Технические руководства на основе виртуальной реальности для сопровождения этапов полного

жизненного цикла промышленного продукта

А.С. Рябоконь,
инж. по АСУП,
ФГУП «Адмиралтейские верфи», г. Санкт – Петербург

Учебный Центр ФГУП «Адмиралтейские верфи» имеет большой опыт создания и применения в учебном процессе учебно-методических пособий и материалов, созданных на основе компьютерных технологий.

Применяемые дистанционный и интерактивный способы обучения, отвечая требованиям времени, позволяют значительно расширить возможности классического обучения. Основными целями развития методов обучения должны быть привлечение звукового и видео сопровождения при постоянном развитии интерактивности. Данные материалы являются частью формируемой на предприятии системы корпоративных знаний и, как правило, не связаны с этапами жизненного цикла конкретных промышленных объектов.

Направление интерактивных электронных технических руководств (ИЭТР) является для нас новым и перспективным, а для предприятия в целом - жизненно важным.

Ряд предприятий судостроительной отрасли РФ в рамках международного сотрудничества столкнулись при продаже своих кораблей с требованием соблюдения стандартов CALS-технологий применительно к технической документации поставляемой с кораблем, а также для информационной поддержки процессов технического обслуживания, материально-технического обеспечения, заказа запасных частей и ремонта в течение жизненного цикла корабля.

По прогнозам зарубежных специалистов после 2005 года на внешнем рынке невозможно будет продать судостроительную продукцию без документации соответствующей международным CALS-стандартам.

На мировом рынке в современных условиях поддержка полного жизненного цикла промышленного продукта является важной составляющей конкурентоспособности любого промышленного предприятия. Одной из ключевых составляющих технологий полного жизненного цикла промышленного продукта являются интерактивные электронные технические руководства (ИЭТР) по эксплуатации и техническому обслуживанию изделий. Заказчик в праве требовать от производителя сложных технических систем, предоставления услуг обучения персонала работе с данной системой на всех этапах их жизненного цикла.

Интерактивное электронное техническое руководство определяется следующими показателями:

· включает в себя всю информацию, относящуюся к области применения технического руководства;

· спроектировано для отображения на электронном дисплее;

· элементы данных в техническом руководстве логически взаимосвязаны так, что пользователь может быстро получить доступ к нужной информации;

· позволяет в интерактивном режиме предоставлять справочную и описательную информацию о проведении эксплуатационных и ремонтных процедур.

Интерактивное электронное техническое руководство содержит три основных компонента технической документации:

· техническое описание изделия, описывающее устройство, структуру и принципы работы изделия;

· технологии эксплуатации, обслуживания и ремонта изделия;

· инструкции по диагностике и поиску неисправностей.

· ИЭТР предназначено для решения следующих задач:

· обмен данными между потребителем и поставщиком;

· автоматизированный заказ материалов и запасных частей;

· планирование и учет проведения регламентных работ;

· диагностика оборудования и поиск неисправностей;

· обеспечение справочным материалом об устройстве и принципах работы изделия;

· обеспечение персонала справочными материалами необходимыми для эксплуатации изделия, выполнения регламентных работ и ремонта изделия, обеспечение информацией о технологии выполнения операций с изделием, потребности в необходимых инструментах и материалах, количестве и квалификации персонала;

· обучение персонала правилам эксплуатации, обслуживания и ремонта изделия.

Технологии и инструменты компании ParallelGraphics, одного из мировых лидеров в области трехмерной графики в Интернете, клиентами которой являются такие компании как Boeing, NASA, Ford, MAN Roland, Siemens и многие другие, позволяют эффективно решить обозначенную проблему. Они позволяют не только эффективно создавать ИЭТР на основе виртуальной реальности, проводить on-line тренинги и удаленную поддержку пользователей сложных технических систем, но и обеспечить экономическую безопасность предприятия при передаче потребителю подробнейшей технической информации об изделии из CAD/CAM/CAE систем, которая не должна попадать к конкурентам в виде, обеспечивающем легкое воспроизведение систем и изделий.

рис. 1 Принципиальная схема цикла разработки и применения ИЭТР.

Эти качества технологий определяются:

- очень сжатыми и оптимизированными форматами данных и процедур их обработки, которые при минимальном объеме информации позволяют детально описать сложные технические системы и объекты, быстро оперировать ими в трехмерной виртуальной реальности, а также быстро и при минимальных затратах трафика передавать эти данные по телекоммуникационным каналам связи;

- перевод в специализированный формат данных о изделии из CAD/CAM/CAE систем исключает возможность обратного переноса данных в CAD/CAM/CAE системы без существенной потери информации, что существенно затрудняет использование трехмерной модели изделия, поставляемой в составе ИЭТР для несанкционированного копирования.

Учебный Центр ФГУП «Адмиралтейские верфи» является эксклюзивными представителями компании ParallelGraphics в СЗ регионе РФ. Он также обладают опытом дистанционного консалтинга по целому ряду CAD/CAM/CAE систем и возможностями проводить его эффективно и с минимумом затрат для промышленных предприятий. Существует возможность обеспечить безопасность при удаленном доступе к информации ИЭТР. В результате, технологии виртуальной реальности, реализованные в виде ИЭТР компании ParallelGraphics, становятся доступными и отечественному товаропроизводителю.

Следует отметить, что существует большое количество технологий создания ИЭТР альтернативных предлагаемым. Однако далеко не все решения в области ИЭТР поддерживают, так называемый переменный viewpoint, т.е. возможность рассматривать изучаемый объект со всех возможных точек зрения непосредственно в процессе отработки сценария. Кроме того, инструментарий ParallelGraphics содержит мощное средство оптимизации модели, позволяющий значительно уменьшить размер рабочего *.wrl файла при минимуме потерь качества отображения.

Представляемый нами пример – руководство по штатной технической эксплуатации аппарата ДУК-С. Аппарат ДУК-С это устройство, предназначенное для удаления бытового мусора в мягких контейнерах из отсека прочного корпуса ПЛ. В настоящее время аппарат устанавливается на подводных лодках четвертого поколения БДПЛ проекта 636, а также на экспортных заказах проекта 877 ЭКМ, кроме того, может быть поставлен заказчику, как самостоятельное изделие. Аппарат ДУК-С не относится к изделиям повышенной сложности, однако неправильные действия личного состава при работе с ним могут привести к крайне тяжелым последствиям.

В настоящее время принятым стандартом проектирования является создание информационной модели изделия, основой которой является трехмерная модель, разработанная средствами CAD/CAM/PDM. Как правило, применительно к изделиям машиностроения это «твердотельная» параметрическая модель с иерархией сборки (см. рис.2). Информационная модель изделия является основным источником информации, необходимой для сопровождения этапов жизненного цикла объекта, в том числе и для создания ИЭТР.

При этом основной проблемой создания ИЭТР является упрощение и оптимизация модели. Под упрощением в данном случае понимается исключение из рассмотрения компонентов модели, которые являются лишними с точки зрения сценария ИЭТР, а под оптимизацией – упрощение геометрии модели с целью уменьшения объема рабочего файла ИЭТР. На рис. 3 представлен пример упрощения и оптимизации: слева кронштейн крепления внутренней крышки аппарата ДУК-С выполненный в САПР Компас-График, а справа он же в модели ИЭТР. Шпильки крепления кронштейна исключены из рассмотрения, как не несущие смысловой нагрузки в рамках сценария ИЭТР.

рис. 2 Фрагмент модели аппарата ДУК-С в системе КОМПАС-График.

рис. 3 Пример отображения модели объекта. Слева в САПР, справа в ИЭТР

При создании ИЭТР мы можем столкнуться с проблемой отсутствия трехмерной модели изделия в САПР. Рассматриваемый пример – аппарат ДУК-С разрабатывался около 20 лет назад, и проект существует только в виде бумажной документации. Таким образом, модель необходимо создавать, и правомерен вопрос о целесообразности, т.к. трудоемкость выполнения модели средствами САПР в разы перекрывает трудоемкость создания самого ИЭТР.

Опыт создания ИЭТР по технической эксплуатации аппарата ДУК-С показал, что трудоемкость моделирования изделия под задачу ИЭТР определяется главным образом сценарием ИЭТР, т.к. в модель не вносятся (или упрощаются) объекты, работа которых не рассматривается в смысловом содержании ИЭТР. Разумеется, созданная таким образом модель не может служить для решения задач не связанных с созданием технических руководств.

рис. 4 Фрагмент ИЭТР по технической эксплуатации аппарата ДУК-С

Области практического применения ИЭТР следующие:

- Руководства по техническому обслуживанию изделий.

- Моделирование последовательности действий персонала при ремонте изделия.

- Моделирование процесса сборки изделия при его изготовлении.

- Руководства по действию персонала в аварийных и нештатных ситуациях.

Следует отметить, что для практической реализации некоторых вариантов ИЭТР необходимо включение в модель элементов, не относящихся непосредственно к изделию. Например, при моделировании сборки изделия при изготовлении в процессе участвует технологическая оснастка, а при моделировании действий персонала в аварийных и нештатных ситуациях необходимы анимационные модели человека.

Технологии ИЭТР на основе виртуальной реальности могут эффективно применяться для разработки учебных пособий в системе внутрифирменного обучения, в учебном процессе в ВУЗах, ПУ, школах наряду с другими, традиционно применяемыми для этих целей учебными материалами.