Проблемы поиска изделий в
системе управления конструкторскими данными
А.В. Темляков,
вед. инж., teml@iss-reshetnev.ru
ОАО «ИСС» им.М.Ф. Решетнёва», г. Железногорск
Проведён анализ имеющихся на рынке САПР
справочников конструкторских изделий, приведены их ограничения и недостатки.
Сформулированы требования к автоматизированной системе регистрации и поиска
разработанных изделий, представлен прототип системы и вариант реализации
пользовательского поискового интерфейса.
The
analysis on the market of 3D parts libraries was conducted, enumerated their
limitations and drawbacks. The requirements to automated registration were
created and search system for enterprise wade parts, a prototype of the system
and a variant implementing the search user-interface was presented.
Заимствование изделий играет значительную роль в
повышении эффективности производства. Преимущества заимствования перед
разработкой очевидны: повторное использование ранее разработанных изделий
сокращает сроки проектирования, подготовки производства, изготовления и
проведения испытаний, повышает экономическую эффективность за счёт снижения
затрат. Использование проверенных временем узлов позволяет повысить надёжность
и качество изготавливаемой продукции.
Для обеспечения возможности заимствования
конструктору необходимо иметь средство для поиска нужного изделия среди ранее
разработанных. Вопрос необходимости такого инструментария особенно остро встаёт
при разработке сложных изделий, состоящих из тысяч узлов. К сложным изделиям относится продукция, выпускаемая
в ОАО «ИСС» им. М.Ф. Решетнёва» - космические аппараты, состоящие из десятков
тысяч деталей, огромное число из которых уникально и разработано непосредственно
на фирме. В космической промышленности предъявляются жесткие требования к
проведению испытаний и сертификации узлов, поэтому заимствование узлов,
прошедших испытания и сертификации, имеет особую значимость.
На рынке САПР представлено множество средств,
реализующих автоматизированный поиск изделия. Как правило, это классификационные
информационно-поисковые системы, использующие принцип классификации изделий по
конструкторским типам. Каждому типу соответствует свой список конструктивных
атрибутов, определяющих параметры изделия. Активное использование классификационных
поисковых систем обусловлено исторически: одним из способов управления многообразием
изделий является унификация [1]. При систематизации, каталогизации типовых
узлов в государственных, отраслевых и внутренних каталогах и альбомах типовых
изделий, основные конструктивные параметры узлов фиксируются документально, что
позволяет в дальнейшем найти требуемый узел за короткое время. Кроме того, при
правильном использовании классификационные информационно-поисковые системы дают
наибольшее значение полноты, то есть потенциально дают возможность выдать
максимальную часть релевантных документов и хорошо оправдывают себя в небольших
локальных поисковых системах [2].Поиск узла по его типу и атрибутам заметно
повышает эффективность работы конструктора, именно поэтому функционал поиска по
электронному каталогу имеется в базовом функционале любой современной САПР.
При использовании электронных каталогов возникают
проблемы, типичные для классификационных информационно-поисковых систем.
Основные из них достаточно широко освещены в специализированной литературе [2]:
проблемы систематизации поисковых объектов, а так же вопрос восприятия
систематизации в электронном каталоге конечными пользователями системы,
подробнее:
- систематизация изделий:
разбиение изделий по классам должно быть предсказуемым, а подчинённые
тематические классы легко отличимы от вышестоящих. От качества составления
иерархической структуры напрямую зависит эффективность регулирования глубины
поиска, поэтому классификация изделий должна проводиться
высококвалифицированными специалистами;
- особенности взаимодействия
с потребителем системы: пользователь должен иметь представление об интересующей
его предметной области, иначе найти нужное изделие будет затруднительно.
Описанные проблемы сводятся к минимуму при
организации поиска по каталогам стандартизированных изделий: стандартизация
изделий, особенно проводимая на государственном уровне – скрупулёзная работа,
осуществляемая специалистами высокого класса, систематизация проведена
достаточно качественно. Конструкторы, являющиеся пользователи системы, как
правило, хорошо ориентируются в классах стандартизированных изделий, поэтому
найти изделие в классификаторе для большинства специалистов не составит труда.
Примерами таких систем являются «Корпоративный справочник Стандартные Изделия»
[3] (разработчик АСКОН), «Систему управления нормативно-справочной информацией
Semantic» [4] (SDI Solution). Приведённые системы являются классификационно-поисковыми
и построены по схожим принципам. Подобным же образом организована работа с
каталогами в системе CATIA [4], используемой в ОАО «ИСС» им.М.Ф. Решетнёва»
(рис.1).
При расширении области поиска, попытке включить в
поиск не только стандартизированные, а абсолютно все выпускаемые на предприятии
изделия, объём вносимой в систему поисковой информации возрастает, множество из
вновь разрабатываемых изделий не охватываются имеющейся классификацией. В
результате классификация требует постоянного пересмотра, использование разрастающейся
системы типов изделий при поиске становится затруднительным, кроме того, само
внесение резко возросшего количества поисковых характеристик требует
значительных усилий.
Между тем, остаётся неизменным тот факт, что
практически на каждое разработанное конструкторское изделие можно подобрать
отличительные конструктивные характеристики, по которым впоследствии его можно
быстро найти. Государственные стандарты по унификации определяют порядок
создания собственных каталогов и альбомов типовых изделий, однако на практике
добавление новых изделий в каталог представляет собой громоздкую процедуру.
рис.1
Поиск по каталогу в системах АСКОН, CATIA
К тому же, с течением времени применяемые
технологии меняются, узлы аппаратов приобретают новые конструктивные особенности,
вследствие чего каталоги устаревают и требуют пересмотра. Сопровождение
каталогов – трудозатратная процедура, и для поддержания актуальности каталогов
её следует проводить постоянно и оперативно.
В качестве альтернативы представленным выше
электронным каталогам, предлагается регистрационно-поисковая система, в основе
которой лежит возможность внесения основных конструктивных характеристик вновь
разрабатываемого изделия непосредственно его разработчиком, а так же
возможность оперативной корректировки классификации типов изделий.
Основные требования к функционалу такой системы:
- поиск по внесённым
атрибутам;
- внесение значений атрибутов
непосредственно разработчиком изделия (регистрация изделия в системе);
- оперативная корректировка
классификации изделий и списков характеризующих их атрибутов, проводимая
разработчиком совместно с отделом стандартизации и качества.
В качестве дополнительных требований можно
отметить:
- информирование конструктора о дополнительной информации
непосредственно в процессе поиска, такой как проведённые испытания, наличие на
складе;
- проставление отметок отдела
стандартизации, таких, как «рекомендовано к применению»;
- внесение параметров нового
изделия непосредственно из окна запроса поиска схожего изделия.
Реализация поисково-регистрационной системы может
быть выполнена разными путями. В качестве очевидного решения можно предложить
разработать её на основе действующей на предприятии PDM системы, в которой имеется
функционал для внесения различных атрибутов нового изделия при его регистрации
в системе, который, как правило активно используется. Так, в в ОАО «ИСС»
используется связка САПР Catia – PDM SmarTeam. При регистрации нового изделия в
SmarTeam, в «карточке документа» сохраняется его обозначение, наименование и
дополнительные атрибуты. Модель данных SmarTeam основана на древовидной структуре
классов, и для каждого класса позволяется определить собственный набор
атрибутов (рис.2).
рис.2 Классы SmarTeam и их атрибуты
Однако, использование атрибутов классов SmarTeam
для каталогизации изделий влечёт за собой ряд проблем. Прежде всего, структура
классов создаётся администратором базы данных SmarTeam исходя из требований
документооборота. В представляемой структуре деталь одного и того же
конструктивного типа может оказаться в различных классах документов SmarTeam. К
примеру, тип размещённого в системе кронштейна, имеющего 3D-модель, будет
являться подклассом класса «Модель CATIA», если 3D модели на кронштейн нет, он
будет определён в другой подкласс, например, «Дубликат подлинника».
Кроме того, даже при условии полной переориентации
классов системы SmarTeam под конструкторскую классификацию, её полноценное
использование в качестве предлагаемой системы невозможно: как упоминалось выше,
на момент занесения нового изделия в SmarTeam тип изделия может быть не
определён, более того, набор атрибутов для конкретного типа в будущем может
быть пересмотрен и изменён. Переопределение классов в SmarTeam – громоздкая
процедура, кроме того, карточка документа является реквизитной частью
документа, таким образом, для изменения набора атрибутов в будущем необходимо
перевыпускать и заново утверждать весь документ. Как дополнительное требование
к поисково-регистрационной системе можно добавить ещё один пункт:
- атрибуты документа не должны
являться его частью.
Автором разработан прототип
поисково-регистрационной системы (рис.3). Реализация системы предполагается в
виде автономного модуля, который связан с конструкторской базой данных по ключу
«обозначение». Модуль необходимо тесно интегрировать на предприятии CAD и PDM системами:
вызов поиска и регистрации производится непосредственно из конструкторского
пакета или системы документооборота. Для пользователя поисковая система будет
выглядеть как часть функционала используемых систем (на ОАО «ИСС» это CATIA и SmarTeam).
Наличие регистрации изделия в поисковой системе может проверяться на этапе
добавления изделия в SmarTeam.
рис.3 Прототип поисковой системы
Из схемы прототипа видно, что структура типов
изделий – древовидная. В поисковом диалоге присутствует информация о наличии
изделия на складе, предусмотрен предварительный просмотр и возможность открытия
документа из архива или 3D модели, при её наличии. Предусмотрены отметки отдела
качества и стандартизации.
Следует отметить, что полноценное использование
такого функционала предполагает изменение схемы работы конструктора: в её
основу ставится поиск изделия в базе данных. Перед разработкой изделия
конструктор должен ввести его предположительный тип и параметры, и только
убедившись в отсутствии изделия с подобными параметрами, начинать разработку
нового. Конструктор имеет возможность либо начать его разрабатывать «с нуля»,
либо открыть близкое по параметрам изделие, для последующей модификации. При
этом большинство значений параметров нового изделия уже введены конструктором в
процессе поиска, ему остаётся указать недостающие, ввести само обозначение
нового изделия и нажать кнопку «зарегистрировать». Для получения обозначения
нового изделия можно подключить кодификатор предприятия. В PDM-системе на этапе
переведения документа в режим согласования проверяется наличие регистрации в
системе его обозначения и параметров.
В ОАО «ИСС» планируется разработка
поисково-регистрационной системы, на основе приведённого прототипа. В качестве
первого приближения реализован простейший поиск крепёжных изделий по
действующему на предприятии ограничителю (рис.4). Набор типов изделий и их
конструктивных атрибутов жёстко определён и не может изменяться. Значения
атрибутов вносятся только администратором системы, из действующего документа. В
базе данных внесены атрибуты около полутора тысяч крепежных изделий, имеется
связь со складом.
Поиск крепёжных изделий реализован на языке Delphi,
используемая база данных – Oracle. Программа вызывается из
CATIA, на первый взгляд повторяет поисковый функционал каталогизаторов в узком
применении и не представляет интереса, за исключением одного момента.
Пользовательский интерфейс ввода поисковых параметров поиска в приведённых выше
системах (рис.1), распространённый в настоящее время, предоставляет широкие
возможности по внесения произвольного количества параметров, указанию диапазона
для каждого параметра, или даже дают пользователю возможность использования
языка запросов. Отрицательные последствия этой универсальности заключаются в
том, что поиск изделия представляет собой трудоёмкую процедуру.
рис.4
Система поиска по ограничителю в ОАО «ИСС»
Практика показывает, что в большинстве случаев
конструктор знает, что ищет, и желает тратить на поиск минимум усилий. В идеале
для большинства изделий поиск должен проводиться быстрее, чем набор
обозначения, которое конструктор может помнить наизусть. В представляемом
интерфейсе поиска по крепёжным изделиям программа ограничивает список возможных
значений атрибутов в процессе выбора других атрибутов (рис.5), что значительно
упрощает их выбор, уменьшая время, затрачиваемое на поиск.
рис.5 Интерфейс поиска по ограничителю в ОАО «ИСС»
Как видно из представленного выше прототипа
(рис.3), именно такой интерфейс поиска берётся за основу в разрабатываемой системе.
Резюмируя, можно отметить цели разработки:
· конструктор получит в
распоряжение полноценный поисковый функционал поиска по атрибутам, имея в
процессе поиска информацию о наличии изделий на складе, данные о проведённых
испытаниях, отметками отдела качества;
· организация схемы работы с
обязательной регистрацией нового изделия стимулирует конструктора к активному
использованию поиска перед началом разработки;
· база данных значений
параметров заполняется разработчиками изделий в полуавтоматическом режиме, с
минимальными трудозатратами;
· система даст возможность
конструктору совместно с отделом
качества и стандартизации статистическую информацию, делая выборки, проводить
корректировку классификации изделий и списков атрибутов, позволит упростить
процедуру подбора изделий для дальнейшей унификации.
Так же следует отметить, что применение
предлагаемой регистрационно-поисковой системы не препятствует использованию
штатного функционала по работе с каталогами CAD-систем, при возникновении такой
необходимости: описанные принципы не исключают возможность получения из неё
таблиц параметров типовых изделий, которые можно затем экспортировать в формат
системы или передать напрямую, обеспечив тем самым синхронизацию данных с
используемой CAD-системой.
Литература
1.
ГОСТ 23945.0-80 УНИФИКАЦИЯ ИЗДЕЛИЙ.
2.
Введение в информационно-поисковые системы // Тверской Государственный
Технический Университет, 2005; кафедра «Информационные системы»; Составители:
В.К. Иванов, К.В. Иванов.Часть 2; с.30; УДК
025.4.036:004.6(075.8)+025.4.036:004.738.5(075.8);
3.
Корпоративный справочник Стандартные Изделия; http://machinery.ascon.ru/software/tasks/items/?prcid=167&prpid=891
4.
Корпоративная система управления НСИ «Semantic».
http://www.sdi-solution.ru/index.php/products/korporativnaya-sistema-upravleniya-nsi-seman