Модель компактного
интеллектуального производства систем управления космическими летательными
аппаратами
В.Н.
Бойкачев,
к.т.н., с.н.с., дир.,
techcom.space@gmail.com,
lisalira@yandex.ru,
АНО "НТИЦ "ТЕХКОМ", г. Москва
Назначение модели: Модель компактного интеллектуального
производства систем управления космическими летательными аппаратами
предназначена для описания бизнес процессов:
v
научных
исследований;
v
конструкторской
и технологической подготовки производства;
v
информационного
сопровождения и управления созданием указанных изделий ракетно-космической
техники на всех стадиях жизненного цикла.
Границы моделирования: Охватывает основные
бизнес процессы научных исследований, конструкторской, технологической
подготовки и управления компактным интеллектуальным производством (КИП) систем
управления (СУ) космических летательных аппаратов (КЛА).
Точка зрения: Модель учитывает
точку зрения директора АНО "НТИЦ "ТЕХКОМ".
Временной фрейм: (КАК-ЕСТЬ).
Статус: Рабочая версия.
Цель: Целью создания
модели является описание бизнес процессов научных исследований,
конструкторской, технологической подготовки и управления компактным
интеллектуальным производством систем управления космическими летательными
аппаратами на всех стадиях жизненного цикла.
Источники: устав и организационно-методические
документы Автономной некоммерческой организации "Научно-технический
инновационный центр "ТЕХКОМ", г. Москва.
Имя автора: Бойкачев
Владислав Наумович.
Дата создания: 12.09.2012.
Дата последней
ревизии системы:
13.09.2012.
Дата последней ревизии
пользователя:
13.09.2012.
Создание
компьютеризированных интегрированных производств и её высшей формы - компактных
интеллектуальных сертифицированных производств в настоящее время является
весьма актуальной задачей. Для ее решения предназначена международная программа
ICAM (Integrated Computer Aided Manufacturing). Программа
направлена на увеличение производительности в промышленности посредством
повсеместного внедрения компьютерных технологий. Подход, лежащий в основе
программы ICAM, заключается в разработке структурных методов, способствующих
применению компьютерных технологий в промышленном производстве, и использовании
этих методов для лучшего понимания путей повышения эффективности производства.
В рамках программы ICAM выработана методология IDEF (ICAM Definition),
позволяющая проводить исследование характеристик промышленного производства.
Методология моделирования основана на графическом представлении
производственных систем. Модель позволяет описать архитектуру среды
моделируемой системы. Эта среда включает системы научных исследований,
проектирования, организации и/или технологии, которые должны работать совместно
для достижения общей цели научно-производственной среды или системы. В основе
блочной модели лежит методология SADT (Structured Analysis and Design
Technique), разработанная в начале семидесятых годов
прошлого столетия. Основные элементы этой методологии, использованные в
программе ICAM, позже получили название IDEF0. Результатом применения
методологии IDEF0 является модель. Модель состоит из диаграмм, фрагментов
текста и словаря, которые имеют ссылки друг на друга. Диаграммы - главные
компоненты модели. На диаграммах все функции производственной системы и
интерфейсы представлены как блоки (функции) и дуги (интерфейсы).
Модель
IDEF0 представляет собой серию диаграмм с сопроводительной документацией,
разбивающих сложный процесс на составные части. Первоначальная диаграмма
является наиболее общим и абстрактным описанием всей системы. Она показывает
каждую основную составляющую системы в виде блока. Составляющие каждого из
основных блоков показаны в виде блоков на других диаграммах. Эти блоки могут
быть превращены в еще более подробные диаграммы, и так до тех пор, пока не будет достигнут требуемый уровень детализации. Эффективное
применение информационных технологий возможно лишь при переходе от методов
объектного управления предприятием к методам процессного управления,
регламентированного ГОСТ Р ИСО 9001 - 2001 и ГОСТ Р
ИСО 9004 - 2001, что неизбежно сопровождается реструктуризацией бизнес
процессов и требует больших капитальных вложений. Определение объемов,
очередности и сроков выполнения работ по полномасштабному внедрению
информационных технологий, с учетом требований стандартов по менеджменту
качества, является достаточно сложной проблемой, требующей принятия
продуманного ответственного и взвешенного решения. Для принятия его необходимо
располагать достоверной информацией об эффективности работы действующего
предприятия. Эту информацию предоставляют системы бизнес аналитики - BI (Business Intelligence). Системы
этого класса всегда подразумевают проведение глубокого предпроектного
обследования деятельности предприятия. Подобные комплексные обследования
предприятий являются сложными и существенно отличающимися от случая к случаю
задачами. Для решения подобных задач моделирования сложных систем существуют
хорошо проверенные на практике методологии и стандарты. К таким стандартам
относятся методологии семейства IDEF. С их помощью можно эффективно отображать
и анализировать модели деятельности широкого спектра сложных систем в различных
разрезах. При этом широта и глубина обследования процессов в системе
определяется самим разработчиком, что позволяет не перегружать создаваемую
модель излишними данными. В настоящее время самым распространенным является
стандарт IDEF0. Сформированная с учетом этого стандарта по системе AllFusion Process
Modeler контекстная диаграмма компактного
интеллектуального производства систем управления космическими летательными
аппаратами представлена на рис. 1.
Создание
и производство бортовой радиоэлектронной аппаратуры, бортового оборудования
космических аппаратов и станций, наземной и контрольно-диагностической
аппаратуры является текущим процессом автономной некоммерческой организации
«Научно-технический инновационный центр «ТЕХКОМ». Данный процесс сформировался
на протяжении более 20 лет со дня образования АНО "НТИЦ
"ТЕХКОМ". Финансы: Масса наличных и безналичных
финансовых средств, необходимых для создания и производства бортовой
радиоэлектронной аппаратуры, бортового оборудования космических аппаратов и
станций, наземной и контрольно-диагностической аппаратуры. Поступление
финансовых ресурсов должно происходить в строгом соответствии со стратегическим
и годовым планами и распределяться между структурными подразделениями АНО
"НТИЦ "ТЕХКОМ" в зависимости от объемов и стоимости выполняемых
работ [1]. Материалы, полуфабрикаты, и покупные
изделия: материал - исходный предмет труда, потребляемый
для изготовления изделия; полуфабрикат - предмет труда,
подлежащий дальнейшей обработке на предприятии-потребителе; покупное
изделие - изделие, приобретаемое на стороне и применяемое как составная
часть продукции, выпускаемой предприятием-изготовителем. Данные ресурсы
должны поступать в строгом соответствии со стратегическим и годовым планами.
Составными частями бортовой радиоэлектронной аппаратуры, бортового
оборудования космических аппаратов и станций, наземной и
контрольно-диагностической аппаратуры могут быть детали, сборочные
единицы, узлы, агрегаты, изделия. К нормативно справочной информации (НСИ)
относятся организационно-распорядительная документация, отраслевые стандарты и
стандарты организации, а также другие нормативные и справочные документы и
информация, регламентирующие деятельность предприятия, его структурных подразделений.
Эта информация представлена как в виде бумажных, так и в виде электронных
документов. Отходы производства: стружка после механической
обработки деталей и детале-сборочных единиц, остатки
металла после раскроя материалов и полуфабрикатов на мерные заготовки, шлам
после электро-физико-химической обработки и тому
подобные непригодные к использованию отходы производства. Отходы производства
сортируются по видам материалов, упаковываются и передаются сторонним
предприятиям для утилизации и/или захоронения на специальных полигонах. Бортовая
радиоэлектронная аппаратура, бортовое оборудование космических аппаратов и
станций, наземная и контрольно-диагностическая аппаратура: составные
части системы управления космическими летательными аппаратами, подготовленные к
эксплуатации и/или выведенные на расчетные орбиты. Совокупность составных
частей (компонентов и сегментов) образует надежную систему управления
космическим летательным аппаратом. Организационная и
научно-производственная инфраструктура АНО "НТИЦ "ТЕХКОМ" представляет
собой организационную и научно-производственную систему, на базе которой
осуществляются научные исследования, проектирование, изготовление,
эксплуатация, ремонт и утилизация компонентов и сегментов систем управления
космическими летательными аппаратами. В эту систему входят все структурные
подразделения АНО "НТИЦ "ТЕХКОМ". Научно-техническая
документация (НТД) является результатом выполнения
научно-исследовательских работ, технической (конструкторско-технологической)
подготовки и управления компактным интеллектуальным производством систем
управления космическими летательными аппаратами. Формируется, как правило, в
электронном виде [2].
рис. 1. Контекстная
диаграмма компактного интеллектуального производства систем управления космическими
летательными аппаратами
Перспектива
развития России в начале XXI века в значительной степени определяется успехами
в возрождении машиностроительных отраслей промышленности и производства
наукоемкой продукции. В связи с этим становится актуальной
проблема создания компьютеризированных интегрированных производств (КИП) и
высшей стадии их развития - компактных интеллектуальных сертифицированных
производств (КИСП), в состав которых, в зависимости от номенклатуры изделий и
масштабов производства, должны входить высокопроизводительное штамповочное и
литейное оборудование, агрегатные станки (в том числе, с числовым программным
управлением) для размерной механической и электро-физико-химической
обработки, гибкие производственные модули (ГПМ), гибкие производственные
ячейки (ГПЯ), гибкие производственные комплексы (ГПК), робототехнические
комплексы (РТК), гибкие производственные системы (ГПС), другое интегрированное
высокопроизводительное оборудование и компьютеризированные системы, реализующие
CALS-технологии. Реструктуризация бизнес процессов и создание КИСП требуют
больших капитальных вложений. Определение объемов, очередности и сроков
выполнения работ по созданию КИСП является достаточно сложной проблемой,
требующей принятия продуманного ответственного и взвешенного решения. Для его
принятия необходимо располагать достоверной информацией об эффективности работы
действующей организации, для чего и предназначена данная функциональная модель
её работы.
На
рис. 2 представлена диаграмма нулевого уровня декомпозиции исследуемого
производства СУ КЛА в АНО "НТИЦ "ТЕХКОМ".
Бизнес
процессы управления этапами жизненного цикла создаваемых
компонентов и сегментов систем управления космическими летательными аппаратами
предназначены для координации работ всех структурных подразделений АНО
"НТИЦ "ТЕХКОМ". Эти бизнес процессы осуществляются
централизовано и учитывают результаты работ, выполняемых по кооперации.
Бизнес
процессы научных исследований, предшествуют стадии проектно-конструкторско-технологических работ. Выполняются
с целью реализации последних достижений науки и техники в области
миниатюризации, снижения массогабаритных показателей, повышения качества и
надёжности СУ КЛА. Выполняются для определения принципиальных
требований к проектируемой СУ КЛА в целом, требований к её компонентам и
сегментам, а также с целью формирования облика создаваемой системы [3].
Бизнес
процессы проектирования компонентов и сегментов СУ КЛА предназначены
для выполнения расчетно-проектных и опытно-конструкторско-технологических
работ по созданию систем управления космическими летательными аппаратами.
Применяются высокоэффективные передовые информационные и ИПИ-технологии
"сквозного" исследования-проектирования-изготовления летательных
аппаратов, предназначенные для выполнения расчетно-проектных и опытно-конструкторско-технологических работ по созданию
систем управления космическими летательными аппаратами. Применяются
высокоэффективные передовые информационные и ИПИ-технологии
"сквозного" исследования-проектирования-изготовления летательных
аппаратов [4].
рис. 2. Диаграмма
нулевого уровня декомпозиции исследуемого производства СУ КЛА в АНО "НТИЦ
"ТЕХКОМ"
Бизнес
процессы производства компонентов и сегментов СУ КЛА
предназначены для изготовления: бортовой радиоэлектронной аппаратуры, бортового
оборудования космических аппаратов и станций, наземной и
контрольно-диагностической аппаратуры. Указанные бизнес процессы базируются на
20 летнем опыте работы АНО "НТИЦ "ТЕХКОМ" и учитывают методы
отечественной и международной кооперации. Среди выполненных и выполняемых
проектов можно отметить такие, как: КА
"Фобос-Грунт" (было поставлено 150 приборов 42 типов, из которых 22
прибора - в лётном исполнении, включая БЦВМ, блок управления остронаправленной
антенной мирового уровня, 2 блока управления роботами-манипуляторами и другие
приборы); КА "Ямал-100" (запущен в 1999 г. с аппаратурой,
изготовленной АНО "НТИЦ "ТЕХКОМ", работает до сих пор); КА
"Ямал-200" (аппаратура успешно работает с 2003 г.); МКС (аппаратура, изготовленная АНО "НТИЦ "ТЕХКОМ",
работает с 1998 г. до сих пор); спутник нового поколения "Глонасс-К" (установлена отказоустойчивая
перепрограммируемая ЦВМ22. За время эксплуатации она
уже дважды перепрограммировалась под решение разных задач). В 2012 г.
начаты совместные работы с ФГУП "НПО им. С.А. Лавочкина" по созданию
РЭА для полётов к Луне (проекты "Луна-Глоб"
и "Луна-Ресурс"), а также КА "Гама-400" и "Спектр-РГ". По массогабаритным и функциональным
характеристикам аппаратура АНО "НТИЦ "ТЕХКОМ" превосходит
подобную продукцию конкурентов (приборостроительные предприятия Роскосмоса) в несколько раз. Аппаратура управления маршевой
ДУ КА "Фобос-Грунт", созданной на основе РБ "Фрегат", весит
около 9,5 кг против 300 кг на указанном РБ. Вся
выпускаемая аппаратура характеризуется высоким уровнем надёжности и
радиационной стойкости, которые обеспечивают длительные сроки активного
существования КА.
Бизнес
процессы эксплуатации, ремонта, утилизации предназначены для:
подготовки к старту, пуска, выведения на расчетную траекторию, эксплуатации и
утилизации СУ КЛА.
Годовые и оперативные планы: директивная планово-управляющая информация процессами научных
исследований, проектирования, технической подготовки производства,
изготовления, эксплуатации, ремонта и утилизации компонентов и сегментов СУ
КЛА. Данная информация является обязательной для выполнения всеми структурными
подразделениями АНО "НТИЦ "ТЕХКОМ."
Сообщения об отклонениях от планов выполнения бизнес
процессов формируются в электронном виде с целью принятия решений о характере
изменения управляющего воздействия.
Предложения по проведению НИОКР формируются, в
случае необходимости, с целью организации проведения дополнительных
научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ для принятия решений по
оптимизации элементов конструкции (повышению технологичности). Предложения
по изменению КД направлены на оптимизацию элементов конструкции с целью
повышения технологичности. При изготовлении компонентов и сегментов СУ КЛА
обнаруживаются ошибки, допущенные при проектировании. Для их исправления должны
быть выполнены работы по корректировке КД.
Предложения по совершенствованию производства компонентов
и сегментов СУ КЛА необходимы для улучшения и оптимизации работ, проводимых
при эксплуатации, ремонте и утилизации СУ КЛА. При проведении работ на стадиях
эксплуатации, ремонта и утилизации СУ КЛА выявляются дефекты, устранение
которых требует совершенствования производства.
Административно-экономическая группа предназначена для
выполнения работ по регистрации входной и выходной документации, распределения
работ по исполнителям с установлением конечных сроков выполнения, формирования планово-финансово-экономической документации (ПФЭД),
верификации и валидации выходной НТД и ПФЭД. В состав
административно-экономической группы входят: директор, председатель и члены
правления, бухгалтер, главный конструктор, главный технолог, главный контролер,
начальник производства.
Научно-исследовательская группа предназначена для
выполнения НИОКР, направленных на изыскание новых конструктивных решений и
экологически безопасных, ресурсо- и энергосберегающих
технологий, основанных на новейших достижениях науки и техники. В состав группы
входят специалисты высшей квалификации в области проектирования и производства
СУ КЛА.
Конструкторско-технологическая группа предназначена для
проведения работ по конструкторско-технологической подготовке производства, в
том числе, для участия в создании методик, программ проведения радио-электро испытаний, приемо-сдаточных испытаний.
Результатом работы группы является электронная КД на СУ КЛА и электронная
технологическая документация (ТД) её изготовления, в том числе комплекс
управляющих программ (УП) для всего спектра оборудования с ЧПУ.
Производственно-технологические участки АНО "НТИЦ
"ТЕХКОМ" предназначены для проведения научно-исследовательских работ
и изготовления компонентов и сегментов СУ КЛА. В состав участков входят: раскройно-штампо-заготовительный; механический;
гальванический; паяльно-сборочный;
контрольно-испытательный. Все участки оснащены технологическим
программно-управляемым оборудованием с ЧПУ.
В
состав эксплуатационной группы входят специалисты, которые
выполняют работы, связанные со сборкой и монтажом СУ КЛА, предстартовым
контролем, осуществлением пуска, выведением на заданную орбиту, эксплуатацией и
ремонтом КЛА. При выполнении работ привлекают ответственных исполнителей из
других структурных подразделений и филиалов АНО "НТИЦ "ТЕХКОМ".
Результаты НИОКР представляют собой отчетную
документацию, компьютерные модели, макетные и экспериментальные образцы
изделий, созданных в ходе выполнения научно-исследовательских и
опытно-конструкторских работ в области, определяющей концепцию построения и
облик создаваемых СУ КЛА. Формируются с широким применением вычислительной
техники.
К
конструкторской документации на компоненты и сегменты системы управления КЛА
относят графические и текстовые документы, которые в отдельности или в
совокупности определяют состав и устройство изделия и содержат необходимые
данные для его разработки или изготовления, контроля, приемки, эксплуатации и
ремонта (по ГОСТ 2.102-68). К технологической документации относят семейство
математических моделей, описывающих технологические процессы изготовления СУ
КЛА, а также набор управляющих программ для оборудования с ЧПУ, предназначенных
как для изготовления нестандартных средств технологического оснащения, так и
компонентов СУ КЛА.
Литература
1.
В.Д.
Костюков, А.И. Островерх. Совершенствование
бизнес-процессов // Информационные технологии в проектировании и производстве.
- 2007. №4. С. 77-85.
2.
Новые
взгляды в теории мироздания на основе объединения известных физических теорий.
А.В. Рысин, О.В. Рысин, В.Н. Бойкачев, И.К.
Никифоров. - М.: Техносфера, 2010. – 440 с.
3.
В.Д.
Костюков, А.И. Островерх, А.В. Воронцов, В.В.
Хоменко, А.В. Цырков. Предпроектное
обследование предприятий при внедрении ИПИ – технологий // Приборы+Автоматизация.
- 2008. №1 (91). - С. 42-51.
4.
В.Д.
Костюков, А.И. Островерх. Реструктуризация бизнес
процессов. Научное издание. Актуальные проблемы российской космонавтики /
Материалы XXXII академических чтений по космонавтике (Москва, 29 января - 1
февраля 2008 г.). Труды представлены в авторском исполнении. Под общей
редакцией А.К. Медведевой. - М.: 2008. С. 282-283.