, имеющие определенные атрибуты и свойства. На основе этих атрибутов осуществляется полнофункциональный контекстный поиск необходимых данных, с визуализацией результатов поиска. Поисковые механизмы позволяют пользователям формировать запросы любой сложности без использования средств программирования. Система представления данных позволяет выводит данные в том виде, в котором они необходимы конкретному пользователю. Гибкость системы позволяет расширять и адоптировать модель данных, в зависимости от решаемых на предприятии задач, что не делает ограничений в области применения ТСЕ.
Механизм создания атрибутивной информации позволяет хранить в системе любые данные, которые позволяют формализовать в информационном пространстве любые объекты, используемые в рамках традиционного документооборота.
Благодаря этому упрощается управление местонахождением файлов и появляется возможность, отслеживания места хранения твердых копий документов.
Наличие возможности построения связей между данными позволяет расширить управляемость информацией и использование политики безопасности. Пользователь может самостоятельно выбирать тип отношения, с которым один объект связан с другим или система будет их автоматически присваивать в соответствии с заложенной в нее в процессе внедрения логикой. Используемый в системе механизм управления политикой безопасности разработан в соответствии с лучшей мировой практикой и представляет автоматизированное средство, позволяющее создавать правила, которые будут вступать в работу по мере свершения заранее определенных событий.
Приложение по формированию ведомостей
В системе ТСЕ формируемые ведомости отчетов, являются «выборкой» информации по электронному составу изделия, выводимой в специально разработанных формах отчетов. В результате чего пользователи получают возможность использовать один и тот же состав изделия для получения различных ведомостей. В процессе формирования модели данных, уточняются перечни выпускаемых отчетов и их атрибутивная информация, которая реализуется в карточках объектов или свойствах составов изделий (узлов). Для каждого типа информационного объекта разрабатывается механизм ввода информации, который является условием попадания объекта в отчет. На рисунке 4.10 представлен фрагмент закладки карточки объекта «Деталь», определяющая его принадлежность к определенному виду отчета.
Карточка объекта «Деталь»
Каждый отчет представляет собой исполняемый модуль Win32, встраиваемый в ТСЕ с помощью специально разработанного механизма загрузки и автоматического конфигурирования, а так же набора шаблонов выходных печатных форм в XML формате. Модуль встраивается в интерфейс пользователя, дополняя его дополнительными меню и командами. По команде меню с помощью функций ITK API данные из текущей сессии собираются в буфер в оперативной памяти, обрабатываются по соответствующим правилам и форматируются по шаблону. После этого пользователь получает возможность просмотреть данные на экране, вывести на принтер, экспортировать в формат файла PDF, XLS, HTML, RTF на выбор.
При формировании отчетов система предоставляет пользователям механизм, позволяющий в автоматизированном режиме формировать титульные и сопроводительные листы ведомостей.
Разработанный инструментарий создания отчетов, позволяет пользователям создавать новые отчеты без использования средств программирования путем передвижения линий отчетов, переопределение полей, а так же заданий правил и условий заполнения в конфигурационном файле. Подобная гибкость позволяет реа-лизовывать любые сложные отчеты.
На многих предприятиях требуется соблюдение условия бумажного документооборота, заключающее в том, что для каждого отчетного документа должен вестись лист регистрации изменений. В действительности при электронном управлении инженерными данными подобный документ не нужен, т.к. всю эту информацию можно получать в автоматизированном режиме в произвольном виде. Для ведения листа регистрации, разработана специальная форма, которая создается пользователем в информационном объекте, на который формируется ведомость. Заполнение атрибутов формы происходит как в ручном, так и автоматизированном режиме. На рисунке 4.11 представлен внешний вид формы листа регистрации.
Для различных Заказчиков в системе разработаны следующие виды отчетов: 1. Ведомость ссылочных документов (ВД); 2. Ведомость держателей подлинников; 3. Ведомость эксплуатационных документов; 4. Ведомость замены материалов; 5. Ведомость разрешения применения покупных изделий; 6. Детали и сборочные единицы, подлежащие обязательной замене при переборках. Ведомость (ВРЗ); 7. Детали и сборочные единицы, подлежащие неразрушающим видам контроля после предъявительских и ресурсных испытаний. Ведомость (ВР6); 8. Детали и сборочные единицы, подлежащие маркированию номером двигателя. Ведомость (ВР7); 9. Детали и сборочные единицы, имеющие паспорта. Ведомость (ВР10);
