Автоматическое формирование текстовой конструкторской документации в системе управления данными

ENOVIA SmarTeam

И.И. Савенко,
 учебн. мастер, igsavenko@sibmail.
com, каф. АиКС,

В.Н. Вичугов,
доц., к.т.н.,
vlad@aics.ru, каф. АиКС,

А.В. Юткин,
инж.-прогр.,
rampa56@mail.ru,
ОАО «ИСС», им. ак. М.Ф. Решетнева, г. Железногорск

С.Г. Цапко,
доц., к.т.н.,
serg@aics.ru, каф. АиКС,

ТПУ, г. Томск

В докладе рассматривается разработанный программный модуль, обеспечивающий автоматическое формирование текстовой конструкторской документации в системе ENOVIA SmarTeam: спецификации, ведомости покупных изделий и перечня элементов, в соответствии с требованиями ЕСКД, посредством использования библиотеки Itext, которая позволяет создавать и манипулировать PDF документами. Формирование конструкторской документации происходит на основе структуры изделия полученной из таких САПР как, Altium Designer и SolidWorks. Так же в докладе сравниваются два самых популярных формата хранения электронных документов: Microsoft Word и PDF.

 

In the report the developed software module, which provides automatic generation of text design documentation (that in accordance with USDD includes specifications, sheets of purchased products and list of elements) in the ENOVIA SmarTeam system using the Itext library, that allows to create and manipulate PDF documents, is considered. Formation of the design documentation is based on the product structure received from such CAD systems as Altium Designer and SolidWorks. Also in the report two most popular formats used for storing electronic documents, Microsoft Word and PDF, are compared.

Введение

Развитие ракетно-космической промышленности обеспечивает национальный технологический прогресс. В состав любого космического аппарата входит радиоэлектронная аппаратура (РЭА). Проектирование РЭА – комплекс сложных итерационных процессов, в которых принимают участие множество специалистов различного профиля. Современным подходом к проектированию и производству высокотехнологичной и наукоёмкой продукции являются CALS-технологии (от англ. Continuous Acquisition and Life cycle Support). CALS-технологии – совокупность базовых принципов, управленческих и информационных технологий, обеспечивающая поддержку жизненного цикла изделий (ЖЦИ) на всех его стадиях. CALS базируется на использовании единого информационного пространства (ЕИП), в котором посредством электронного обмена данными реализуется взаимодействие всех участников ЖЦИ.

В рамках государственного контракта № 4232 на выполнение ОКР между ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнева (ОАО «ИСС») и Национальным исследовательским Томским политехническим университетом (НИ ТПУ) был разработан комплекс программно-аппаратных решений, основанный на базовых принципах технологии управления жизненным циклом наукоёмких изделий, предназначенный для накопления инженерных данных, создаваемых в рамках жизненного цикла РЭА, для их повторного использования, а также для минимизации ошибок в процессе создания РЭА. ЕИП предназначено для обеспечения сквозной автоматизации процесса создания РЭА с использованием передовых современных технологий в области создания космических аппаратов, а также для информационной поддержки взаимодействия сотрудников отделения проектирования и испытаний РЭА с другими подразделениями ОАО «ИСС».

Разработанный комплекс представляет собой интегрированную совокупность программных средств, обеспечивающих решение основных задач поддержки процессов проектирования РЭА, и включает в себя PLM-систему (от англ. Product Lifecycle Management – система управления жизненным циклом изделия) ENOVIA SmarTeam, CAD-систему (от англ. Computer-Aided Design – система автоматизированного проектирования) SolidWorks и EDA-систему (от англ. Electronic Design Automation – система автоматизации проектирования радиоэлектронных средств) Altium Designer, а также программные модули интеграции указанных систем. При этом PLM-система ENOVIA SmarTeam является централизованным хранилищем данных CAD-системы SolidWorks и EDA-системы Altium Designer.

Формирование конструкторской документации на основе данных САПР

Результатом проектирования любого изделия является комплект конструкторской документации (КД) на изделие, который в дальнейшем используется при технологической подготовке производства, изготовлении и испытании изделия.

Несмотря на то, что указанные системы автоматизированного проектирования (САПР) позволяют решать целый спектр разнообразных задач, связанных с проектированием, они не позволяют решать задачу выпуска КД. Объясняется это тем, что РЭА имеет две составляющие: электрическую и механическую, и для автоматизации проектирования составляющих используются различные САПР. Следовательно, КД может быть получена только из системы, которая объединяет данные указанных САПР, то есть из PLM-системы ENOVIA SmarTeam.

Из выше изложенного видно, что весьма актуальной является задача создания алгоритмов формирования КД на основе данных PLM-системы ENOVIA SmarTeam. Методы, лежащие в основе этих алгоритмов, должны обеспечивать возможность формирования КД согласно требованиям единой системы конструкторской документации (ЕСКД) и соответствовать требованиям и специфике проектирования РЭА космического аппарата.

Так как КД многократно используется и модифицируется на последующих этапах ЖЦ изделия, то особого рассмотрения требует формат представления и хранения данных.

Форматы хранения электронных документов

Наиболее часто для работы с документами используется формат Word Document (файлы с расширением .doc). Это стандартный формат файлов, создаваемых с помощью программы Microsoft Word. Его популярность обусловлена широким распространением данного текстового редактора.

Другим распространенным форматом для хранения электронных документов является формат PDF (Portable Document Format). Главной его целью было представление в электронном виде любой полиграфической продукции.

Весь процесс работы с электронными документами можно разделить на три основных этапа – создание, пересылка (передача ответственным лицам, публикация и т.п.) и хранение. На первом из них формат Word Document имеет явное преимущество, т.к. редактирование PDF документов затруднительно. Текстовый редактор Microsoft Word – явный лидер в области программного обеспечения, использующегося для создания документов, который установлен практически на каждом офисном компьютере. В то же время полноценных редакторов для создания PDF-файлов просто-напросто не существует. Даже профессиональные версии Adobe Acrobat позволяют вносить лишь минимальные изменения в уже существующий документ (например, заполнить анкету, добавить комментарий и т.п.). То есть, для того чтобы создать PDF файл, необходимо сначала создать его в любом другом формате, а потом уже конвертировать его в PDF с помощью какого-либо программного обеспечения. Естественно, для конечного пользователя это не очень удобно. На всех последующих этапах документ в формате PDF имеет преимущества по сравнению с форматом Word Document.

Главное отличие формата PDF – машино- и платформонезависимость. Это значит, что любой документ данного формата может быть открыт на компьютере, работающем под управлением любой операционной системы (с помощью соответствующего программного обеспечения), и при этом будет выглядеть точно так же, как и на том компьютере, на котором он создавался. Это главное преимущество формата PDF. Благодаря этому документы в формате PDF предпочтительнее для создания электронного архива для внутреннего использования компании и для обмена информацией с партнерами и удаленными филиалами.

Как уже было отмечено, не существует каких-либо полноценных редакторов PDF, с помощью которых можно было бы создавать документы со всем оформлением. Традиционно документы PDF создаются конвертированием из других форматов. Например, специально для Microsoft Office 2007 была создана надстройка, позволяющая сохранять документы из любого приложения, которое входит в его состав, в формате PDF.

Для программного создания и манипулирования PDF документами существует динамически подключаемая библиотека iText. Она позволяет разработчикам совершенствовать веб- и прикладные приложения с помощью динамического формирования и/или манипуляции над PDF документами. Разработчики могут использовать iText для:

·      передачи PDF в браузер;

·      генерации динамических документов из XML файлов или базы данных;

·      использования интерактивных возможностей PDF;

·      добавления закладок, числа страниц, водяных знаков и т.д.;

·      разделения, объединения и манипулирования PDF страницами;

·      автоматизации заполнения PDF форм;

·      добавления цифровой подписи в PDF файл.

Модуль формирования КД

Модуль формирования текстовой КД является отдельной библиотекой классов, разработанной на языке программирования C#, которая компилируется в COM-объект (от англ. Component Object Model – модель компонентных объектов – набор реализаций классов, которые могут быть использованы внешними приложениями). Функция данной библиотеки заключается в отображении исходных данных в PDF представление. Под этим подразумевается, что непосредственно в модуле инкапсулирована программная логика по манипулированию PDF файлами, посредством использования библиотеки ItextSharp. Модуль анализирует, обрабатывает входные данные, осуществляет работу со шрифтами, подготавливает и добавляет исходные данные в PDF документ и т. д.

Одним из главных требованием к КД является создание документов удовлетворяющих требованиям ЕСКД. Для этого для следующих КД заранее были подготовлены специальные шаблоны в формате PDF:

-          перечень элементов;

-          спецификация;

-          ведомость покупных изделий.

Каждый из шаблонов был выполнен в соответствии с ЕСКД, которая формулирует требования к каждому конкретному документу. Шаблон содержит рамку и основную надпись. Основная надпись была специальным образом отформатирована, а именно были наложены так называемые «заполняемые поля». Механизм «заполняемых полей» позволяет придать интерактивность для создаваемых PDF документов. Вместо распечатывания документов и заполнения, определенных полей вручную, вышеописанный механизм позволяет заполнять поля программным способом с использованием определенных инструкций. Проведя анализ использования «заполняемых полей», было принято решение взять их за основу работы с основной надписью.

Накладывание шаблонов оформления происходит в самую последнюю очередь, перед сохранением конечного PDF файла на жесткий диск компьютера. Все шаблоны являются частью проекта модуля. Применение шаблонов осуществляется с использованием механизмов, предоставляемых библиотекой ItextSharp.

В приложениях C# часто содержатся данные, не являющиеся исходным кодом. Такие данные называются ресурсами проекта и могут включать двоичные данные, текстовые файлы. В разрабатываемом модуле ресурсами проекта являются шаблоны PDF документов. Ресурсы проекта хранятся в формате XML в файле с расширением RESX (имя по умолчанию – Resource.resx). При построении приложения происходит преобразование ресурсов приложения во внутренний класс с именем Resources. Класс Resources инкапсулирует все ресурсы проекта в статические свойства get, которые имеют модификатор доступа только для чтения. Это позволяет получить строго типизированные ресурсы во время выполнения. Во время построения приложения все инкапсулированные данные ресурсов, включая внедренные в файл RESX, а также связанные файлы, компилируются непосредственно в сборку приложения.

Использование такого способа хранения ресурсов позволяет значительно упростить установку и настройку модуля формирования текстовой КД, потому что с разработчика снимается ответственность за управление конфигурационными файлами или строго прописанными путями в коде.

Запуск работы модуля происходит по инициированию события со стороны пользователя в PLM-системе ENOVIA SmarTeam. После этого осуществляется подготовка данных и заполнение ими промежуточных форматов ComponentList (перечень элементов), Specification (спецификация) или PurchaseBil (ведомость покупных изделий); затем происходит обработка данных и формирование PDF документа.

 Исходные данные в ENOVIA SmarTeam образуются путем интеграции с различными САПР системами. На данный момент работа осуществляется путем использования интеграции с EDA-системой Altium Designer и CAD-системой SolidWorks.

На основе данных, полученных от вышеописанных САПР, происходит формирование полной структуры изделия. Формально можно выделить следующие этапы:

-          экспорт в PLM-систему ENOVIA SmarTeam файлов из EDA-системы Altium Designer;

-          экспорт в PLM-систему ENOVIA SmarTeam файлов из CAD-системы SolidWorks;

-          выполнение необходимых действий по обработке входных данных.

Модуль позволяет осуществить формирование в системе ENOVIA SmarTeam следующих КД:

·      перечень элементов, формируемый на основе информации из файлов, импортированных из EDA-системы Altium Designer;

·      ведомость покупных изделий, формируемая из дерева элементов структуры изделия, получаемого на основе файлов, импортированных из EDA-системы Altium Designer и CAD-системы SolidWorks;

·      спецификация, формируемая из объектов дерева документов и дерева элементов структуры изделия.

Формирование перечня элементов

Перечень элементов – это конструкторский документ, который прилагается к электрической принципиальной схеме и содержит подробную информацию обо всех электрорадиоизделиях, входящих в состав изделия или сборочной единицы. В разработанном решении формирование перечня элементов выполняется согласно следующему алгоритму:

o   экспорт в PLM-систему ENOVIA SmarTeam файлов из EDA-системы Altium Designer. При этом создается JSON-файл, описывающий изделие или его составную часть с точки зрения электрического проектирования;

o   запуск пользователем команды на формирование перечня элементов из контекстного меню элемента в дереве структуры изделия;

o   формирование переченя элементов в виде PDF-документа на листах формата А4 с основной надписью для текстовых документов по форме 2 или 2а (ГОСТ 2.104-68).

Формирование ведомости покупных изделий

Ведомость покупных изделий – это текстовый конструкторский документ, содержащий перечень покупных изделий, примененных в разрабатываемом изделии. Ведомость покупных изделий включает перечисление тех элементов дерева структуры изделия в PLM-системе ENOVIA SmarTeam, которые не изготавливаются на предприятии, а должны закупаться у внешнего поставщика.

По каждому покупному изделию, помимо наименования покупного изделия, кода продукции, обозначения документа на поставку, сведений о поставщике, в ведомость покупных изделий также вносится информация о том, в состав какой сборочной единицы и в каком количестве входит рассматриваемый объект.

Таким образом, формирование ведомости покупных изделий в PLM-системе ENOVIA SmarTeam выполнятся по следующему алгоритму:

·      начальным шагом формирования ведомости покупных изделий является поступление от пользователя команды на ее формирование;

·      по каждому элементу, входящему в дерево структуры изделия, на которое формируется ведомость покупных изделий, выполняется поиск объектов, у которых значение атрибута «Покупное» равно «1». Далее, для каждого найденного объекта выполняется поиск его вхождения в сборочные единицы изделия и подсчет их количества, как по каждой найденной сборочной единице, так и по всем вхождениям (общее число);

·      ведомость покупных изделий формируется в виде PDF-документа на листах формата А3 (кроме последнего листа регистрации изменений).

Формирование спецификации

Спецификация представляет собой текстовый конструкторский документ, определяющий состав изделия и разработанной на него КД, предназначенный для комплектования конструкторских документов, подготовки производства и изготовления изделия.

В PLM-системе ENOVIA SmarTeam спецификация – это объект класса «Документ», который формируется по команде пользователя на основе данных из документов САПР. Разделы спецификации в разработанном PLM-решении включают следующие элементы:

-          перечень экземпляров класса «Документ», связанных со специфицируемым изделием;

-          перечень экземпляров класса «Сборочные единицы» в составе специфицируемого изделия и их количество; если в состав сборочной единицы входят еще сборочные единицы, то на нее должна выпускаться отдельная спецификация;

-          перечень экземпляров класса «Деталь» в составе специфицируемого изделия и их количество;

-          перечень экземпляров класса «Стандартное изделие» в составе специфицируемого изделия и их количество;

-          перечень экземпляров класса «Прочее изделие» в составе специфицируемого изделия и их количество. При этом запись прочих изделий производится по группам, объединенным по их функциональному назначению.

Спецификация формируется в виде PDF-документа на листах формата А4.

Заключение

КД – это основной результат этапа проектирования. Несмотря на успешное использование современных САПР на данном этапе, процесс формирования текстовой КД практически не автоматизирован. Следовательно, формирование КД требует значительных временных затрат проектировщика. Также при ручном формировании КД значительно возрастает риск возникновения ошибок. Все это негативно отражается не только на процессе проектирования, но и на последующих этапах ЖЦ изделия, так как большинство данных формируется именно на этом этапе.

Разработанный программный модуль позволяет автоматически формировать некоторые текстовые КД, что значительно сокращает временные затраты, а также сокращает влияние человеческого фактора на содержимое КД.

Модуль успешно проходит испытания в рамках приборостроительного направления ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнева, г. Железногорск.

Литература

1.  Яблочников Е.И, Молочник В.И., Миронов А.А. ИПИ-технологии в приборостроении/ Учебное пособие – СПб: СПбГУИТМО, 2008. – 128 с.

2.  Кукаренко Е. Управление инженерными данными в автоматизированной системе управления предприятием [Электронный ресурс] // САПР и графика. – 2000. - №11. – Режим доступа: http://www.sapr.ru/Article.aspx?id=8102, свободный. – Загл. с экрана.

3.  Шалумов С.А., Никитишин С.И., Носков В.Н. Введение в CALS-технологии: Учебное пособие. Ковров: КГТА, 2002. – 137 с.

4.  Информационная поддержка жизненного цикла изделий машиностроения: принципы, системы и технологии CALS/ИПИ: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / А.Н. Ковшов, Ю.Ф. Назаров, И.М. Ибрагимов, А.Д. Никифоров. - М.: Издательский центр "Академия", 2007. - 304 с.

5.  PDF Reference and Adobe Extensions to the PDF Specification. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.adobe.com/devnet/pdf/pdf_reference.html, свободный. – Загл. с экрана.

6.  Word Object Model Overview [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://msdn.microsoft.com/ru-ru/library/kw65a0we.aspx, свободный. – Загл. с экрана.