Технические науки/4. Транспорт

 

Д.т.н. Сушков С.И.1, д.т.н. Бурмистрова О.Н.2, Бурмистров В.А. 2,               Михеевская М.А. 2

ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»,

ФГБОУ ВПО «Ухтинский государственный технический университет»

Совершенствование методики автоматизированной        системы управления жизненным циклом машин лесного комплекса

 

В статье рассматриваются основные этапы жизненного цикла продукта и способы организации автоматизированной поддержки продукта на всех этапах жизненного цикла. Приводится так же структурная схема системы CALS-поддержки парка транспортно-технологических машин, как сложной технической системы.

Ключевые слова: транспортно-технологические машины, CALS-технологии, жизненный цикл, автоматизированная система.

 

В последние десятилетия одним из главных факторов экономического роста и развития промышленной отрасли стало развитие и активное внедрение информационных технологий, обеспечивающих непрерывную поддержку управления на всех этапах жизненного цикла (ЖЦ) предприятия и/или продукта. Класс информационных технологий, направленных на обеспечение непрерывной безбумажной информационной поддержки жизненного цикла продукта, именуется CALS-технологиями (Сontinuous Acquisition and Life Cycle Support– информационная поддержка изделия на всех этапах жизненного цикла). Это стратегия повышения эффективности, производительности и рентабельности процессов хозяйственной деятельности предприятий за счет внедрения современных методов информационного взаимодействия участников ЖЦ продукта [1, 2, 3].

Жизненный цикл продукта [3] - это совокупность процессов, выполняемых от момента выявления потребностей общества в определенной продукции до момента удовлетворения этих потребностей и утилизации продукта. Основные стадии жизненного цикла показаны на рис. 1.

Рис.1 Основные этапы жизненного цикла продукта

В общем случае ЖЦ необходимо рассматривать как совокупность ЖЦ конечного продукта и ЖЦ входящих в него компонентов, результатов деятельности субпоставщиков. С этой точки зрения ЖЦ представляет собой древовидную структуру (рис. 2).

Рис. 2. Жизненный цикл продукта и его компонентов

Предметом CALS являются технологии информационной интеграции, то есть совместного использования и обмена информацией об изделии (продукте), среде и процессах, выполняемых в ходе жизненного цикла продукта.

Основой CALS [4] является использование комплекса единых информационных моделей, стандартизация способов доступа к информации и ее корректной интерпретации, обеспечение безопасности информации, юридические вопросы совместного использования информации (в том числе интеллектуальной собственности), использование на различных этапах ЖЦ автоматизированных программных систем (CAD/CAM/CAE, MRP/ERP, PDM и др.), позволяющих производить и обмениваться информацией в формате CALS [2].

Моделирование жизненного цикла продукта и выполняемых бизнес-процессов - это первый и очень существенный шаг к повышению эффективности организационной структуры, поддерживающей одну или несколько стадий ЖЦ продукта, - моделирование и анализ ее функционирования.

Проектирование и производство изделия. Совместное, кооперативное проектирование и производство изделия может быть эффективным в случае, если оно базируется на основе единой информационной модели изделия (электронной модели изделия). Созданная однажды модель изделия используется многократно. В нее вносятся дополнения и изменения, она служит отправной точкой при модернизации изделия. Модель изделия в соответствии с этим стандартом включает: геометрические данные, информацию о конфигурации изделия, данные об изменениях, согласованиях и утверждениях.

Эксплуатация изделия. Известно, что объемы разрабатываемой документации для сложного наукоемкого изделия очень велики. Поэтому традиционное бумажное документирование сложных изделий требует огромных затрат на поддержку архивов, корректировку документации, а также снижает эксплуатационную привлекательность и конкурентоспособность изделия. Решение проблемы заключается в переводе эксплуатационной документации на изделие, поставляемой потребителю, в электронный вид. При этом комплект электронной эксплуатационной документации - интерактивные электронные технические руководства (ИЭТР), электронные справочники и др. следует рассматривать как составную часть интегрированной информационной модели изделия. Стандартизация гарантирует применимость такой электронной документации на любых компьютерных платформах.

Применение CALS-технологий требует определенной реорганизации процесса создания наукоемкой продукции, к которой относятся транспортно-технологические средства. Разработка транспортно-технологических машин (ТТМ), обладающих высокими показателями технического уровня (высокие удельные массогабаритные показатели, а также показатели надежности, качества, эргономичности и т.п.), требует применения специальной методологии, базирующейся на системных принципах разработки СТС и комплексном математическом моделировании физических процессов.

Очевидно, что современная методология проектирования, производства и эксплуатации ТТМ должна быть согласована с основными принципами CALS-технологий. Тем более, что заказчики и покупатели ТТМ в настоящее время все чаще требуют документацию в электронном виде. На рис. 3 приведена возможная схема структурного построения интегрированной автоматизированной системы поддержки ЖЦ парка ТТМ. Рассмотрим приведенную схему подробней.

Основную часть САПР составляют традиционные элементы – управляющая оболочка, пользовательский интерфейс, внешние и интегрированные базы данных. В составе автоматизированной системы предусматривается наличие интегрированной баз данных ТТМ, которая содержит перечень ТТМ, описание основных свойств, технических и технологических характеристик и др. База данных «Диагностические модели» содержит решающие правила для определения работоспособности деталей, узлов и систем ТТМ. Вычислительный модуль осуществляет запуск решающего алгоритма. Модуль оценки качества ТТМ позволяет провести анализ основных эксплуатационных свойств ТТМ: устойчивость, надежность и конкурентоспособность. С помощью данного модуля можно так же рассчитать основные конструкционные, эксплуатационные и режимные параметры ТТМ, для обеспечения заданного ЛПР уровня основных эксплуатационных характеристик. Модуль формирования структуры парка позволяет сформировать оптимальную структуру состава парка ТТМ исходя из заданных требований ЛПР (количество и регламент определенного вида работ, уровень затрат и др.).

В процессе технической поддержки ТТМ важное место занимает процедура оценки состояния узлов и деталей машин, идентификация неполадок, принятие решения о дальнейшей эксплуатации, а так же определение стратегии ремонта. Для решения данных задач в состав автоматизированной системы включена экспертная система. Экспертная система, используя известные решения и/или их комбинации, а также результаты проектирования, формализованные в обменной структуре, позволяет посредством набора баз знаний выполнять ряд эвристических процедур.

Рис. 3 Структурная схема автоматизированной системы поддержки жизненного цикла парка ТТМ

После выполнения расчетов основных характеристик ТТМ, его структура и параметры конвертируются (прямая и обратная схемы) в базу данных, имеющих логическую структуру в соответствии со стандартом ISO 10303 STEP. Затем, описание ТТМ может быть передано с использованием языка EXPRESS на любые этапы жизненного цикла ТТМ. Подсистема обработки результатов и формирования отчетов предназначена для формирования электронной документации в форматах удобных для интерпретации пользователя и для конвертирования в другие приложения.

Взаимодействия пользователя с программой осуществляется через пользовательский интерфейс. Посредством диалоговой подсистемы осуществляется ввод предпочтений пользователя, установка ограничений, а так же редактирование баз данных и баз знаний. Подсистема представления результатов осуществляет вывод результатов работы системы на экран, а так же конвертирование данных в формат CAD-систем.

Предложенная структура позволяет определить основные функциональные компоненты системы, их взаимосвязи и назначение. Разработанная на основании данной структурной схемы система автоматизированной CALS-поддержки ТТМ позволит значительно повысить качество разработки и эксплуатации ТТМ, эффективность формирования и эксплуатации парка ТТМ, а так же позволит значительно снизить затраты на всех этапах ЖЦ.

 

Список литературы:

1. Амбарцумян А. А., Воронин Б. Н. СПАС – система предупреждения аварийных ситуаций для объектов с потенциально опасной технологией (методологические основы) // Труды конференция по САПР / Ин-т пробл. упр. – М., 2005. C. 124-129.

2. Логистика. Общественный пассажирский транспорт: учебник для студентов экономических вузов / под общ. ред. Л.Б. Миротина. – М.: Экзамен, 2003. – 224 с.

3. Месарович М. Теория иерархических многоуровневых систем / М. Месарович, Д. Мако, И. Такахара. – М.: Мир, 1973. – 344 с.

4. Судов Е.В. CALS-технологии или Информационная поддержка жизненного цикла изделия, PCWeek/RE, № 45(169) (17-23 ноября) 1998 г.