Технические требования к создаваемой базе знаний по автоматизации технологической подготовки производства

Т.Н. Александрова,

вед. инж.- прогр.,

К.Н. Болдырева,

инж.- прогр. 1-ой кат.,

В.Д. Костюков,

вед. н. с., к.т.н.,

А.П. Петухов,

дир. «Хруничев-Телеком»,

А.В. Цырков,

гл. констр. ЕКИТСУП, д.т.н.,

ГКНПЦ  им. М.В. Хруничева, zavod-hrunichev@mail.ru, г. Москва

Представлены результаты научно-исследовательских работ по формированию требований к базе знаний в области автоматизации технологической подготовки производства ракетно-космической техники

 

Основным бизнес процессом ГКНПЦ имени М.В.Хруничева является выпуск надёжных и безопасных объектов космической техники, по своим тактико-техническим характеристикам удовлетворяющим требованиям заказчиков (сертификат типа, сертификат производства – рис. 1). Достигается это за счет использования сертифицированных автоматизированных систем конструкторского – АС КН и технологического – АС ТН назначений. Автоматизированная система это «система, состоящая из персонала и комплекса средств автоматизации его деятельности, реализующая информационную технологию выполнения установленных функций» [2]. Отсюда вытекает требования по сертификации персонала АС и его периодической аттестации (см. рис.1). И в настоящее время остаётся актуальным лозунг начала 50-х годов прошлого столетия: «кадры, в совершенстве овладевшие техникой, решают всё».

Рис.1. Сертификация персонала.

В ГКНПЦ имени М.В.Хруничева ведутся работы по совершенствованию единой корпоративной информационно-телекоммуникационной системы управления предприятием – ЕКИТСУП. Базовой подсистемой, формирующей свыше 80% информации, необходимой для работы ЕКИТСУП, является автоматизированная система технологической подготовки компьютеризированного сертифицированного производства ракетной техники (АСТП КСП РКТ). 80% затрат на ТПП составляют затраты, связанные с проектированием и изготовлением СТО (40% - проектирование, 60% - изготовление), 5% составляют затраты, связанные с решением общих вопросов, 5% составляют затраты на проектирование технологических процессов по 14 базовым и нескольким уникальным технологическим переделам, 7% - затраты на управление ТПП, 3% - затраты на программирование и настройку программных средств. Персонал АСТП КСП РКТ должен обладать необходимыми знаниями для выполнения этих работ.

Под знаниями обычно понимают набор фактов и правил, формализующих опыт специалистов в конкретной предметной области. Знания предприятия это формализованный опыт сотрудников предприятия. Под знаниями принято считать - набор документов (информации), содержащий факты и правила, формализующие опыт как сотрудников конкретного предприятия, так и опыт других предприятий в той же предметной области. Сбор, систематизация, хранение, оперативный поиск и выдача по запросам научно – технической информации, содержащейся в проектной документации, извлечение из неё оптимальных, прошедших жёсткие испытания на практике конструктивно – технологических решений является одной из актуальных задач современного отечественного и мирового машиностроения. Знания предприятия - капитал, нематериальный актив.

Источник и потребитель знаний предприятия - персонал предприятия. Задача руководства предприятия:

·                    Отделить знания от персонала.

·                    Сохранить знания.

·                    Повысить эффективность использования знаний в работе.

С этой целью и выполняется разработка и внедрение системы управления производственно-технологическими знаниями на предприятии.

Основания для разработки

Основанием для создания и ведения базы знаний по АСТП КСП РКТ являются:

Ø    Приказ Генерального директора ГКНПЦ имени М.В. Хруничева от 28.08.2009 г. «О создании единого информационного пространства» (п.7).

Ø    КОНЦЕПЦИЯ создания базы знаний по автоматизации технологической подготовки производства, утвержденная директором «Хруничев-Телеком» - филиала ФГУП: «ГКНПЦ имени М.В. Хруничева» 737.0.85101-11 92 6 [3].

Ø    ОТЧЕТ о результатах анализа деятельности РКЗ ГКНПЦ имени М. В. Хруничева по внедрению информационных технологий [4].

Ø    ОТЧЕТ о формировании третьей версии третьей редакции функциональной модели бизнес процессов «как есть» технологической подготовки производства ракетно-космической техники [5].

Ø    Месячные и годовые планы работ специализированного подразделения «Хруничев-Телеком».

Финансирование работ осуществляется из собственных средств ГКНПЦ. Начало работ: сентябрь 2012 г. Окончание работ: февраль 2013 г (первая очередь). Наименование разработки «База знаний по автоматизации технологической подготовки производства». Условное обозначение темы разработки «БЗ АСТПП»

Назначение разработки

БЗ АСТПП предназначена для сбора, систематизации, хранения, оперативного поиска и выдачи по запросам:

·           производственно-технологических знаний;

·           прототипов по технологической структуре изделий, маршрутам, технологическим процессам;

·           нормативов по трудовому и материальному нормированию;

·           отчетов по НИР и технической документации на БЗ АСТПП, содержащих обоснование развиваемого направления исследований, а также описание полученных результатов;

·           предложений по реализации разработанных решений в интересах семейства РКН «Ангара» легкого, среднего и тяжёлого классов.

Знания, хранящиеся в БЗ АСТПП, представляют собой информационные единицы - ИЕ. Они могут быть: текстовыми, числовыми, графическими, звуковыми (аудио), визуальными (видео), комбинированными (мультимедиа). Часто один раздел знаний может быть представлен несколькими видами информационных единиц.

ИЕ формируются при помощи различных программных средств: текстовых редакторов, графических пакетов, СУБД, САПР (CAD, CAM, CAE), PDM, ERP, PM и тому подобного ПО. Они могут включать:

Ø планы, отчёты;

Ø положения о подразделениях предприятия;

Ø должностные инструкции;

Ø предложения по автоматизации ТПП;

Ø предложения по созданию архивов электронных документов;

Ø частные ТЗ на элементы АСТП КСП РКТ;

Ø отчеты об испытаниях заимствованных модулей;

Ø ведомости проектов;

Ø типовые технологические процессы;

Ø перспективные технологические процессы;

Ø классификаторы СТО;

Ø рекламные ролики и видеофильмы на заимствованные модули;

Ø нормативно-распорядительную документацию, регламентирующую автоматизированную технологическую подготовку производства (ГОСТы, ОСТы, СТП, ТИ, ТУК, трудовые и материальные нормативы и тому подобное);

Ø рабочую документацию на элементы АСТП КСП РКТ;

Ø научно-техническую документацию;

Ø научно-учебную документацию и т.п.

Требования к БЗ АСТПП

Требования к функциональным характеристикам

Разрабатываемая база знаний предназначена для работы с ИЕ, и должна обеспечивать выполнение следующих функций:

ü    ввод ИЕ;

ü    поиск ИЕ по дереву, по меню; по шифру; по атрибутам;

ü    вывод ИЕ на экран монитора и необходимые периферийные устройства отображения и воспроизведения информации.

Ввод информационно-поисковых параметров ИЕ в БЗ должен осуществляться автоматически. Файлы ИЕ должны помещаться в архив с помощью набора стандартных утилит.

Поиск ИЕ должен осуществляться по следующим параметрам:

v проект (БЗ АСТПП);

v подпpоект (Концепция БЗ, нормативно-техническая документация - НТД, нормативно-учебная документация - НУД, организационно-методическое обеспечение, программное обеспечение, публикации и т.д.);

v раздел (учебно-методический комплекс - УМК CALS-технологии, УМК автоматизация конструкторского и технологического проектирования - АК и ТП, УМК математические модели - ММ в технологической подготовке производства - ТПП, УМК системы информационной поддержки разработок - СИПР, учебные пособия);

v подраздел (Дидактические материалы. Часть 1, Дидактические материалы. Часть 2, Информационно-методическая документация, Организационно-методическая документация, Учебно-практическая документация и т.п.);

v часть (УМК CALS Раздаточные материалы, УМК CALS Электронные учебники, функциональная модель - ФМ ТПП и т.п.);

v подчасть (Производственное издание «КАЧЕСТВО В XXI ВЕКЕ. РОЛЬ КАЧЕСТВА В ОБЕСПЕЧЕНИИ КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ И УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ», Басов К.А. CATIA V5. Геометрическое моделирование. А. Буланов. Wildfire 3.0. Первые шаги и т.п.)

v шифp документа.

 

В зависимости от проекта, вида подпpоекта, раздела, подраздела, части и подчасти может быть выбрана конкретная(ные) ИЕ.

Можно выбрать из всех подпpоектов ИЕ одной разновидности, например, все технические задания - ТЗ или все пояснительные записки - ПЗ.

Внутри выбранной ИЕ поиск может быть осуществлен по частям, указанным в оглавлении к данной ИЕ.

С помощью БЗ допускается осуществлять вывод на экран монитора и/или другого периферийного устройства отображения и воспроизведения информации нужной ИЕ, отдельной её части, необходимого рисунка, чертежа, эскиза, аудио и/или видео фильма.

ИЕ, выполненные в обычном текстовом редакторе можно автоматически распечатать в различных форматах через заданное число интервалов и с использованием различных шрифтов в любом текстовом редакторе или при помощи специальной программы печати.

Графическая аудио, видео и мультимедиа информация отображается с помощью специального ПО, не входящего в состав ПО БЗ АСТПП.

Разрабатываемая БЗ АСТПП, должна отвечать следующим требованиям:

§  высокая скорость доступа к ИЕ;

§  простота описания объектов и их взаимосвязи;

§  обеспечение санкционированного доступа к ИЕ;

§  гибкость при организации поиска;

§  защита ИЕ от разрушений;

§  информационная совместимость задач, элементов и компонентов;

§  обмен ИЕ должен осуществляться с помощью программно-аппаратных средств действующей на предприятии локальной вычислительной сети – ЛВС с использованием выделенных разделов информационного сервера и накопителей на магнитных дисках (МД);

§  ИЕ, содержащие различные виды информации (текстовую, числовую и графическую), но выполненные с помощью средств текстовых редакторов хранятся в общем файле;

§  ИЕ, содержащие графическую информацию (эскизы, чертежи, рисунки), аудио, видео и мультимедиа информацию, выполненную с помощью соответствующего ПО, должны храниться в файлах отдельно от текстовых;

§  каждая отдельная часть ИЕ (эскиз, чертеж, рисунок и т.п.) должна храниться в отдельном файле. Имя этого файла содержит порядковый номер части ИЕ. Чертежи к одной ИЕ должны храниться под одной директорией;

§  внесение изменений (редактирование) в ИЕ должно производиться с помощью различных текстовых редакторов и/или с помощью ПО, в котором они были сформированы, и помещаться в БЗ АСТПП как новая (дочерняя) ИЕ следующей версии. Предыдущая (родительская) версия должна быть сохранена без изменений;

§  исходная (родительская) ИЕ (эталон) всегда должна храниться в первоначальном виде и может быть удалена из БЗ АСТПП только по специальному разрешению (администратором базы);

§  после ввода в эксплуатацию БЗ АСТПП пополнение ее новыми документами осуществляется автоматически с использованием программно аппаратных средств ЛВС;

§  для подготовки информации в цифровом виде, необходимы специальные технические средства считывания (оцифровки) информации и специальное программное обеспечение.

Требования к надёжности

Для обеспечения надежного функционирования БЗ АСТПП необходимо разместить её в специально выделенном разделе информационного сервера ВЦ и выполнять предусмотренные ВЦ процедуры создания резервных копий, дублирования и зеркалирования. Для поддержания ИЕ БЗ АСТПП в актуализированном состоянии, совершенствования её структуры, программного обеспечения, пополнения новыми ИЕ необходимо создать специализированный стенд, обеспечивающий устойчивое функционирование БЗ АСТПП, подготовку специальных файлов обновления клиентской части на каждом автоматизированном рабочем месте – АРМ и на сервере ЛВС. На этом стенде должна поддерживаться в рабочем состоянии эталонная версия БЗ АСТПП, осуществляться контроль входной и выходной информации на наличие вирусов в соответствии с ГОСТ Р 51188-98 [4].

Условия эксплуатации

Условия эксплуатации для серверной части БЗ АСТПП должны соответствовать требованиям к программному обеспечению, размещаемому на серверных платформах, входящих в состав электронного хранилища предприятия. Условия эксплуатации клиентской части такие же как и для любого офисного программного обеспечения. Количество пользователей БЗ АСТПП должно соответствовать числу автоматизированных рабочих мест, включённых в ЛВС. Для поддержания БЗ АСТПП в рабочем состоянии необходимы не менее одного ведущего инженера-программиста - администратора базы знаний и не менее двух инженерно-технических работников (техников 1-ой категории, инженеров)

Требования к составу и параметрам технических средств.

Для размещения БЗ АСТПП на сервере электронного хранилища необходимо выделить отдельный сектор, объёмом не менее 250 ГБ. Клиентская часть БЗ АСТПП размещается на АРМ пользователей и занимает не более 1 ГБ дискового пространства. Для работы с ИЕ, в состав которых входят, помимо текстовой информации, аудио, видео и мультимедиа информация, необходимы соответствующие видеокарты и дополнительные периферийные устройства отображения такой информации (звуковые колонки, цифровые проекторы, плазменные панели, плоттеры и т.п.). Для подготовки ИЕ к вводу в БЗ АСТПП графической, аудио, видео и мультимедиа информации необходимы также специальные устройства периферийной техники типа дигитайзеров, координатноизмерительных машин, цифровых видеокамер, цифровых микрофонов, цифровых копиров, сканеров и т.п. Основные технические характеристики этих устройств определяют в зависимости от объёма ИЕ, подлежащих оцифровке, и требуемого качества такой информации.

Требования к информационной и программной совместимости.

Для обеспечения информационной и программной совместимости ИЕ в состав программного обеспечения БЗ АСТПП должны входить просмотрщики всех типов файлов, которые включены в ИЕ. Для архивирования файлов ИЕ должны использоваться архиваторы, интегрированные с действующим операционным программным обеспечением. Для совершенствования БЗ АСТПП должна применяться лицензионная СУБД VisualFoxPro версии 5.0 и выше. Защита ИЕ и ПО БЗ АСТПП должна осуществляться с использованием общих средств ЛВС.

Требования к маркировке и упаковке.

Электронные носители, на которых размещена БЗ АСТПП, должны быть промаркированы следующим образом:

В случае размещения БЗ АСТПП на лазерных дисках - ЛД они помещаются в стандартные пакеты или обычные пластмассовые коробки для ЛД. В случае размещения БЗ АСТПП на магнитных носителях информации они должны быть дополнительно защищены с помощью фольги и/или помещены в металлические контейнеры.

Требования к транспортированию и хранению.

При транспортировке следует избегать резких толчков и ударов, приводящих к физическому разрушению электронных носителей информации. Контрольные копии БЗ АСТПП, размещённые на автономном жёстком магнитном диске и лазерных компакт дисках должны храниться в отдельных железных шкафах при комнатной температуре (20о±5оС).

Специальные требования.

В состав программной документации должны входить: Формуляр, Описание применения, Руководство системного программиста, Руководство пользователя (оператора), Спецификация, Ведомость держателей подлинников, Ведомость эксплуатационных документов. Состав программной документации уточняется на стадии «Технический проект».

Технико-экономические показатели

Внедрение БЗ АСТПП позволит условно высвободить значительное число ИТР (свыше 20 человек), позволит повысить производительность труда в 1,2 раза, сократит сроки подготовки производства в 1,4 раза, повысит надежность в 1,2 раза. Экономический эффект от реализации БЗ АСТПП составит более 6 млн. руб. в год.

Для БЗ АСТПП должна быть использована СУБД Visual FoxPro, которая удачно сочетает относительную простоту ее применения и многообразие возможностей.

Visual FoxPro - мощная реляционная система управления базами данных, которая, в настоящее время, является одной из самых быстродействующих систем.

Основные преимущества Visual FoxPro по сравнению с аналогичными программными продуктами:

• Высокий уровень объектной модели.

• Высокая скорость обработки данных.

• Интеграция объектно-ориентированного языка программирования с Xbase и SQL.

• Продолжает поддерживать стандартное процедурное программирование Xbase, однако новые расширения языка дают пользователям мощность и гибкость объектно-ориентированного программирования, что предопределяет всю логику и методику разработки прикладной программы.

• Многоплатформенность. Создание приложений на различных платформах (Windows, Macintosh и т.д.).

• Обеспечение возможности быстрой разработки прикладной программы.

• Обеспечение полного набора средств управления событиями.

• Обеспечение мощного набора инструментальных средств программиста.

• Обеспечение полной интеграции в семейство прикладных программ Microsoft.

• Обеспечение полной поддержки OLE, что облегчает взаимодействие с другим программным обеспечением в среде Windows.

• Совместимость с ранее разработанным программным обеспечением в среде FoxPro.

Основное назначение Visual FoxPro: создание приложений масштаба предприятия.

Стадии и этапы разработки

Перечень стадий, этапов работ и сроки их выполнения представлен в табл.1.

Таблица 1.

Перечень стадий и этапов работ.                                                                                

Стадии

 

Этапы работ

Сроки выполнения

Исполнитель

1. Разработка технического задания

1.1. Разработка, согласование и утверждение технического задания.

01.2013

спец.подразд.

2. Разработка структуры БЗ АСТПП, составление спецификации

2.1. Разработка структуры БЗ АСТПП и определение поисковых параметров.

2.2. Составление спецификации.

03.2013

 

05.2013

спец.подразд.

3. Разработка программного обеспечения

3.1. Разработка программного обеспечения ввода исходных данных и выдачи диагностических сообщений при контроле правильности ввода.

3.2. Разработка программного обеспечения по поиску ИЕ.

3.3. Разработка программного обеспечения по выводу ИЕ.

11.2013

 

 

12.2013

 

01.2014

 

спец.подразд.

4. Подготовка эксплуатационной документации, заполнение БЗ АСТПП

4.1. Наполнение БЗ АСТПП ИЕ.

4.2. Подготовка персонала для работы с БЗ АСТПП и передача в опытную эксплуатацию.

02.2014

04.2014

спец.подразд.

 

Разработка и внедрение БЗ АСТПП осуществляется в 4 стадии:

·           разработка ТЗ на создание БЗ АСТПП;

·           разработка структуры БЗ АСТПП, составление спецификации;

·           разработка программного обеспечения;

·           подготовка эксплуатационной документации, заполнение БЗ АСТПП.

Порядок контроля и приёмки

Виды испытаний и общие требования к приемке работы указаны в «Программе и методике испытаний» [6]. Предварительный состав программной документации, представляемый по завершению разработки, был приведен выше. Окончательный состав определяется на этапе: «Технический проект».

Литература

1.  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР. Единая система программной документации. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ. ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ. ГОСТ 19.201—78 (CT СЭВ 1627—79).

2.  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР. ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ. Термины и определения. ГОСТ 34.003-90. Статья 1.1.

3.  КОНЦЕПЦИЯ создания базы знаний по автоматизации технологической подготовки производства. 737.0.85101–11 92. Федеральное космическое агентство. Федеральное государственное унитарное предприятие «ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОСМИЧЕСКИЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР имени М.В. Хруничева». Министерство образования и науки РФ. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «МАТИ» – РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени К. Э. Циолковского. Кафедра «Технологии интегрированных автоматизированных систем» -М. 2012. Носитель данных – компакт диск. Листов 50.

4.  ПРОЕКТ: Создание автоматизированной системы технологической подготовки компьютеризированного сертифицированного производства ракетно-космической техники. Подпроект: Компоненты АСТП КСП РКТ. Раздел: Разрабатываемые модули. Подраздел: Разработка элементов системы технологического мониторинга подготовки производства. Часть: Рабочая документация. ОТЧЕТ о результатах анализа деятельности РКЗ ГКНПЦ имени М. В. Хруничева по внедрению информационных технологий. Дополнительное соглашение № 6 к договору № ВБ3-04 от 01.07.2004 г. 737.0.85101-21 91 54-1. Федеральное агентство по образованию. Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «МАТИ» – РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени К.Э. Циолковского. Кафедра «Технологии интегрированных автоматизированных систем». Федеральное космическое агентство. Федеральное государственное унитарное предприятие: «ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОСМИЧЕСКИЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР имени М.В. ХРУНИЧЕВА». –М. 2010 г. Носитель данных – компакт диск. Листов 208

5.  ГОСТ Р 51188–89 Испытания программных средств на наличие компьютерных вирусов. Типовое руководство.

6.  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР. Единая система программной документации. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ. ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ. ГОСТ 19.301-79 (СТ СЭВ 3747-82).