Обеспечение преемственности конструкторских решений при разработке

бортовой радиоэлектронной аппаратуры

И.Н. Куренков,
ассист., artemis@aics.ru,
Е.Е. Лунева,
ассист., lee@aics.ru,
Э.С.Аметова,
 прогр., evelinaametova@gmail.com,
С.Г. Цапко,
доц., к.т.н., serg@aics.ru,
ТПУ, г. Томск

В данной работе разработана модель обеспечения преемственности конструкторских решений, которая при разработке бортовой радиоэлектронной аппаратуры позволяет выявить потенциально опасные конструкторские решения и вовремя принять решения об их доработке или запрете использования в текущих и новых проектах. Описана реализация преемственности конструкторских решений при разработке бортовой радиоэлектронной аппаратуры с использованием PLM-системы Enovia Smarteam, что позволяет не только обнаруживать потенциально опасные конструкторские решения, но и в дальнейшем оценивать степень этой опасности.

 

In this paper we developed a model to ensure continuity of design solutions, which in developing onboard avionics identifies potentially dangerous design solutions on time and to make decisions about their improvement or prohibition of the use of current and new projects. The realization of continuity in the development of design solutions, onboard avionics with the use of PLM-systems Enovia Smarteam, which allows not only to detect potentially dangerous design decisions, but will continue to evaluate the degree of danger.

Введение

Одной из мер повышения качества проектирования и разработки бортовой радиоэлектронной аппаратурой (далее бортовая РЭА) является повторное использование ранее спроектированных и испытанных конструкторских решений. Под такими конструкторскими решениями понимаются комплексы, сборочные единицы, детали [1]. Конструкторские решения могут быть использованы без изменений, т. е. так, как они были разработаны, однако значительная часть используемых конструкторских решений представляет собой либо модификацию конструкторских решений, успешно примененных в других проектах, либо модификацию унифицированных ранее конструкторских решений. Отслеживание использования отдельных конструкторских решений в различных проектах по разработке бортовой РЭА позволяет вовремя принять решение о замене, аннулировании, повторном использовании конструкторского решения во всех выполняемых проектах. Единая связанная структура применяемых конструкторских решений при разработке бортовой радиоэлектронной аппаратуры представляет собой сложный объект, требующий математических и теоретико-множественных методов исследования и последующего создания программных средств автоматизации и поддержки жизненного цикла разработки бортовой радиоэлектронной аппаратуры.

В данной статье описывается разработанная авторами модель обеспечения преемственности конструкторских решений при разработке бортовой радиоэлектронной аппаратуры, а также рассматривается реализация поддержки жизненного цикла бортовой радиоэлектронной аппаратуры на основе данной модели обеспечения преемственности на базе PLM-системы Enovia Smarteam. Основой разработки модели преемственности являются работы [2-4], которые описывают теоретико-множественные методы решения задач, относящихся к другой предметной области.

1. Модель обеспечения преемственности конструкторских решений при разработке бортовой  радиоэлектронной аппаратуры

Повторное использование конструкторских решений может проходить в двух направлениях:

1. Применение успешных конструкторских решений, разработанных в рамках одного проекта, в других подобных проектах. В этом случае об этих конструкторских решениях осведомлены только участники данных проектов.

2. Унификация успешных конструкторских решений и ведение базы этих решений. В этом случае об этих конструкторских решениях осведомлены сотрудники вне зависимости от того, в каких проектах они участвуют. Для реализации этого варианта необходимо создание справочников унифицированных конструкторских решений.

Тем не менее, при реализации преемственности конструкторских решений в процессе разработки бортовой РЭА следует учитывать оба указанных выше направления.

Ниже приведена модель обеспечения преемственности конструкторских решений. Неотъемлемой частью разработанной модели являются взаимосвязи конструкторских решений между собой.

Задан массив конструкторских решений , где  – это i-ое конструкторское решение массива, , общее число конструкторских решений  в массиве.

Структура  конструкторского решения  представляет собой упорядоченный набор атрибутов , где  – информационные атрибуты i-го конструкторского решения (такие как название, разработчик, дата разработки, проект, в котором было разработано решение  и другие), а  – специальный атрибут для связи с другим конструкторским решением из массива .

Каждое конструкторское решение  может быть связано с произвольным числом других конструкторских решений, а атрибут  является ссылкой в специальном формате, представляющей собой множество пар <идентификатор конструкторского решения, тип ссылки>. Конструкторские решения множества  упорядочены по возрастанию даты разработки, которая является одним из информационных атрибутов.

Между конструкторскими решениями  существует система связей, , где  - связь конструкторского решения  с конструкторским решением .

, то есть  принимают значения из множества типов связей, причем:

 тогда и только тогда, когда конструкторское решение  не ссылается ни на какое другое конструкторское решение, то есть разработано «с нуля». Таким образом,  – «нулевая связь». Так как для конструкторского решения наличие ссылки на самого себя невозможно, то , для .

 тогда и только тогда, когда конструкторское решение  является точной копией унифицированного конструкторского решения . То есть  – «связь, копирующая унифицированное решение».

 тогда и только тогда, когда конструкторское решение  является модификацией унифицированного конструкторского решения . То есть  – «связь, модифицирующая унифицированное решение».

 тогда и только тогда, когда конструкторское решение  является точной копией другого (неунифицированного) конструкторского решения. То есть  – «связь, копирующая другое конструкторское решение».

 тогда и только тогда, когда конструкторское решение  является модификацией другого (неунифицированного) конструкторского решения . То есть  – «связь, модифицирующая другое конструкторское решение».

Кроме классификации взаимосвязей конструкторских решений введем классификацию конструкторских решений по степени их отработки. Для этого требуется ввести понятие конструктивная недоработка (далее недоработка), под которой понимается любая ошибка, допущенная при проектировании конструкторского решения, которая приводит к потере функциональных свойств данного конструкторского решения.

Задана функция , ставящая в соответствие каждому элементу из множества  элемент множества . , где:

– аннулированное конструкторское решение, по любой причине;

 – конструкторское решение, в котором обнаружена конструктивная недоработка;

Если при разработке бортовой радиоэлектронной аппаратуры используется ранее разработанное конструкторское решение или его модификация и сохраняются данные о преемственности конструкторских решений, то можно оценить вероятность того, скажутся ли не выявленные при испытаниях недоработки одного конструкторского решения на связанных с ним других конструкторских решениях. Перед тем как оценить вероятность этого влияния, следует выявить «потенциально опасные» [2] конструкторские решения.

Выделим  – подмножества множества  и  – систему критериев. Каждый из критериев ,  представляет собой предикат, аргументами которого являются: множество конструкторских решений , матрица связей  и числа , задающие связь конструкторского решения  с конструкторским решением .

Конструкторское решение  является потенциально-опасным и принадлежит  тогда и только тогда, когда оно удовлетворяет критерию : , где                        (2)

Далее приводится описание разработанных критериев, которые позволяют выявить потенциально опасные конструкторские решения.

Критерий 1. Если какое-либо конструкторское решение (унифицированное или другое) аннулировано,

то потенциально опасными становятся все его копии, т. е. конструкторские решения, полученные

как копии от исходного конструкторского решения.

Критерий 2. Если в каком-либо конструкторском решении (унифицированном или другом) выявлены конструкционные недоработки, то потенциально опасными становятся все его копии.

Критерий 3. Если в каком-либо конструкторском решении (унифицированном или другом) выявлены конструкционные недоработки, то потенциально опасными становятся все его модификации, т. е. конструкторские решения, полученные как модификации от исходного конструкторского решения.

Критерий 4. Если какое-либо конструкторское решение (унифицированное или другое) аннулировано, то потенциально опасными становятся все его модификации, т. е. конструкторские решения, полученные как модификации от исходного конструкторского решения

Дальнейшие исследования в данной области связаны с разработкой модели обеспечения преемственности конструкторских решений и методики оценки степени потенциальной опасности использования исходного конструкторского решения и его модификаций при выявлении недоработок в исходном конструкторском решении. 

2. Реализация механизма обеспечения преемственности конструкторских решений при разработке бортовой радиоэлектронной аппаратуры с использованием PLM-системы Enovia SmarTeam

Реализация механизма обеспечения преемственности конструкторских решений в процессе разработки бортовой радиоэлектронной аппаратуры с использованием PLM-системы Enovia SmarTeam выполнена в рамках выполнения проекта организации единого информационного пространства на приборостроительном предприятии. Работа выполнена в порядке реализации постановления Правительства РФ от  09.04.2010 №218 договор №13.G25.31.0017, и договора №2148 от 05.07.2010 г.  ТГУ с ОАО "ИСС" им. акад. Решетнева. Выявление «потенциально опасных» конструкторских решений было реализовано с использованием механизмов справочников и версионности документов. Рассмотрим пример, когда конструкторским решением является сборочная единица [1], т. к. обеспечение преемственности других видов конструкторских решений осуществляется по той же методике.

Наиболее значимыми сущностями PLM-системы Enovia SmarTeam являются сущности, представляющие проект, создаваемые при проектировании изделия документы, а также сущности, которые представляют элементы структуры изделия (Items).Типовая работа по проектированию бортовой радиоэлектронной аппаратуры выполняется в автоматизированных системах электрического и механического проектирования (далее САПР) [3-6]. Преемственность использования сборочных единиц можно отслеживать посредством создания новых версий САПР документов. Однако, учитывая, что данные о структуре изделия содержит не только документ, полученный в САПР, но и некоторые другие конструкторские документы, такие как результаты испытаний, ведомость покупных изделий, спецификация и пр., отслеживание повторного использования конструкторских решений было реализовано через сущности – элементы структуры изделия (Items). Это позволило объединить множество документов, характеризующих один объект структуры изделия, и комплексно отслеживать модификации по соответствующему элементу структуры изделия.

Подобная организация данных позволяет, в соответствии с разработанной моделью обеспечения преемственности конструкторских решений при разработке бортовой радиоэлектронной аппаратуры, выявлять «потенциально опасные» конструкторские решения в соответствии с разработанными критериями 1–4. Посредством механизмов построения «нисходящих» и «восходящих» деревьев PLM-системы Enovia Smarteam выявляются конструкторские решения, которые были получены как копия, с учетом разработанных критериев 1–4. Реализация преемственности конструкторских решений при разработке бортовой радиоэлектронной аппаратуры с использованием PLM-системы Enovia Smarteam представляет собой основу не только для обнаружения потенциально опасных конструкторских решений, но и для оценивания степени этой опасности.

Заключение

1.      В данной работе показано, что повторное использование ранее разработанных успешных или унифицированных конструкторских решений позволяет повысить качество разработки бортовой радиоэлектронной аппаратуры.

2.      Разработана модель обеспечения преемственности конструкторских решений, которая при разработке бортовой радиоэлектронной аппаратуры позволяет выявить потенциально опасные конструкторские решения и вовремя принять решения об их доработке или запрете использования в текущих и новых проектах.

3.      Описана реализация преемственности конструкторских решений при разработке бортовой радиоэлектронной аппаратуры с использованием PLM-системы Enovia Smarteam, что позволяет не только обнаруживать потенциально опасные конструкторские решения, но и в дальнейшем оценивать степень этой опасности.

Литература

1.      ГОСТ 2.101-68 Виды изделий.

2.      Масюк М.А. Анализ и визуализация взаимосвязей нормативно-правовых документов. Электронный ресурс, режим доступа http://dlib.rsl.ru/01005003572 - 24.04.2012

3.      Шевелев Ю.П. Высшая математика. Дискретная математика. Теория множеств. Булева алгебра (для автоматизированной технологии обучения) - Томск: ТУСУР, 1998. - 114 с.

4.      Гудков Д. Информационная поддержка изделия на всех этапах жизненного цикла. [Электронный ресурс]. – режим доступа: http://www.espotec.ru/art_info.htm.

5.      Фуфаев Э. В. Компьютерные технологии в приборостроении -  М.: Академия, 2009. - 334 с.

6.      Колобов Д.Ю., Комисаренко А.Л., Саломатина А.А. ИПИ-технологии в приборостроении – Спб.: СПбГУИТМО, 2008. – 88 с.