Интеграция данных о турбинах и турбинном оборудовании на
этапах проектирования
и эксплуатации
В.И. Брезгин,
доц., к.т.н., с.н.с.,vibr@list.ru,
М.А. Артюхина,
студ.,
УрФУ, г. Екатеринбург
Интеграция данных о
турбинах и турбинном оборудовании, входящих в состав паротурбинных установок
(ПТУ) необходима на всех этапах жизненного цикла (ЖЦ) ПТУ. Этапы проектирования
и производства большей части оборудования ПТУ, как правило, протекают на турбинных
заводах. Для интеграции данных, представленных в электронном виде, необходимо
наличие единого информационного пространства (ЕИП) предприятия. Управление данными
может быть организовано с помощью PDM или PLM-систем.
В настоящее время
организация коллективной работы на предприятиях энергомашиностроительного
комплекса России построена, как правило, на "общих папках" и, что
гораздо реже, на "FTP серверах". Рассмотрим, какие трудности
встречаются перед предприятиями при организации коллективной работы по такой
технологии.
"Общие папки" и "FTP серверы" представляют собой решение только для
локальных команд:
·
для
партнеров из других сетей или территориально разъединенных сотрудников
предприятия нет доступа;
·
нет
возможности управления доступом в соответствии с ролями для предотвращения
несанкционированного доступа, изменений/удалений;
·
нет
возможности распараллеливания работ.
Нет возможности полного контроля над данными:
·
ограничения
функции поиска;
·
проблема
дублирования данных;
·
нет
контроля над изменениями;
·
нет
функционала описания изменений, уведомлений;
·
нет
возможности работы со сложными и разнородными данными;
·
нет
интеграции с CAD-структурами данных, нет возможности передачи состава изделия и
конфигурации, нет визуализации;
·
нет
связи между разными типами данных (нормативная документация, маркетинг,
картинки, информация о закупках, CAD).
Незащищенный, разрозненный, недостаточный для поддержки
процесс разработки изделия:
·
нет
возможности назначения избирательного уровня доступа к проектам или доступа в
соответствии с ролью;
·
нет
возможности создания инженерного проекта/компонента, нет версионности данных;
·
нет
возможности группировать пользователей в "проектные команды" и
назначать им "роли";
·
нет
функционала уведомлений;
·
нет
функционала поддержки сложных связей между моделями и интеграции с CAD, нет
визуализации, слабые возможности инструмента поиска.
Неудобный для пользователя интерфейс усложняет
задачи получения корректной информации и отслеживания версионности.
Требует навыков в IT для установки и поддержки:
·
сложно
установить шифрование данных, наладить работу через средства защиты от
вторжения из сети Интернет (firewall'ы);
·
низкая
эффективность при обмене файлами, чем HTTP;
·
отсутствие
круглосуточной поддержки производителя, уязвимость для хакеров, беспомощность.
Иную картину можно
наблюдать, если организация коллективной работы строится на применении PDM или
PLM-систем. Последние представляют собой программное обеспечение для управления
контентом и процессами, позволяющее производить всеобъемлющее управление
данными об изделиях. При этом PDM/PLM – система является единым источником
информации, относящейся к изделию, и располагает возможностями контроля и
конфигурирования, необходимыми для совместной работы всего предприятия и его
партнеров.
PDM/PLM – система
обеспечивает полное определение характеристик цифрового продукта, в течение жизненного
цикла изделия PDM/PLM – система позволяет контролировать все данные о нем:
MCAD, ECAD, ПО, вычисления, иллюстрации, технические публикации. Это дает
возможность создать единое представление всего продукта.
С помощью PDM/PLM –
систем можно оптимизировать ключевые процессы разработки продукции, что способствует
выполнению намеченных бизнес-программ.
Многие современные
PDM/PLM – системы основываются на веб-архитектуре, благодаря чему появляется возможность
координировать работу территориально удаленных проектных групп. При этом
продукт можно легко расширять, включая дополнительные подразделения, процессы и
учетные записи.
Преимущества организации коллективной работы на базе PDM/PLM – системы:
·
эффективная
совместная работа сберегает время, затрачиваемое на разработку изделий;
·
благодаря
автоматизации процессов и соблюдению корпоративных стандартов снижается количество
ошибок;
·
предоставление
данных о продукции инженерам и технологам, ответственным за ее производство,
позволяет сократить брак и доработки;
·
инженеры
могут быстро находить и контролировать многочисленные варианты контента,
относящегося к цифровому продукту, что повышает эффективность работы
проектировщика;
·
все
сведения об изделии размещаются в едином защищенном хранилище, благодаря чему
устраняются ошибки, связанные с дублированием, неполнотой и ручным переносом данных;
·
уменьшается
количество систем и баз данных, которые надо поддерживать и администрировать,
что ведет к снижению совокупной стоимости владения и технологических рисков.
По данным ведущей
консалтинговой фирмы CIMdata, Inc. [1] применение PLM-системы дает предприятию
следующие преимущества:
·
сокращение
сроков проведения изменений ~ на 40%;
·
сокращение
сроков подготовки опытных образцов на 15–30%;
·
сокращение
времени подготовки производства на 40%;
·
увеличение
производительности в проектировании на 25%;
·
уменьшение
времени разработки изделия ~ на 75%;
·
уменьшение
времени процессов согласования ~ на 80%;
·
значительное
уменьшение времени поиска необходимой информации.
На рис. 1
представлена компоновка ПТУ на базе турбины К-110-1,6 конденсационного типа.
Для наглядности некоторым конструктивным элементам установлено свойство
"прозрачности".
рис. 1
Компоновка ПТУ-110-1.6
Компоновка ПТУ –
продукт коллективного труда конструкторского бюро (КБ) турбинного завода. В проектировании
ПТУ принимает участие несколько сотен инженеров-конструкторов. Использование
PDM/PLM-системы позволяет вести проектирование ПТУ с использованием единой
цифровой модели. Любые изменения в модели вызывают процедуру синхронизации
(признак связанности и синхронизированности модели, расположенной на сервере
PDM/PLM-системы и рабочем сеансе инженера-конструктора присутствует в верхнем
правом углу рис. 1). В настоящей работе в качестве PLM-системы использовалась
система Windchill ProductPoint комании PTC.
Степень подробности
описания каждого элемента ПТУ различна для разных специалистов. Например, при
проектировании компоновки оборудования ПТУ все элементы оборудования
представлены твердотельными моделями, повторяющими внешний вид и габариты оборудования,
имеющими одинаковые с проектируемыми элементами массу, положение центра тяжести,
координаты присоединительных элементов. Однако внутреннее устройство оборудования
при проектировании компоновки ПТУ не учитывается, что позволяет уменьшить
размер файла сборки.
Инженер-конструктор
технологической подсистемы "Конденсационная установка", входящей в
состав ПТУ, имеет возможность детальной проработки элементов, входящих в ее
состав (конденсатор, конденсатные насосы, эжекторы и др.), используя единое
цифровое описание. На рис. 2 представлена модель конденсационной установки на
базе конденсатора КГ-12000-III, входящего в состав описываемой ПТУ.
Проектирование
конструкции конденсатора в среде PLM-системы позволяет поддерживать актуальность
цифровых моделей оборудования в реальном времени. Система управления версиями,
входящая в состав PLM-системы, позволяет хранить несколько версий одного и того
же документа (модели), при необходимости, возвращаться к более ранним версиям,
определять, кто и когда сделал то или иное изменение и многое другое.
Система управления
версиями Windchill ProductPoint
использует централизованную модель, когда имеется единое хранилище документов,
управляемое специальным сервером, который и выполняет бо́льшую
часть функций по управлению версиями. Пользователь, работающий с документами,
должен сначала получить нужную ему версию документа из хранилища; при этом
создаётся локальная копия документа, т. н. "рабочая копия".
Может быть получена последняя версия или любая из предыдущих, которая может
быть выбрана по номеру версии или дате создания, иногда и по другим признакам.
После того, как в документ внесены нужные изменения, новая версия помещается в
хранилище. В отличие от простого сохранения файла, предыдущая версия не
стирается, а тоже остаётся в хранилище и может быть оттуда получена в любое
время.
Интеграция данных,
порождаемых на постпроизводственных этапах ЖЦ оборудования ПТУ (монтаж,
эксплуатация, обслуживание и ремонт, др.) с данными этапов проектирования и
производства в рамках ЕИП турбинного завода невозможна, поскольку на этих
этапах ЖЦ задействовано значительное число предприятий, не входящих в состав
турбинного завода. В этом случае интеграция данных может происходить в рамках
виртуального предприятия. Виртуальное предприятие (ВП) – это такое предприятие,
которое создается из различных предприятий на контрактной основе, не имеет
единой юридической организационной структуры, но обладает единой информационной
структурой с целью создания и использования компьютерной поддержки жизненного
цикла конкретного изделия [2].
рис. 2 Конденсационная
установка на базе конденсатора КГ-12000-III
Виртуальное
предприятие создается путем отбора требующихся организационно-технологических ресурсов
от различных предприятий и их интеграции с помощью компьютерной сети Internet в
гибкую и динамическую структуру, приспособленную для скорейшего выпуска новой
продукции и ее оперативной поставки на рынок.
Создание такой единой
открытой организационно-производственной структуры, объединяющей различные предприятия
вокруг процессов, осуществляемых на этапах жизненного цикла изделия, приводит к
тому, что границы между взаимодействующими предприятиями становятся прозрачными
и подвижными.
С практической точки
зрения виртуальное предприятие - есть сеть свободно взаимодействующих организаций
(их подразделений), находящихся в различных местах. Эти организации участвуют в
разработке совместных проектов (или ряда взаимосвязанных проектов), находясь
между собой в отношениях партнерства, сотрудничества или кооперации.
В качестве базовой
технологии при разработке системы непрерывной информационной поддержки ЖЦ ПТУ
следует использовать интернет-технологии. При этом рекомендуется не забывать
как о ее достоинствах, так и о недостатках.
К преимуществам
интернет – технологий следует отнести факт, что корпоративная сеть Intranet -
прекрасная платформа для публикации информации внутри предприятия. Web-броузер
доступен практически для любой клиентской системы, web-серверы не требуют
аппаратных средств такой большой мощности (быстродействия процессора и емкости
жесткого диска), как, например, классические пакеты для групповой работы типа
Lotus Domino. Рынок ПО для web-серверов характеризуется высоким уровнем конкуренции
- пользователи не привязаны к одному поставщику. Тем не менее программы
прекрасно взаимодействуют. Технология Web обладает свойством наращиваемости и
может использоваться в региональных вычислительных сетях. Новые средства
авторской разработки в комплексе прикладных программ для настольных ПК
облегчают новичкам создание HTML-страниц для web-серверов.
Современные
веб-ориентированные PLM-системы типа Windchill ProductPoint
позволяют рассматривать их как решения в области управления информационными потоками
на базе Интернет/Интранет технологий в рамках ВП. В этом контексте основное
внимание уделяется корпоративным порталам[1], как средству организации
эффективных схем управления информацией. Корпоративные порталы доказали свою
эффективность в работе с информацией как на уровне обычного предприятия, так и
в рамках виртуального предприятия.
Для предприятия,
представляющего собой организационную структуру для обеспечения информационной
поддержки изделия, в первую очередь пользователями портала являются сотрудники
этого виртуального предприятия. Однако кроме них пользователями Корпоративного
Портала могут быть и лица, находящиеся за пределами его - партнеры, клиенты и
другие. На рис. 3 представлена схема функционирования корпоративного портала.
Назначение
корпоративного портала заключается в обеспечении следующих возможностей:
·
Предоставление
внешним и внутренним пользователям возможности доступа ко всем корпоративным
данным и приложениям, необходимым им в работе из единой точки входа. В качестве
пользователей в первую очередь следует рассматривать персонал виртуального
предприятия.
·
Обеспечение
персонификации доступа и представления информации для эффективного использования
разнородных данных.
·
Обеспечение
высокой степени интеграции при осуществлении взаимодействий между организациями,
входящими в состав виртуального предприятия.
·
Обеспечение
всем пользователям, в том числе мобильным, полноценного доступа к информационным
ресурсам виртуального предприятия 24 часа в сутки независимо от их места пребывания.
рис. 3 Корпоративный портал – средство организации
управления информацией
Основная задача
корпоративного портала – создание и поддержка единой интегрированной среды для
ежедневной работы сотрудников виртуального предприятия с корпоративными
ресурсами и информационными ресурсами Интернет. Одним из наиболее важных
вопросов функционирования портала является обеспечение высокой надежности, с
тем, чтобы функциональность портала не нарушалась как в период планового
профилактического обслуживания, так и в случае аварии. Для этого могут быть
применены различные архитектурные решения, например кластерная конфигурация или
наличие зеркальных серверов.
При создании
корпоративного портала очень важное значение приобретают вопросы безопасности.
Права доступа сотрудников при входе в портал определяют набор сервисов и
информации, которыми сотрудник будет пользоваться. Пользователь портала может
настроить свойства доступных ему сервисов и внешнее оформление страниц портала.
PLM-система
Windchill ProductPoint,
будучи изначально веб-ориентированной, может быть использована как основа для
организации взаимодействия на постпроизводственных этапах ЖЦ оборудования ПТУ в
рамках ВП. Персонал турбинного завода, монтажной организации, электростанции,
ремонтных и сервисных подразделений управляющих и обслуживающих компаний,
пользуясь предоставленными правами, получит доступ к актуальной технической
документации по оборудованию ПТУ, ему будет предоставлена возможность задать
вопрос эксперту в конкретной области, результаты анализа состояния оборудования
в процессе его эксплуатации и ремонта станут доступны производителю. На рис. 4,
в качестве примера, представлено окно домашней страницы сервера Windchill ProductPoint.
Вопросы интеграции
данных этапов проектирования, производства и эксплуатации оборудования ПТУ становятся
актуальными в современных условиях, когда турбины стали проектироваться и
производиться по индивидуальным заказам. Решение этих вопросов позволяет
повысить эффективность эксплуатации оборудования ПТУ для электростанций и
укрепить конкурентоспособность турбинных заводов.
рис. 4 Домашняя страница сервера
Windchill ProductPoint
Литература
1.
http://pro-technologies.ru/product/Windchill?PHPSESSID=49afbf594847166761e5fbc37f43da57