ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ИС ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ СИСТЕМНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПК
Задача внедрения ИТ в компрессоростроении, как и в любой другой машиностроительной отрасли, состоит в том, чтобы обеспечить информационную поддержку деятельности предприятия на всем ЖЦ продукта, сократить сроки и затраты на разработку и производство новых конструкций компрессоров, а также повысить качество продукции. Влияние информации в процессе ЖЦ компрессоров, как наукоемких изделий, было изначально существенным, и ее роль постоянно возрастает. Методы новых ИТ и методология разработки компрессорного оборудования (проектирование, изготовление, испытания, доводка и т.д.), новые конструкции компрессоров и технологии их изготовления, новые материалы и способы организации рабочих процессов оказывают взаимное влияние друг на друга, а также стимулируют собственное развитие. Использование ИС позволяет предприятию – разработчику и производителю компрессоров произвести реинжиниринг процессов в ходе ЖЦ продукта, снизить сроки выпуска продукции на рынок, уменьшить себестоимость выпускаемой продукции [1].
Информационная поддержка деятельности компрессоростроительного предприятия обеспечивается при внедрении во все сферы проектирования и производства ИС, которые должны в первую очередь, направлены на решение вопросов:
• автоматизация процессов проектирования,
• обеспечение технологических процессов производства,
• автоматизацию управленческой деятельности предприятий,
• создание электронной эксплуатационной документации,
• внедрение автоматизированных систем заказа запасных частей и т. д.
Современный уровень развития компьютерной техники, ИТ, АСУ и т.д., позволяет компьютеризировать все этапы ЖЦ продукта. В настоящее время сокращение сроков и стоимости разработки новых изделий, и в то же время повышение качества выпускаемой продукции должно достигаться не за счет увеличения численности ИТР, а путем создания систем автоматизированного проектирования (САПР), в том числе САПР с элементами искусственного интеллекта. В свою очередь, развитие коммуникационной составляющей ИТ, дает возможность информационного объединения всех участников разработки нового изделия в рамках единого информационного пространства (ЕИП), в том числе в рамках расширенного (виртуального) КБ.
Согласно современным требованиям заказчиков на разработку и производство, основные акценты смещаются от серийного производства компрессорного оборудования в область научно-исследовательских разработок перспективных конструкций. Современное компрессоростроительное производство должно обладать большой гибкостью, способностью быстро менять ассортимент изделий, поэтому, с учетом колебания спроса и ассортимента, при переходе изготовления под заказ, возрастает роль ИТ, как определяющих качество производимой продукции, эффективность планирования и управления производством. Кроме того, необходимо учитывать, что в настоящее время требования к качеству такой продукции не просто выросли, а принципиально изменили характер. Вопрос о сертификации выпускаемого компрессорного оборудования по стандарту ISO 9000 в настоящее время становится, чуть ли не основным для компрессоростроительных предприятий.
В ведущих компрессорных НИИ, КБ, ОКБ и предприятиях наблюдается постепенный переход к использованию ИТ в рамках компьютеризированного проектирования и производства. Для этого используются уже существующие компьютерные технологии и системы, позволяющие автоматизировать определенные этапы ЖЦ ПК. Можно считать, что в настоящее время на ряде заводов, производящих компрессорную технику, а также КБ, разрабатывающих перспективные конструкции компрессорных машин, уже действуют элементы САПР нижнего уровня, что является основным условием для внедрения систем более высокого уровня. Задача следующего этапа внедрения ИТ - это создание информационной системы, построенной на интеграции нескольких систем, в которой сквозные компьютерные технологии будут успешно сосуществовать с уже существующими системами.
В настоящее время наблюдается значительное отставание в использовании наработок зарубежных и отечественных ученых в области САПР ПК, созданными в 70-90-е годы ХХ века. Можно назвать известные причины, приведшие к такой ситуации:
• экономический кризис, наступивший в период, когда логика работ в области САПР ПК подразумевала передачу наработок из отраслевых НИИ и КБ в производство и их адаптацию в условиях конкретных предприятий;
• человеческий фактор: имеющиеся в конструкторских подразделениях кадры, с одной стороны, не обладают достаточными знаниями в области вычислительной техники, и с другой стороны не хотят вносить принципиальные изменения в организацию выполнения проектных работ;
• отсутствие удобной объектно-ориентированной операционной среды, используя которую можно было бы соединить имеющиеся наработки в интегрированную САПР ПК, использующую единую информационную платформу.
Традиционная технология разработки ПК, не использовавшая возможности параллельного инжиниринга, допускала дублирование и несогласованность данных, а также включение в рассмотрение бесперспективных вариантов, в то время как часть решений оставалась вне поля зрения. Кроме того, при традиционной технологии КТПП допускались различного рода ошибки, что приводило не только к потере информации, но и к увеличению времени при ее передаче и обработке, и не обеспечивала оптимальности получаемых решений.
Т.о. современное развитие ИТ, а также требования рынка компрессоров, создают условия для разработки новой технологии КТПП [2] на основе CALS-идеологии (компьютерной поддержки жизненного цикла изделий). Использование CALS обеспечивает разработку нового ПК и всех его структурных элементов (СЭ) на основе методов объектного подхода и информационных технологий - CASE, CAD/CAM/CAE, PDM, STEP и других технологий.
Основными целями внедрения ИС на предприятиях компрессорной отрасли, должно быть:
• обеспечение непрерывной информационной поддержки изделия в течение ЖЦ;
• разработка единой информационной модели (ЕИМ). Создание ЕИМ, адекватной проектируемому компрессору, на основе применения открытых архитектур, международных стандартов и стандартизацией форматов данных, сертифицированного ПО, позволяет снизить затраты на повторное создание, ввод и обработку информации;
• на основе разработанной ЕИМ создание единого информационного пространства (ЕИП) для процессов проектирования, производства, испытаний, поставки и эксплуатации. ЕИП создается на основе стандартизации в области совместного использования данных и электронного обмена данными, а также использования соответствующих инструментальных средств сопровождения изделия. ЕИП обеспечивает решение задачи информационной интеграции и преемственности информации на всех этапах ЖЦ компрессора и является базой для обеспечения конкурентоспособности, надежности и качества новых конструкций ПК;
• на основе ИС возможна разработка функциональных информационных моделей процесса КТПП, с определением основных компонентов среды для комплексной автоматизации системного проектирования ПК.;
• осуществление перехода от традиционных методов разработки новых конструкций ПК к использованию методов "параллельного" проектирования с последующей интеграцией всех предприятий, участников ЖЦ компрессора, в рамках виртуального предприятия;
• обоснование требований к проектированию и обеспечение процесса научно-техническим сопровождением КТПП;
• обоснование перспективных направлений развития проектных решений с учетом процесса развития техники и технологии производства. Обеспечение соответствующей среды для создания и внедрения распределённых систем поддержки принятия решений;
Для успешного внедрение ИС требуется предварительно решение следующих задач [2]:
• на основе системного обследования предприятия - разработки информационных моделей процесса проектирования ПК:
• модели процесса создания ПК с помощью SADT-технологии, методологии стандартов IDEF и CASE-инструментов (Rational Rose, ERwin, BPwin и т.п.);
• логической схемы КТПП для представления многоуровневую модель ПК и его подсистем в виде однонаправленного графа (ОНГ) из деревьев функциональных (ФЭ), конструкторских (КЭ) и технологических (ТЭ) элементов. Модель формируется в процессе проектирования на основе библиотек фрагментов моделей всех структурных элементов (СЭ). Разработанная унифицированная сетевая внутренняя структура объектов, моделирующих СЭ, и их информационных связей, обеспечивает получение дерева проекта;
• обобщенных проектных процедур и технологии их использования для автоматизации КТПП.;
• формализованных принципов создания библиотеки основных геометрических и математических моделей ФЭ, КЭ и ТЭ. Разработка методологии их дальнейшего развития и использования при системном проектирования ПК;
• методологии проектирования ПК с использованием баз знаний;
• разработка структурно-функциональной многоуровневой модели ПК и его подсистем на основе системного подхода к процессу КТПП ПК.
• для создания ЕИП на основе ЕИМ необходимо разработать:
• методологию использования существующих математических моделей ПК и его подсистем на основе единого формата представления данных;
• библиотеки структурных и функциональных элементов на разных стадиях проектирования и производства ПК;
• перечень требуемых математических моделей для их реализации в ИС;
• методологии создания инженерных баз знаний для накопления, систематизации и использования опыта проектирования ПК
• метод конструирования ПК «сверху вниз», во взаимосвязи с функциональным и технологическим проектированием и поэтапным учетом требований, позволяющей эффективно использовать возможности CAD/CAM/CAE-систем;
• методы организации параллельного инжиниринга при проектировании ПК, базирующейся на основе единой модели КТПП ПК. [3]
Наибольший эффект по мнению ряда ведущих специалистов в области информатизации машиностроительного производства оказывают [4]:
• стандарты и средства STEP-технологии;
• CALS-методология анализа и моделирования жизненного цикла изделия;
• системные среды для автоматизированного построения моделирующих систем, разработанные на основе IDEF-методологии структурного анализа с использованием CASE-технологии;
• интегрированные CAD/CAM/CAE/-системы на различных этапах проектирования и производства ПК
• системы PDM параллельного инжиниринга
• системы мониторинга при испытании и эксплуатации;
• MRP-системы управления информационными и материальными потоками и т.д.
Применение ИС на предприятии по проектированию и производству ПК возможно, если решены следующие проблемы:
• создана современная инфраструктура передачи данных;
• стандартом предприятия введено понятия электронного документа, как полноценного объекта производственно-хозяйственной деятельности;
• обеспечены средства и технологии электронной подписи и защиты данных;
• руководство морально готово к реформированию бизнес-процессов с учетом новых возможностей ИТ;
• разработана и внедрена система классификации используемых и производимых деталей;
• наличие на рынке программных средств и компьютерных систем, соответствующих требованиям стандартов предметной области.
Суммируя требования к возможности применения ИС на предприятии, разрабатывающем и производящем ПК, следует говорить о способности конкретного предприятия оперативно обеспечивать все подразделения и сторонние организации, участвующие в ЖЦ компрессора, достоверной информацией о ПК, а также о ресурсах, необходимых для поддержания его в работоспособном состоянии на любом этапе ЖЦ. Т.о. вся необходимая информация об изделии должна присутствовать в ЕИП непосредственно, либо может быть получена автоматически на основе другой имеющейся в ИС информации. Любая неформальная обработка должна полностью исключаться.
Труды XIII международной научно-технической конференции по компрессоростроению. Сумы 2004
