Директор ФСВТС_ Дмитрий Шугаев_цитата_ч-б

Дмитрий Шугаев: В сфере ВТС Россия действует строго в рамках закона и своих международных обязательств. В этом смысле мы комфортный и надежный партнер

Управление процессами жизненного цикла

А.С. Афанасьев, к.т.н., доцент

Ю.Л. Вященко, д.т.н., профессор

К.М. Иванов, д.т.н., профессор, ректор БГТУ «Военмех» им. Д.Ф. Устинова

 

В соответствии с «Основами государственной политики в области развития оборонно-промышленного комплекса Российской Федерации на период до 2020 г. и дальнейшую перспективу», утвержденными президентом РФ, основные задачи в области формирования опережающего научно-технического задела и развития системы информационно-аналитического обеспечения оборонно-промышленного комплекса и его модернизации включают: внедрение современных средств проектирования и компьютерных технологий; внедрение перспективных систем обеспечения качества; эффективное использование информационных ресурсов в рамках единого информационного пространства. 

Осуществляемое «переформатирование» традиционных теорий и практик создания, проектирования, конструкторско-технологической подготовки производства (КТПП), испытаний, производства, эксплуатации систем оружия (СО) в направлении совершенствования методологии и инструментария управления процессами жизненного цикла СО, формирования интегральной информационной среды реализации процессов жизненного цикла на базе системной инженерии, информатизации и автоматизации процессов с привлечением современных программных средств, «догнала волна» необходимости введения контрактов жизненного цикла.

Речь идет о сквозных контрактах на весь период существования вооружения и военной техники – от изготовления до утилизации. Предприятия ОПК для выполнения таких контрактов получают долгосрочные стабильные заказы на свою продукцию, что создает условия для качественного и своевременного выполнения заданий ГОЗ, а также для ускоренной модернизации и инновационного развития ОПК. В поддержку контрактов жизненного цикла приходится совершенствовать нормативную базу по всем направлениям: это управление конфигурацией, требованиями, стоимостью, проектированием, конструкторско-технологической подготовкой, испытаниями, производством, кооперацией, логистической техподдержкой. Управление перечисленными процессами одновременно предполагает достижение главной цели – достоверное снижение рисков и повышение гарантий.

Балтийский государственный технический университет («Военмех») на протяжении нескольких десятилетий занимается проблемой управления рисками как проблемой надежности сложных систем военного назначения в тесном взаимодействии с проектными, исследовательскими и эксплуатационными организациями. Освоенные методы предопределили возможность последующих шагов, прежде всего за счет ставшего необходимым методологического «перевооружения» на базе современных информационных технологий, системной инженерии.

Совершенствование методологии и инструментария управления процессами жизненного цикла СО, вызванное необходимостью решения ряда актуальных задач, обуславливает целесообразность разрабатываемой авторами информационно-системной формализации процессов жизненного цикла.

Организация работ предполагает в параллельных «потоках» проектирования (проектирование системы, компонентов, технологии производства и монтажа, процесса эксплуатации) постоянный менеджмент рисков, выполняемый в качестве «фоновой задачи» во всех разработках проекта и всеми участниками проекта (рис. 1).

Рис. 1. Управление жизненным циклом системы оружия

Использование инновационной информационно-системной методологии в практике имеет многоплановый характер. Методология позволяет формировать «управляющие воздействия» для достижения целей создания, изготовления и эксплуатации СО заданных тактико-технических характеристик (ТТХ). Применение информационно-системной методологии в процессе анализа информационных потоков позволяет синтезировать информационно-функциональные системы, поддерживающие создание перспективных и модернизацию существующих СО.

Управление процессом создания изделий в среде единых информационных пространств на основе методологии предполагает оценку достоверности результатов разработки и проектирования, оценку рисков и ресурсов. Основная цель управления на основе этой методологии – оптимизация процесса создания СО за счет перераспределения средств, расходуемых на этапах его разработки, проектирования, испытаний и последующей эксплуатации.

Информационные и функциональные разрывы между процессами конструкторской и технологической подготовки, производства, материально-технического обеспечения и эксплуатации, а также между процедурами внутри процессов должны быть минимальны, их влияние следует оценивать и учитывать. Система проектного управления жизненным циклом должна обеспечивать управление проектами, контроль исполнения проектов, оптимальное планирование материальных, стоимостных и временных ресурсов, минимизацию рисков.

Информационно-системная методология управления требованиями, качеством и надежностью изделий должна обеспечивать:

– достижение и поддержание заданных гарантированных ТТХ, показателей надежности, безопасности и рисков изделий при оптимизации временных и стоимостных затрат;

– проектные анализ и оценку ТТХ, надежности, безопасности, рисков;

– повышение качества выпускаемой продукции;

– высокую достоверность передаваемых инженерных данных;

– оптимальное планирование разработки, изготовления и обслуживания изделия с целью обеспечения требуемой надежности при рациональном использовании материальных, стоимостных и временных ресурсов;

– строгое соответствие процессам и требованиям замкнутого и комплексного управления качеством.

Система управления и анализа интегрированной логистической поддержки должна обеспечивать:

– целевое управление эксплуатацией, поддержание изделия в работоспособном состоянии;

– сбор, обработку и управление информацией о состоянии изделия на этапах жизненного цикла;

– анализ процессов поддержания изделия в работоспособном состоянии;

– создание и управление эксплуатационной документацией.

Система управления производством должна обеспечивать:

– формирование и управление технологической структурой изделия;

– управление технологическими каталогами НСИ (инструмент, оснастка, оборудование, операции, профессии – управление ограничительными перечнями);

– интеграцию PDM и ERP систем;

– планирование производства на основе актуальной информации

В процессе создания единого информационного пространства возникают проблемы интеграции двух и более информационно-производственных корпоративных информационных систем с различной идеологией, предысторией, технологической структурой и интеллектуальными возможностями. Проблемы обостряются из-за того, что в рамках корпоративных информационных систем отечественные АСУ приходится сопрягать с соответствующими зарубежными информационными системами. Необходимость интеграции нескольких гетерогенных сред в общекорпоративные вычислительные системы и стремление выйти на уровень госкорпорации с подключением к интернету формируют новый уровень сложности.

Возникают функциональные и информационные разрывы между контурами управления конструкторско-технологической подготовкой и оперативного управления производством на уровнях САПР/CAD, АСУ ТП/CAM, CAE, АСУПП/MES и в целом контуром управления ресурсами предприятия (уровень АСУП/ERP). Подобный разрыв наблюдается также между технологиями и информационными системами, обеспечивающими этапы создания и сопровождения изделий.

Определение, описание в информационных шкалах функциональных и информационных разрывов – необходимое условие для их устранения. При этом создание концептуальных решений порождает целый ряд принципиально новых научно-методологических проблем. К их числу можно отнести проблему обоснования состава, структуры, количественных и качественных характеристик информации, необходимой для эффективного управления бизнес-приложениями, информационными системами, обеспечивающими успешную реализацию бизнес-процессов.

Уровни информационных и функциональных разрывов между контурами проектирования, этапами и стадиями могут служить в качестве мер достижения целей при выборе и планировании внедрения информационно-автоматизированных систем (обеспечение ТТХ, заданных в ТЗ, повышение качества проектирования). Получение информации по информационным и функциональным разрывам между этапами и стадиями проектирования, процедурами и контурами обеспечивает объективную оценку текущего состояния процессов разработки и динамики изменения в процессе перестройки внедрения новых процессов и подходов.

Для оценки и прогнозирования промежуточных значений информационных коэффициентов Vj, Wj  необходимо провести анализ информационных процессов и оптимизацию информационной согласованности бизнес-процессов разработки, конструкторского и технологического проектирования, планирования и материально-технического обеспечения опытного и серийного производства, интегрированной логистической поддержки ИВН и СО.

При анализе и в процессе оптимизации выстраиваются сквозные цепочки, например, разработчика-конструктора, конструкторско-технологические, конструкторско-логистические, определяются точки перехода, передачи информации между соседними этапами, стадиями, оцениваются, прогнозируются информационные коэффициенты. Точки перехода не обязательно идут в последовательности, определяемой стандартами. В соответствии с теорией и практикой «ворот качества» количество точек для отдельных этапов жизненного цикла может доходить до 14. Кроме того, следует назначать так называемые «внутренние ворота качества», процедура прохождения которых упрощена, однако анализируемые информационные коэффициенты, оцениваемые значения достоверности позволяют определять риски невыполнения требований и оперативно разрабатывать меры по их снижению.

При построении цепочек (конструкторско-технологических, конструкторско-логистических, технологически-производственных) проводится анализ используемых или планируемых к освоению информационных систем, а также CAD/CAM/CAE систем. При анализе оперируют информационными коэффициентами наследования информации. С их помощью проводят имитационное моделирование эффективности цепочек.

Например, цепочка «разработчик-конструктор» включает следующие элементы: разработка компоновки изделия; разработка «каркасной» модели изделия; проведение расчетного анализа и оптимизации характеристик ходовой части; конструкторская разработка 3D модели (рис. 2).

Рис 2. Уменьшение количества поэтапных проектных переходов за счет повышения значения информационного коэффициента адекватности

Высокие значения показателей информационного наследования, определяемые по направлениям конструкторской, технологической и логистической разработок на соответствующих этапах (стадиях) жизненного цикла, позволяют минимизировать риски разработчика, конструктора, технолога, разработчика системы поддержки изделия в эксплуатации и работника службы сервиса за счет повышения достоверности оценки условий выполнения системных требований.

При решении задач построения, интеграции информационных и автоматизированных систем, обеспечивающих жизненный цикл СО, управления ими в процессе эксплуатации, показатели степени информационного наследования выступают в качестве объективных и адекватных критериев оценки и оптимизации информационных потоков, управления информационными и автоматизированными системами.

Информационные коэффициенты, которые учитывают изменение информационной системы координат (j + 1)-го этапа жизненного цикла (проектной стадии),  определяются изменением (повышением) требований к модели решения (проектного решения) МПРj+1. При этом требования к их значениям определяют, исходя из условий конкретных контрактов ОКР, оборонных заказов. Кроме того, базовые значения  могут считаться инвариантными и определяться требованиями ЕСКД, ЕСТД, ЕСТПП, системы разработки и постановки продукции на производство.

В качестве иллюстрации сформулированных положений приведена схема информационного согласования последовательных этапов жизненного цикла изделия, которые включают следующие стадии: эскизно-технический проект; рабочее проектирование; изготовление, испытания и доработка опытного образца; постановка на серийное производство (рис. 3).

Рис. 3. Схема информационного согласования последовательных этапов жизненного цикла изделия

Возможные значения информационных показателей потока проектирования конструкции для стадий ОКР и этапов контракта приведены на рис. 4.

Рис. 4. Диаграммы значений информационных показателей в потоках проектирования конструкции

Значение уровня информационного наследования последовательных этапов эскизно-технического и рабочего проектов  задается в процессе планирования ОКР и обеспечивается применением методики нисходящего проектирования. На этапе эскизно-технического проектирования в CAD-системе создается трехмерная параметризованная компоновка изделия, на этапе рабочего проектирования на основе компоновки разрабатываются модели сборочных единиц и деталей и рабочие и сборочные чертежи. Одновременно обеспечиваются разработкой схемы деления и структуры (состава) изделия в информационной системе класса PLM (PDM). При этом электронная структура схемы деления изделия обновляется до полной электронной структуры за счет ее автоматического формирования на основе и в соответствии со структурой 3Dпараметризованной компоновки и разрабатываемой конструкторской 3D модели изделия, сборочных единиц, деталей.

Максимально возможные значения уровней технологической воспроизводимости и информационного наследования в потоке технологического проектирования и изготовления опытного образца задаются в процессе планирования ОКР и достигаются за счет высокого уровня ассоциативности технологической и конструкторской 3D моделей деталей, производственной модели, автоматизированного проектирования технологии ее изготовления и программы для станков с ЧПУ в современной CAM-системе (рис. 5).

Рис. 5. Структура классифицированных технологических ресурсов, используемых при формировании технологического процесса

Значение уровней логистической воспроизводимости и информационного логистического наследованияпроцессов разработки эксплуатационной документации на этапе рабочего проектирования  и достигаются за счет высокого уровня ассоциативной связи конструкторских CAD 3D моделей, электронной конструкторской структуры, с одной стороны, и содержания динамических иллюстраций, логистических электронных структур, с другой стороны, в современной системе создания электронной интерактивнойдокументации (рис. 6).

Рис. 6. Обслуживаемые структуры и иллюстрированные каталоги запасных частей

Таким образом, введенные и нормированные значения информационных показателей, а также запланированные и реализованные значения уровней информационного наследования обеспечивают решение задачи построения и управления оптимальных по затратам информационных и автоматизированных систем с целью выполнения ОКР в заданные сроки.

Согласующееся с информационно-системным подходом управление технологичностью «под возможности производства» позволяет уже на ранних стадиях разработки вовлечь в работу над изделием технологические подразделения, в результате чего радикально уменьшается объем изменений, обычно сопровождающих изделие при постановке его в серию (рис. 7).

Перераспределение решения задач по обеспечению технологичности конструкции на ранние проектные этапы стимулирует тенденции, показанные на рис. 7 в виде стрелок, – это повышение технологичности, снижение стоимости проведения изменений, ускорение запуска изделия в производство.

Рис. 7. Схема модернизации процессов технологической подготовки производства

В качестве основного вывода следует отметить, что информационно-системная формализация естественным образом гармонизируется с целями и со всеми направлениями, технологиями, инструментами осуществляемого в рамках актуальной парадигмы «переформатирования» процессов жизненного цикла СО.

Партнеры