Тема №8: «Створення і використання технічних систем»

Мета: ознайомлення з моделлю розробки і використання технічних систем при одиничному, серійному і масовому виробництві, етапами і порядком проходження стадій розробки конструкторської документації та основними принципами сучасних інформаційних CALS-технологій підтримки створення і використання TS.

План

8.1. Етапи створення і використання TS

8.2. Сучасні інформаційні технології підтримки створення і використання

 

8.1. Етапи створення і використання TS

Тривалість і складність створення і використання технічної системи знаходиться в прямій залежності від складності самої TS. Досвід розробки сучасних складних систем показує, що створення TS у технічному і організаційному відношеннях вельми трудомісткий і багатоетапний процес, тривалість якого (з моменту виникнення ідеї створення системи до введення в експлуатацію хоча б одного екземпляра) коливається залежно від типу системи і обставин від двох до п'ятнадцяти років.

Основними діючими сторонами що беруть участь в розробці складної технічної системи, як правило, є: замовник, головний виконавець (розробник), його співвиконавці (субпідрядники), завод-виробник, будівельні, монтажні і випробувальні організації, а також організації, які обслуговують систему в період експлуатації і ті, що беруть участь в її ліквідації.

Замовник формулює вимоги до системи, затверджує проектну, технічну і кошторисну документацію, фінансує роботи, організовує випробування і експлуатацію технічної системи.

Головний виконавець – конструкторське бюро або проектний інститут є відповідальним за розробку всієї системи, створює проекти системи в цілому і найбільш істотних її частин, координує роботу співвиконавців. Співвиконавці – конструкторські бюро, інститути, підприємства виробники, виконують дослідження, проектування окремих елементів системи і виготовлення апаратури за замовленням головного виконавця. Будівельні, монтажні, випробувальні і експлуатаційні підприємства забезпечують монтаж, наладку, випробування і введення в експлуатацію окремих елементів системи і системи в цілому. Керівництво розробкою звичайно здійснюється генеральним конструктором системи і головними конструкторами її елементів. На стадії монтажу, наладки і введення в експлуатацію керівництво роботами зосереджується в руках головного інженера системи.

Конструктор, як для розробки так і для визначення можливості використання повинен знати в подробицях структуру всього «циклу життя» технічної системи і чинники, які на нього впливають. Весь «цикл життя» технічної системи складається з чотирьох етапів: створення, транспортування, використання за призначенням і ліквідації. Кожен з цих етапів містить цілий ряд стадій, операцій і прийомів, Розглянемо зміст, відносини і послідовність відповідних процесів.

Блок-схема (рис. 8.1) відображає за допомогою елементарних процесів етапи створення і використання технічної системи. Блок-схема і символи, що використовуються в ній, базуються на моделі типу «процес», описаної в розділі 2. При більш докладному обговоренні враховуватимемо вплив рівня складності технічної системи (табл. 6.2) і кількості екземплярів, що виготовляються. Це приводить до необхідності розділити технічні системи на три категорії, а саме:

1) технічні системи до третього рівня складності серійного виробництва;

2) технічні системи до третього рівня складності одиничного виготовлення;

3) технічні системи четвертого рівня складності (підприємства).

Доцільно спочатку дати загальну характеристику окремих процесів і зв’язків між ними. Більш повне визначення змісту процесів і включення їх у загальну структуру на початковій стадії було б скрутним і недоцільним.

На стадії підготовки до створення технічної системи встановлюється принципова можливість і доцільність створення технічної системи і складається технічне завдання для процесу проектування. Зміст процесу підготовки дуже залежить від вигляду і ступеня складності технічної системи, а також вимог, що пред'являються до неї.

Найважливіша частина процесу підготовки – пошукове дослідження. Метою його є оцінка реалізовуваності. У принципі, можуть проводитися пошукові дослідження двох видів:

1) дослідження перетворень в робочому процесі; наприклад, при підготовці до розробки будівлі повинні проводитися дослідження властивостей ґрунтів і умов їх залягання, а при підготовці до створення транспортної машини – дослідження характеристик потужності і вантажопідйомності:

2) дослідження з метою поліпшення властивостей технічної системи; при цьому аналізуються відповідні засоби відносно принципів роботи, структури, матеріалів, що використовуються, форми, якості поверхні, терміну служби і т.д.

При проведенні прикладних досліджень такого роду використовуються результати фундаментальних досліджень і практичний досвід вживання аналогічних систем. Важливим елементом досліджень є експеримент. У рамках пошукових досліджень іноді організовується дослідне виробництво. Результатом підготовчого процесу є постановка завдання, тобто перелік технічних вимог до технічної системи.

Стадія проектування охоплює всі операції конструкторських робіт, від попередніх ескізів до робочих креслень і технічних умов. Стадії розробки конструкторської документації TS усіх галузей промисловості і етапи виконання робіт відповідно до ГОСТі в на стадії розробки приведені в табл. 8.1 [15].

Технічна пропозиція – сукупність конструкторських документів, які повинні містити технічні і техніко-економічні обґрунтовування доцільності розробки документації виробу на підставі аналізу технічного завдання замовника і різних варіантів можливих рішень виробів, порівняльної оцінки рішень з урахуванням конструктивних і експлуатаційних особливостей існуючих виробів і того, що розробляється, патентні дослідження. Технічна пропозиція після узгодження і затвердження в установленому порядку є підставою для розробки ескізного (технічного) проекту.

Ескізний проект – сукупність конструкторських документів, які повинні містити принципові конструктивні рішення, що дають загальне уявлення про пристрій і принцип роботи виробу, а також дані; що визначають призначення, основні параметри і габаритні розміри виробу, що розробляється. Ескізний проект після узгодження і затвердження в установленому порядку е підставою для розробки технічного проекту або робочої конструкторської документації.

Рис. 8.1. Блок-схема «циклу життя» технічної системи

 

Технічний проект – сукупність конструкторських документів, які повинні містити кінцеві технічні рішення, що дають повне уявлення про устрій виробу, що розробляється, і початкові дані для розробки робочої документації.  Технічний проект після узгодження і затвердження в установленому порядку служить підставою для розробки робочої конструкторської документації.

Вихідні параметри стадії проектування стають початковими даними для стадії підготовки виробництва, що включає як технічні, так і організаційні заходи (вибір технології, устаткування, організація матеріально-технічного постачання, планування процесу виробництва в часі, розподіл робіт і т.д.).

На стадії виготовлення матеріали піддаються обробці відповідно до технічної інформації, одержаної на попередніх стадіях, і матеріалізується, нарешті, сконструйована раніше технічна система.

Таблиця 8.1.

Стадії розробки конструкторської документації

 

На стадії транспортування змінюються приналежність технічної системи (виробник — споживач) і її місцеположення (місце виробництва - місце використовування). Типовими стадіями на цьому етапі є зберігання на складі, реклама, упаковка, транспортування, монтаж.

Технічна система використовується у виробничому процесі для перетворення операндів з метою отримання бажаних вихідних характеристик. Ці перетворення є головного метою всієї діяльності зі створення і використання технічної системи. У процесі використання технічну систему необхідно тримати в справності і модернізувати.

Нарешті, внаслідок морального або фізичного зносу в процесі використання технічна система перестає відповідати вимогам, що до неї пред'являються, і підлягає ліквідації.

 

8.2. Сучасні інформаційні технології підтримки створення і використання

Зараз в економіці промислове розвинених країн світу все більш широко розповсюджуються нові інформаційні CALS – технології підтримки складних TS на всіх етапах їх життєвого циклу.

Перші поняття про концепцію CALS (Computer Aided Logistic Support комп’ютерне забезпечення процесу поставок) з’явилися в 80-х pp. минулого століття в рамках робіт зі створення інструментів удосконалення матеріально-технічного забезпечення збройних сил СІЛА,

У ході виконання цих робіт було поставлене завдання скорочення витрат на організацію інформаційної взаємодії урядових установ СІЛА з приватними фірмами (при формалізації вимог до військової техніки, її замовленні, а також поставках і подальшій експлуатації).

Пізніше концепція CALS одержала іншу, більш всеосяжну, розшифровку – Continuous Acquisition and Lite cycle Support (безперервні поставки і інформаційна підтримка життєвого циклу TS), яка зараз достатньо широко поширена. Крім того, зараз широко поширена і концепція PLM (Product Lifecycle Management – управління життєвим циклом (ЖЦ) TS), яка, за своєю суттю, є аналогом концепції CALS. У нашій країні концепція CALS одержала абревіатуру ШВ (інформаційна підтримка життєвого циклу виробів).

Поява CALS – ініціативи була відповіддю на виникнення потреби у вдосконаленні засобів оперативного обміну даними між замовником, виробником і споживачем, а також у підвищенні керованості, скороченні паперового документообігу і пов’язаних із цим витрат. CALS-технологія стала інструментом удосконалення, прискорення і здешевлення процесів протягом усього життєвого циклу TS, а саме на етапах технічного задуму, проектування, виробництва, продажу, експлуатації, сервісного обслуговування, модернізації і утилізації.

В основу CALS - ініціативи була поставлена ідея створення єдиного електронного інформаційного простору для всіх, хто мав, має або матиме відношення до TS протягом всього її життєвого циклу: від визначення потреби у TS, проведення необхідних досліджень, розробки концепції (технічного завдання), оцінки ринку і фінансових перспектив, вибору постачальника, проектування, вибору субпідрядників, виробництва, експлуатації TS з її поточними і плановими ремонтами і їх ресурсним забезпеченням і до можливої модернізації і утилізації виробу.

Кожний з учасників отримує вільний доступ до розділів даних з єдиного простору, що забезпечують його діяльність. Єдність інформаційного простору не має на увазі фізичного розташування всієї електронної інформації в одному місці. Навпаки, розробляється так званий «розподілений» інформаційний простір, коли дані зберігаються, як правило, там, де вони створюються. Таким чином, при використовуванні CALS-технології інформація, породжена на різних стадіях життєвого циклу TS учасниками робіт, розташованими по всьому світу, є доступною будь-якому учаснику в слушний для нього час і в зручному вигляді – і складає єдиний інформаційний простір. Це дозволяє уникнути дублювання, перекодування і несанкціонованих змін даних, а також пов'язаних із цими процедурами помилок і скоротити витрати праці, часу і фінансових ресурсів.

Схема загальної моделі CALS - технології представлена на рис. 8.2. Аналіз даної схеми показує, що CALS-технологія, яка реалізує стандартні способи представлення конструкторської документації (КД) і технічної документації (ТД), має такі очевидні переваги:

- зручність у використанні, оскільки декілька дискет або один лазерний, диск замінюють томи технічної документації на папері;

- підприємство-виробник (Складної TS (кінцевої продукції) для отримання необхідної інформації має можливість зв’язатися в режимі реального часу з комп'ютерними центрами підприємств-постачальників комплектуючих виробів і запасних частин.

Із 90-х pp. минулого століття по сьогодні час в світі ведуться десятки проектів з впровадження CALS – технологій. До числа таких найвідоміших проектів можна віднести: розробку аеробуса А380 концерном Airbus; інтеграцію процесів розробки і виготовлення виробів в корпораціях General Motors, Hughes Aircraft, Pratt Whitney; Rolls Royce і др.; створення космічного телескопа Hubble і ін. Ряд проектів з впровадження ІПВ (CALS) технологій ведеться і в Україні.

У різних джерелах наголошуються такі основні вигоди,, які одержують підприємства від впровадження CALS - технологій:

а) у процесі проектування і інженерних розрахунків: скорочення часу проектування на 50%, скорочення витрат на вивчення можливості здійснення проектів на 15-40%;

б) у процесі організації поставок: скорочення кількості помилок при передачі даних на 98%, скорочення часу пошуку і отримання даних на 40%, скорочення часу планування на 70%, зменшення вартості інформації на 15-60%, підвищення показників якості на 80%;

в) у процесі експлуатаційної підтримки виробу: скорочення часу на зміну технічної документації на 30%, скорочення часу планування підтримки, скорочення вартості технічної документації на 10-15%.

В Україні і інших країнах пострадянського простору стандартизація в області інформаційних технологій, у тому числі і CALS, знаходиться на початковій стадії розвитку. Ситуація виглядає таким чином: з одного боку, існує думка, що можливий простий перехід від діючих на всій території колишнього СРСР інформаційних банків даних і систем електронного документування до CALS-технології інформаційної підтримки Створення продукції, з іншого НДІ і підприємства промисловості розробляють і впроваджують власні інформаційні системи управління окремими етапами виробничого процесу, які не відповідають вимогам прийнятих міжнародних CALS-стандартів. Це є серйозною перешкодою для оперативного обміну необхідною інформацією, а також виходу продукції на зовнішній ринок.

Уже сьогодні в Україні і Росії провідні підприємства-експортери, перш за все військової техніки і озброєння, зіткнулися з ситуацією, коли обов'язковою умовою укладення будь-якого контракту стає вимога замовника, надати йому технічну документацію на продукцію в електронному вигляді, відповідну міжнародним CALS-стандартам. Тому базовим напрямом упровадження CALS - технології є поетапне впровадження електронних версій документів. Так, в США на початковому етапі впровадження CALS-технології документи розроблялися в 2-х варіантах: на паперових носіях і в «електронній» копії.

При цьому найефективнішим для документації в електронному вигляді опинився формат PDF, розроблений фірмою Acrobat. Цей формат за наслідками використання в Лос-Аламосській лабораторії і на підприємствах атомної галузі США був визнаний Пентагоном як уніфікований.

Що стосується стандартного комунікативного формату обміну інформацією про TS на будь-якому етапі її життєвого циклу, то для впровадження може розглядатися формат EDIF, який успішно використовується провідними зарубіжними електронними фірмами, у тому числі, IBM, Intel, Texas Instruments, Motorola і іншими.

У цілому для реалізації даного напряму доцільно прийняти за основу комплекс стандартів ISO-10303 і ISO-13584, що використовуються в міжнародній практиці і визначають єдиний порядок механізму електронного опису продукції. Вживання принципів системи CALS, висловлених у перерахованих документах, забезпечує формування єдиної бази даних Інформаційної системи будь-якої галузі промисловості, що містить інформацію окремих підприємств (підрядчиків).

Рис. 8.2. Схема моделі CALS-технології

 

Контрольні запитання.

1. Які етапи включає «цикл життя» технічної системи?

2. Охарактеризуйте блок-схему «циклу життя» технічної системи. ,

3. Назвіть стадії розробки технічної системи.

4. Сформулюйте основний принцип CALS-технології.

5. Назвіть міжнародні стандарти, що дотримують принципи CALS-технології