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).