Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

1. Теоретические основы управления конфигурацией сложных технических изделий

1.1 Информационная интеграция процессов ЖЦ технических изделий

1.2 Применение CALS-технологии для информационной поддержки сложных технических изделий

1.3 Технология управления конфигурацией сложных технических изделий

1.4 Постановка проблемы

2. Разработка информационного обеспечения для управления конфигурацией сложных технических изделий

2.1 Существующие информационные системы для управления конфигурацией сложных технических изделий

2.2 Построение модели функционирования предметной области

2.3 Управление требованиям заказчика при управлении конфигурацией сложных технических изделий

2.4 Разработка базы данных для управления конфигурацией сложных технических изделий

2.4.1 Обоснование необходимости создания базы данных для управления конфигурацией сложных технических изделий

2.4.2 Описание таблиц и атрибутов

2.4.3 Реализация БД в СУБД

3. Реализация разработанного подхода к управлению конфигурацией сложных технических изделий

3.1 Алгоритм аудита конфигурации

3.2 Программная реализация технологии управления конфигурацией

Заключение

Список использованных источников

Приложения

Введение

Начиная с конца XX века, наблюдается постоянное увеличение количества информации. Наряду с этим повсеместно проводилось внедрение компьютеров для решения различного рода задач. Этому, конечно, способствовало появление доступных персональных компьютеров, совершенствование телекоммуникаций, распространение вычислительных сетей и сети Интернет.

Сегодня информационные ресурсы не уступают по стоимости материальным. Обратившись к истории можно не раз убедиться в том, что обладание информацией иногда является ключом к победе во всех смыслах этого слова. Современная деятельность большинства людей тем или иным образом связана с получением, обработкой или передачей информации.

Однако, несмотря на то, что объем информации, сгенерированной человечеством, велик и с каждым годом становится только больше, мы никак не можем отказаться от ежедневного производства новой информации. Именно поэтому тема этой работы становится актуальней с каждым днем, хоть это и не единственная существующая в данной области проблема.

Самая острая необходимость в инструменте для управления информацией, на мой взгляд, может наблюдаться на высокотехнологичном производстве сложных изделий. Первоначально, попытки внедрения технологий для обработки информации на таких предприятиях были дорогостоящими и неэффективными. Было создано большое количество несовместимых между собой программных средств на разных платформах, использование которых приводило к появлению ошибок. Возникла потребность в разработке системы, содержащей в себе различные технологии и подразумевающей создание единого информационного пространства (ЕИП) или интегрированной информационной среды (ИИС). В настоящее время с помощью этих инструментов возможно управлять производством изделий различных модификаций и исполнений. Отдельно можно выделить проблему информационной поддержки малых предприятий, на которых отсутствуют информационные системы для управления версиями новых изделий.

В качестве объекта исследования в работе рассматривается деятельность промышленных предприятий, производителей сложных технических изделий. управленческий программный информационный

Предметом исследования является информационная система промышленных предприятий, предназначенная для повышения эффективности их функционирования.

Целью работы является повышение качества управленческих решений, принимаемых должностными лицами промышленных предприятий в результате применения новых информационных технологий.

Для достижения поставленной в работе цели необходимо решить следующие задачи:

1. Рассмотреть управленческие технологии, используемые для поддержки сложных технических изделий на этапах жизненного цикла.

2. Построить модель функционирования процессов управления конфигурацией сложных технических изделий.

3. Спроектировать базу данных для управления конфигурацией сложных технических изделий;

4. Разработать алгоритм для проведения аудита конфигурации технических изделий.

В первой главе работы рассмотрены теоретические основы управления конфигурацией технических изделий.

Во второй главе представлено описание информационного обеспечения для управления конфигурацией сложных технических изделий.

В третьей главе представлена программная реализация информационного обеспечения.

В качестве основных источников информации использовалась литература, посвященная развитию технологий поддержки жизненного цикла технических изделий.

1. Теоретические основы управления конфигурацией сложных технических изделий

1.1 Информационная интеграция процессов ЖЦ технических изделий

Полный охват этапов жизненного цикла (ЖЦ) изделий - одно из направлений развития информационных технологий является.

Изделие представляет собой комбинацию материалов, предметов, программных и иных компонентов, которая готова к использованию по назначению.

ЖЦ изделия -- это совокупность этапов, которые проходит изделие за все время своего существования. Другими словами, это совокупность процессов, выполняемых от момента выявления потребностей общества в определенной продукции до момента удовлетворения этих потребностей и утилизации продукции.

Этап ЖЦ изделия это некоторая часть ЖЦ, которая характеризуется определенным состоянием изделия и совокупностью предусмотренных работ с конечными результатами.

Основные этапы ЖЦ изделия:

1. Исследование и обоснование разработки изделия (маркетинг).

Целью этого этапа является исследование возможности расширения задач и функций изделия с прогнозами затрат на его производство. Используются результаты научных исследований (теоретических и экспериментальных).

2. Проектирование и разработка изделия.

На этом этапе выполняется разработка нового образца изделия, проводится его доработка, и проверяются новые технические решения.

3. Планирование процессов закупки материалов и комплектующих для производства изделия.

4. Производство изделия или предоставление услуг.

Этап начинается с передачи промышленности технической документации на изготовление изделия и заканчивается выпуском изделия.

5. Упаковка и хранение изделия.

6. Реализация изделия.

7. Монтаж изделия и ввод его в эксплуатацию.

8. Послепродажная деятельность или эксплуатация изделия.

На этой стадии проводятся мероприятия, обеспечивающие исправное состояние изделия и приведение его в состояние готовности к применению (стоимость эксплуатации изделия часто превышает затраты на его производство).

9. Техническое и сервисное обслуживание изделия.

Эта стадия предназначена для поддержания ресурса изделия, а также проведения его модернизации за счёт доработок.

10. Списание (утилизация) и переработка изделия в конце срока службы.

На этой стадии возможно повторное использование некоторого оборудования после «разукомплектации» изделия.

Под стоимостью ЖЦ (СЖЦ) изделия будем понимать величину всех затрат, производимых в процессе ЖЦ изделия.

Величину СЖЦ можно определить по формуле:

(1.1)

где: С_И -- стоимость изделия, в которую относятся затраты на закупки, логистику и развертывание на месте предполагаемого использования по назначению;

С_СОЭ -- затраты на средства обслуживания и эксплуатации, в которые включают затраты на здания, сооружения, коммуникации, в расчете на 1 изделие;

С_ЭКСП -- затраты на эксплуатацию, которые включают стоимость содержания персонала, энергоносители, расходные материалы, документацию по эксплуатации;

С_УЧ -- затраты на обучение персонала (обслуживающего и ремонтного), вкупе со стоимостью обучающего оборудования и учебно-методической документации, в расчете на 1 изделие;

С_ТОиР -- затраты на техническое обслуживание и ремонт (ТОиР) изделия, включающие затраты, связанные с использованием трудовых ресурсов, запасных частей, расходных материалов, энергоносителей, ремонтной документации и т.д.;

С_УТИЛ -- затраты на утилизацию изделия, включающие затраты на логистику, на трудовые ресурсы, энергоносители и пр., за вычетом остаточной стоимости деталей и материалов, остающихся для последующего полезного использования.

Процессы ЖЦ реализуются в условиях активного информационного взаимодействия участвующих субъектов (организаций). С ростом числа участников растет объем используемой и передаваемой информации.

Таблица 1.1 показывает, как данные об изделии (И), выполняемых процессах (П) и используемых ресурсах (Р) совместно используются на соответствующих стадиях ЖЦ.

Особенности совместного использования данных об изделии:

1. Решаются задачи информационной интеграции всех процессов ЖЦ (объединение всех участников ЖЦ изделия);

2. Участники информационного взаимодействия могут быть удалены друг от друга (располагаться в разных городах или странах). Решаемые задачи выходят за границы отдельного предприятия;

3. Совместно используемая информация разнородна, поэтому способы, технологии представления и корректной интерпретации данных должны быть стандартизованы;

4. Основной средой передачи данных является Интернет.

Таблица 1.1 "Использование данных субъектами ЖЦ изделия на всех его стадиях"

Субъекты ЖЦ изделия	Стадии ЖЦ изделия
	Маркетинг	Проектирование и разработка продукции планирование и разработка производственных процессов	Закупки, производство, контроль и проведение испытаний	Упаковка и хранение	Реализация продукции	Эксплуатация и техническое обслуживание
Заказчик	И П
Разработчик	И П	И П Р	ИП	ИП	ИП	ИПР
Производитель		ИПР	ИПР	ИПР
Дистрибьютор					ИПР
Потребитель						ИПР
Поставщик		ИПР	ИПР	ИПР	ИПР
Сервисные организации						ИПР

Информационная интеграция всех процессов ЖЦ базируется на использовании информационных моделей изделий, информационных моделях жизненного цикла продукта и бизнес-процессов, моделях производственной и эксплуатационной среды.

Таблица 1.2 содержит классификацию информационных моделей и их связь со стадиями ЖЦ продукта [8, с.9].

Таблица 1.2 "Классификация информационных моделей и их связь со стадиями ЖЦ"

Стадии ЖЦ продукта	Информационные модели
	Модель продукта	Модель ЖЦ продукта и выполняемых в его ходе бизнес-процессов	Модель производственной и эксплуатационной среды
Маркетинг	Маркетинговая (концептуальная)	Модель процесса маркетинга продукта	Модель маркетинговой среды
Проектирование и разработка продукта	Конструкторская	Модель процессов проектирования, разработки	Модель проектно-конструкторской среды
Производство	Технологическая	Модель процессов производства	Модель технологической среды
Реализация	Сбытовая (цены, условия продажи и пр.)	Модель процессов продаж	Модель среды, в которой осуществляются продажи
Установка и ввод в эксплуатацию, техническая поддержка и обслуживание, эксплуатация, утилизация	Эксплуатационная	Модель процессов эксплуатации	Модель эксплуатационной среды

Интеграция всех процессов жизненного цикла продукта в информационном смысле состоит в том, что:

1. Все системы, используемые на предприятии, оперируют с информационными моделями, которые описывают изделие, а не с традиционными документами и/или электронными отображениями;

1. Все модели существуют в ИИС (интегрированной информационной среде) в виде информационных объектов;

2. По мере необходимости прикладные системы, которым для их работы нужны те или иные информационные объекты, могут извлекать их из ИИС, обрабатывать, создавая новые объекты, и помещать результаты своей работы в ту же ИИС;

3. Все информационные модели и соответствующие им объекты должны быть стандартизованы.

1.2 Применение CALS-технологии для информационной поддержки сложных технических изделий

В настоящее время в промышленно развитых странах широко распространяются информационные CALS-технологии сквозной поддержки продукции на всех этапах ее ЖЦ.

CALS (Continuous Acquisition and Life Cycle Support) -- это современный подход к проектированию и производству высокотехнологичной и наукоёмкой продукции, основанный на использовании единого информационного пространства, обеспечивающий взаимодействие всех участников этого цикла (заказчиков продукции, поставщиков, производителей, эксплуатационных и ремонтных предприятий; транспортных и складских предприятий). Это технологии совместного использования и обмена информацией (информационной интеграции) об изделиях и процессах, выполняемых в ходе ЖЦ изделий [8, с.4-7].

В основе CALS-технологий лежит использование комплекса единых информационных моделей, стандартизация способов доступа к информации и ее корректной интерпретации, обеспечение безопасности информации, а также юридические вопросы совместного использования информации (в том числе интеллектуальной собственности).

Эти технологии позволяют существенно упростить проектирование, производство, продажу, эксплуатацию и сервисное обслуживание изделий и существенно повысить производительность труда.

CALS-технологии реализуют системный подход, в рамках которого ставится и решается задача поддержки всех процессов в ЖЦ изделия (от замысла до утилизации), не ограничиваемая рамками одного предприятия и географическими границами.

Преимущества внедрения CALS-технологий:

1. Один проект может выполняться несколькими рабочими группами, что приводит к сокращению времени, затраченного на разработку;

2. Возможность планирования и управления большим количеством предприятий, которые так или иначе принимают участие в ЖЦ изделия. Эффективность деятельности предприятия в таком случае повышается за счет ускорения процессов использования информации, подготовленной партнерами, сокращения затрат на повторные ввод и обработку информации, исключения возможных потерь информации, связанных с изменением состава участников долгосрочных проектов и утратой уже достигнутых результатов;

3. Уменьшается количество производственных ошибок. Это приводит к сокращению сроков реализации проектов и существенному повышению качества продукции;

4. Послепродажные стадии жизненного цикла обеспечиваются информационной поддержкой;

5. Сокращение затрат и трудоемкости процессов технической подготовки и производства новых изделий;

6. Новые конкурентоспособные изделия выходят на рынок быстрее, повышается качество продуктов, спроектированных и произведенных в интегрированной среде с использованием современных компьютерных технологий и имеющих средства информационной поддержки на постпроизводственных стадиях ЖЦ;

7. Уменьшение количества бракованных изделий и затрат, связанных с внесением изменений в конструкцию изделия;

8. Увеличение объемов продаж изделий. Рынки сбыта увеличиваются за счет новых возможностей кооперации, которые реализуются с помощью современных средств телекоммуникации, позволяющих преодолеть географические и национальные барьеры

9. Сокращение затрат на эксплуатацию, обслуживание и ремонт изделий.

Концепция CALS включает [8, с.7]:

· базовые принципы CALS;

· базовые управленческие технологии;

· базовые технологии управления данными.



Рисунок 1.1 "Взаимосвязь ЖЦ изделия с принципами CALS"

Базовые принципы CALS включают:

· использование интегрированной информационной среды (ИИС) для обеспечения системной информационной поддержки ЖЦ изделия;

· стандартизацию информационного описания субъектов и объектов ЖЦ изделия;

· ориентацию на готовые коммерческие программно-технические решения;

· электронное представление информации, использование электронно-цифровой подписи;

· постоянное совершенствование бизнес-процессов на всех стадиях жизненного цикла изделия, целью которого является сокращение сроков вывода изделий на рынок и максимальное удовлетворение требований заказчика.

К базовым управленческим технологиям относятся технологии:

1. Управление проектами и ресурсами;

2. Управление качеством;

3. Управление конфигурацией;

4. Интегрированная логистическая поддержка.

К базовым технологиям управления данными относятся технологии управления данными об изделии, процессах, ресурсах, используемые при реализации управленческих технологий.

Информационное взаимодействие между участниками ЖЦ должно осуществляться в рамках ИИС.

ИИС - это совокупность распределенных информационных ресурсов участников жизненного цикла. В ИИС правила хранения, обновления, поиска и передачи информации стандартизированы и едины для всех участников. Через интегрированную информационную систему осуществляется безбумажное информационное взаимодействие между всеми участниками ЖЦ изделия, она содержит хронологическую информацию, как о конкретном экземпляре изделия, так и обо всем парке таких изделий.

Совместно используемое хранилище конструкторских данных об изделии позволяет нескольким проектным организациям наладить процесс совместного проектирования. Данные о конструкции изделия используются для технологической подготовки производства, планирования потребностей в материальных ресурсах, закупок, производственного планирования, процессов изготовления, испытаний, продаж, поддержки процессов эксплуатации и т.д.

Все данные в интегрированной информационной системе хранятся в виде информационных объектов. Когд-либо созданная информация не дублируется, не требует каких-либо перекодировок в процессе обмена, сохраняет актуальность и целостность при хранении в ИИС. Интегрированная информационная система в своей основе содержит использование открытых архитектур, международных стандартов, совместное использование данных и апробированных программно-технических средств.

Все процессы информационного обмена посредством ИИС имеют своей конечной целью максимально возможное исключение из деловой практики традиционных бумажных документов и переход к прямому безбумажному обмену данными. В течении переходного периода нужно обеспечить совместное использование как бумажной, так и электронной формы представления информации.

Первая часть термина «CALS» (Continuous Acquisition) означает постоянное повышение эффективности (развитие) как самого изделия, так и процессов взаимодействия между поставщиком и потребителем изделия в течение его ЖЦ. Вторая часть термина «CALS» (Life cycle Support) обозначает путь такого развития: внедрение новых организационных методик разработки изделия, например, параллельного проектирования или междисциплинарных рабочих групп. Это приведет к увеличению инвестиций на этапах создания и модернизации изделия, но позволит более полно учесть потребности заказчика и условия эксплуатации, что, в свою очередь, приведет к снижению затрат на этапах эксплуатации и обслуживания изделия и, в конечном итоге, к сокращению затрат на весь ЖЦ изделия.

«Известны следующие типовые показатели результатов применения CALS-технологий в США

· в процессах проектирования и инженерных расчетах: сокращение времени проектирования на 50%; снижение затрат на изучение выполнимости проектов на 15-40%;

· в процессах организации поставок: уменьшение количества ошибок при передаче данных на 98%; сокращение времени поиска и извлечения данных на 40%; сокращение времени планирования на 70%; сокращение стоимости информации на 15-60%;

· в производственных процессах: сокращение производственных затрат на 15-60% и повышение показателей качества на 80%;

· в процессах эксплуатационной поддержки изделий: сокращение времени на изменения технической документации на 30%, сокращение времени планирования поддержки на 70% и снижение стоимости технической документации на 10-50%»[22].

В современных условиях CALS-технологии являются важнейшим инструментом конкурентоспособности и привлекательности продукции.



1.3 Технология управления конфигурацией сложных технических изделий

Технология управления конфигурацией регламентируется международным стандартом ISO 10007 Quality Management - Guidelines for Configuration Management, первое издание которого появилось в 1995 году[16, с.2]. Целями данного стандарта является описание сущности управления конфигурацией, побуждение использовать данную технологию и поддержка предприятий, которые уже внедрили ее в свое производство. Этот стандарт описывает область применения управления конфигураций, основные понятие, которые при этом используются, ответственность и полномочия лиц, которые имеют отношение к управлению конфигурацией. Также в данном документе кратко описаны этапы управления конфигурацией.

«Конфигурация - это внешнее очертание, а также взаимное расположение предметов или их частей» «Толковый словарь русского языка» С.И. Ожегова и Н.Ю. Шведовой..

Конфигурация (Configuration) - структура предполагаемого к разработке, разрабатываемого или существующего изделия, обладающая, функциональными физическими и эксплуатационными свойствами (характеристиками), отвечающими установленным требованиям, и отображаемая в различных информационных моделях, соответствующих стадиям ЖЦ этого изделия [14, с.133].

Технология «управление конфигурацией изделия» (configuration management) связана с разработкой, выпуском, поддержкой высокотехнологичных изделий, которые могут выпускаться в различных версиях, на всех стадиях ЖЦ [14, с.132].

Визуально конфигурация представляется в виде иерархии, элементами которой являются объекты управления конфигурацией (ОК), каждый из которых представляет какую-либо часть изделия.

Объекты конфигурации - техническое или программное средство (или их комбинация), которое выполняет определенную функцию в изделии и несет в себе набор характеристик.

Документация конфигурации (ДК) - это документация, в которой описаны различные характеристики будущего изделия и позволяющая определить его функциональные, физические, эксплуатационные свойства [14, с.133].

Базовой конфигурацией (БК) называется утвержденная документация конфигурации.

Существуют три типа базовой конфигурации:

· функциональная;

· проектная;

· физическая.

Каждый из этих типов используется в определенный момент времени в соответствии со стадией, на которой находится производство нового изделия.

В соответствии с вышеописанной терминологией, управление конфигурацией - это управленческая технология, направленная на установление и поддержание соответствия между эксплуатационными, функциональными и физическими характеристиками продукта и заданными требованиями на всех стадиях ЖЦ изделия.

Сбор требований к изделию является начальной точкой для управления конфигурацией [14]. После формирования и согласования технического задания и требований клиента утвержденная документация конфигурации становится функциональной базовой конфигурацией (ФБК). Далее разрабатывается проект нового изделия.

Согласованные документы на этой стадии являются проектной базовой конфигурацией (ПБК). ПБК содержит доказательства выполнения требований клиента на стадии разработки и утверждения проекта. Далее следует изготовление опытного образца, который проходит различные испытания и проверку на соответствие требованиям заказчика. Утвержденная документация с результатами контроля изделия называется физической базовой конфигурацией (ФзБК). Если есть необходимость внесения изменений или создания модификаций, то данные изменения первоначально должны быть отражены в соответствующей БК.

В качестве результата применения управления конфигурацией можно рассматривать не только произведенный продукт, но и документированное подтверждение того, что изделие соответствует требованиям заказчика.

Непосредственно сам процесс управления конфигурацией можно разделить на четыре этапа согласно стандарту ISO 10007 (Рисунок 1.2) [16, с.2]:

1. Идентификация

Этап включает в себя обработку требований заказчика, идентификацию объектов конфигурации.

2. Контроль

Этап начинается с того, что устанавливаются связи между ОК и конструкторскими данными, в которые заложена оценка характеристик будущего продукта. Затем эти данные сравниваются с требованиями, которые содержатся в описании ОК и идентифицируются те составные части объектов конфигурации, которые могут быть связаны с отклонением от вышеупомянутых требований. Сюда же относят управление изменениями (определение очередности, порядок внесения, оценка эффективности).

3. Учет статуса конфигурации

Этап представляет собой систематическую проверку того, что любые элементы конфигурации документально утверждены.

4. Аудит конфигурации

Этап состоит в проверки соответствия изделия требованиям заказчика. Такая проверка выполняется систематически на всех стадиях ЖЦ продукта



Рисунок 1.2 "Управление конфигурацией по ИСО 10007"

Целью управления конфигурации является максимальное удовлетворение требований заказчика [14, с.132]. При этом, так как в технологии используются измеримые показатели изделия и производства в целом, можно говорить о связи управления конфигурации с менеджментом качества и постоянном совершенствовании процессов. Исходя из этого, необходимо учитывать возможные риски послепродажного использования изделия в качестве оснований для внесения изменений в конфигурацию.

Управление качеством продукта и технология управления конфигурацией относятся к числу базовых инвариантных технологий CALS.

По ГОСТ Р ИСО 9001-2001, под качеством, подразумевается максимально полное выполнение требований заказчика. Так как требования состоят из большого количества условий, то наиболее удобно в математическом виде представлять их в виде многомерного вектора R=(r₁, r₂,…r_N). Данный вектор может содержать как количественные, так и качественные характеристики.

Далее каждому требованию соответствует какая-либо фактическая физическая характеристика, которую тоже можно представить в виде N-мерного вектора F=(f₁, f₂, … f_N). При этом, компоненты f_i и r_i векторов F и R соответствуют друг другу и имеют одинаковые единицы измерения. Если производимое изделие выпускается серийно, то можно в качестве вектора физических характеристик брать среднее значение F_ср. Тогда в математическом виде можно выразить показатель Q, обозначающий то, насколько изделие соответствует требованиям заказчика:

Q=|R - F|

Если речь идет о пространстве, законы которого описываются аксиомами евклидовой геометрии, то производственная задача сводится к минимизации Q>min, где .

Помимо требований непосредственно к характеристикам изделия в векторе R могут содержаться и требования, касающиеся возможного ремонта изделия и надежности. Чаще всего показателем безотказности (надежности) служит интенсивность появления ситуаций отказа продукта либо среднее время между отказами - обратная величина. Если речь идет о возможности ремонта, то здесь в качестве характеристик принимается среднее время восстановления работоспособности изделия. Чтобы обобщить эти показатели может использоваться показатель общей готовности изделия.

Для выполнения задачи Q>min необходимо провести ряд процедур, как подготовительных (подготовка и выполнение расчетов) так и экспериментальных (проведение экспериментального исследования в области, изготовление опытного образца, его тестирование и др.). Нужно удостовериться, что изделие в принципе может ремонтироваться, рассчитать среднее время ремонта и то, насколько частым он будет. Если обобщить все это, то можно удостовериться в том, что качество итогового изделия зависит от процессов на всех стадиях ЖЦ.

Требования, описанные в контракте и/или техническом задании, должны быть модифицированы в требования непосредственно к ОК. Все требования к объектам конфигурации группируются в зависимости от того, к какому ОК они относятся. При таком подходе выполнение требований к ОК влечет за собой выполнение общих требований заказчика к изделию.

Если смотреть со стороны потребителя, то управление конфигурацией выглядит как формулирование требований к свойствам будущего изделия и контроль их выполнения исполнителем на всех стадиях ЖЦ изделия. Заказчик оперирует информационной моделью, в которой иерархически отображаются функциональные части изделия. В этом случае задачами управления конфигурацией являются:

· формирование групп требований и отнесение их к соответствующим ОК;

· создание ФБК;

· сопоставление требований к ОК со свойствами конкретных технических решений с помощью расчетных методов и моделирования;

· анализ с целью выявления отклонений;

· принятие решения о внесении изменений в конструкцию изделия и ОК с целью сближения заданных требований и получаемых характеристик;

· последующая проверка корректности информационной модели, отображающей принятые изменения.

Ответственными за вышеперечисленные задачи назначаются менеджеры конфигурации. Далее выполнение задач начинается заново, цикл продолжается до тех пор, пока конфигурация полностью не устроит заказчика.

Проектирование изделия начинается с конструкторского контекста управления конфигурацией. На данном этапе формируется ПБК, которую производитель будет использовать в дальнейшем. Объекты конфигурации проходят процесс декомпозиции на составляющие элементы с учетом всех требований, оговоренных на предыдущей стадии. Отдельно стоит отметить, что синергетический эффект в данном случае теряется и не рассматривается.

В конструкторском контексте возникают такие понятия управления конфигурацией как :

· Базовое изделие - изделие, которое считается основой для модификаций

· Модификация изделия - разновидность продукта, которая разрабатывается на основе базового изделия с целью расширения или сужения его функций

· Семейство изделий - совокупность всех модификаций, разработанных на основе одного базового изделия

· Исполнение изделия - вариант изделия, разработанный с целью обеспечить его работу в нестандартных условиях или удовлетворить специфические требования заказчика.

Понятие базового изделия отличается от понятия базовой конфигурации. Отличие состоит в том, что для базового изделия, так и для любой модификации и любого исполнения могут быть созданы функциональная и проектная БК. По существу, любая БК представляет собой зафиксированную на некоторый момент времени структуру, присущие ей свойства и значения этих свойств. Относительно этой структуры в процессе уточнения требований к изделию и проектирования проводятся изменения, после утверждения которых создаются новые БК. Отсюда следует, что понятие БК шире понятия базового изделия. Это достаточно тонкое отличие может сыграть определенную роль при решении проблемы унификации компонентов изделий.

Отметим, что технология УК применима только к изделиям, имеющим достаточно сложную функциональную структуру. Из нее могут быть выделены ОК, выполняющие в составе конечного изделия четко определенные функции и обладающие значимым набором характеристик, сопоставимых с подмножеством требований, предъявляемых к конечному изделию.



Рисунок 1.3 "Процесс формирования базовых конфигураций"

«Концепция изделия» (КИ) описывает класс подобных изделий, которые организация (предприятие) предлагает своим заказчикам (потребителям). КИ представляет идею изделия, которая отвечает потенциальным или реальным требованиям заказчика. КИ может быть сформирована задолго до того, как изделие получит конструктивное или материальное воплощение.

Рисунок 1.4 представляет конфигурации в семействе изделий в виде дерева требований.

Рисунок 1.4 "Представление конфигураций в семействе изделий"

Из представленной схемы следует, что:

1. Число уровней в дереве требований не слишком велико. Дерево требований может иметь одну общую вершину и один уровень конечных вершин. Конструкторское дерево должно иметь такое число уровней, которое полностью (до деталей) описывает изделие.

2. Вершины дерева требований помечаются идентификаторами, соответствующими классам (подклассам, группам) компонентов. Метки вершин конструкторского дерева должны содержать обозначения (номера) конструкторских документов, в соответствии с которыми эти компоненты могут быть изготовлены.

3. Некоторые требования изначально не всегда могут быть декомпозированы применительно к ОК, входящим в состав дерева требований. Зато в конструкторском дереве с любой его вершиной может быть ассоциирована соответствующая характеристика, так что непосредственным суммированием по дереву может быть найдена общая масса изделия и установлено, выполняется или не выполняется требование.

4. Технология УК позволяет воздействовать на этот процесс таким образом, чтобы обеспечить сближение требований и фактических свойств изделия и ОК.

Существуют следующие сценарии применения технологии управления конфигурацией [17, с.84]:

Сценарий 1. Семейство изделий уже разработано и производится серийно. При этом к любому изделию из семейства по желанию клиента могут быть добавлены некоторые модули, возможная установка которых была заранее предусмотрена. Вся информация хранится в информационной системе предприятия. Все, что остается сделать заказчику - с помощью каталогов или иных документов, в которых описаны возможные конфигурации изделия, выбрать наиболее подходящий под требования вариант. В данном случае управление конфигурацией сводится к ряду задач, таких как:

· Проверка выпускаемых изделий на соответствие требованиям к семейству и конфигурации в частности

· Изучение претензий клиентов с последующей доработкой изделий

· Подготовка документации по изменениям конфигурации

· Обеспечение полноты документации по запускаемым в производство партиям изделий

Сценарий 2. Разработаны и хотя бы один раз были произведены базовые изделия и комплектующие модули к ним. Все выпускается небольшими партиями либо под заказ. Для большинства комплектующих предусмотрено крепление на базовое изделие. Вся информация хранится в информационной системе предприятия. Клиент, который обладает информацией о свойствах базовых изделий и дополнительных модулей, должен сформулировать свои требования к изделию таким образом, чтобы они подходили под один из типов:

1. Не требуется изменение базы, не требуется изменение компонентов

2. Требуется изменение базы, не требуется изменение компонентов

3. Не требуется изменение базы, требуется изменение компонентов

4. Требуется изменение базы, требуется изменение компонентов

Тогда в задачи менеджеров по управлению конфигурацией входят:

· При требованиях типа 1

o Поиск в информационной системе наиболее подходящего под требования заказчика варианта

o Согласование возможности выпуска изделия, уточнение сроков, разработка документации

o Расчет стоимости

o Передача конструкторской документации в производство

o Проверка наличия данных об изделии в информационной системе

· При требованиях типа 2

o Участие в переговорах между клиентом и поставщиком относительно технических и юридических возможностей в качестве посредника

o Разработка ТЗ по внесению изменений в базовое изделие

o Задачи при требованиях типа 1

· При требованиях типа 3

o Участие в переговорах между клиентом и поставщиком относительно технических и юридических возможностей в качестве посредника

o Разработка ТЗ по внесению изменений в комплектующие

o Внесение информации о новых модулях в систему

o Задачи при требованиях типа 1

· При требованиях типа 4

o Задачи при требованиях типа 2

o Задачи при требованиях типа 3

Сценарий 3. Базовое изделие не разработано, необходимо по исходным требованиям заказчика разработать изделие целиком. УК со стороны заказчика должно решить следующие задачи:

· Формирование функциональных требований к изделию

· Разделение требований на группы в соответствие с принадлежностью к одному будущему ОК

· Проведение тендера на производство изделия по разработанным требованием

· Согласование требований с победителем тендера

Перед управлением конфигурацией со стороны производителя, в таком случае, ставятся следующие задачи:

· Обработка документов, подтверждающих выполнение требований к объектам конфигурации

· Выявление таких ОК, по которым требования не выполняются

· Внесение необходимых изменений в конструкцию изделия

· Согласование сроков производства и различного рода отклонений

· Далее ситуация сводится к сценарию 1 или 2.

Сценарий 4. Базовое изделие не разработано, необходимо по исходным требованиям, сформированным на основе маркетингового исследования, тенденций и перспектив развития техники, разработать изделие целиком.

Задачи для управления конфигурацией аналогичны задачам из пункта 3 с оговоркой о том, что все предпроектные задачи теперь относятся к поставщику. Далее сценарий сводится к сценарию 1 или 2.

1.4 Постановка проблемы

Проведенный анализ теоретических основ управления конфигурацией сложных технических изделий показал, что с точки зрения информационных технологий возникают две проблемы:

1. Создание базы данных, содержащей описания конструктивных элементов со всеми атрибутами (свойствами, характеристиками) и ссылки на соответствующую техническую документацию. В такой базе данных могут храниться и полные описания уже созданных изделий как ОК высшего уровня;

2. Создание базы знаний, содержащей правила совместимости, например, в форме готовых таблиц возможных (допустимых) решений или матриц совместимости. Создание базы знаний потребует специальных программных решений (экспертных систем).

В рамках дипломной работы будет решаться первая из представленных проблем, применительно к небольшим производителям сложных технических изделий.

Для достижения поставленной в работе цели необходимо решить следующие задачи:

1. Сделать подробное описание функциональных процессов, происходящих в рассматриваемой предметной области. Построить модель функционирования для управления конфигурацией сложных технических изделий;

2. Разработать базу данных для управления конфигурацией изделий;

3. Разработать алгоритм для проведения аудита конфигурации изделий;

4. Разработать программное приложение для управления конфигурацией изделий.



2. Разработка информационного обеспечения для управления конфигурацией сложных технических изделий

2.1 Существующие информационные системы для управления конфигурацией сложных технических изделий

Рассмотрим существующие информационные системы для управления конфигурацией сложных технических изделий. В настоящее время на российском рынке представлено некоторое количество информационных систем, которые поддерживают данную технологию (Таблица 2.1) [8, с.52].

Таблица 2.1 "Системы управления конфигурацией технических изделий"

Наименование системы	Разработчик
PDM Step Suite	НИЦ CALS Прикладная логистика
IMAN	Unigraphics Solutions
Party Plus	Лоция-Софт
Search	Интермех
T-Flex Docs	Топ системы
Windchill	РТС

· Система PDM Step Suite предназначена для управления данными на всех стадиях ЖЦ изделия и основана на открытой модели, которая соответствует требованиям стандартов предметной области. Ориентирована на решение проблем в рамках целого предприятия и имеет открытую архитектуру с возможностью добавления новых функциональных модулей.

Использование этой системы позволяет создать ЕИП для предприятия и сделать управление данными об изделиях эффективным с соблюдением их непротиворечивости, актуальности, достоверности, целостности и полноты.

В качестве преимуществ системы PSS разработчики выделяют трехуровневую архитектуру (клиент - сервер приложении - сервер базы данных), ориентацию на решение проблем в рамках целого предприятия, поддержку всего ЖЦ изделия, открытые архитектуру и информационную модель.

Достоинством системы можно также считать возможность управления «точками зрения» на структуру изделия. Примером здесь могут служить различные спецификации изделия: конструкторская и технологическая. Также существует возможность рассмотреть изделие в разрезе функциональных систем.

Функциональность системы PDM Step Suite может быть расширена путем создания дополнительных модулей. Так, например, для решения проблем, обозначенных в данной работе можно использовать модуль подсчета стоимости изделия на всех уровнях производства и модуль расчета риска ошибки при эксплуатации изделия [4, с.41].

Описанная выше система имеет достаточное количество достоинств, но, тем не менее, является довольно дорогостоящей: стоимость PSS в стандартной редакции начинается с 9000 руб. за лицензию (если единовременно закупать более 100 лицензий) и заканчивается 30000 руб. (если единовременно закупить от 5 до 29 лицензий). Стоимость расширенной редакции составляет от 11 до 35 тысяч рублей за одну лицензию. В связи с этим многие малые предприятия не могут ее себе позволить, хотя приобретение такой системы оказало бы значительную поддержку производственным процессам [21].

· IMAN, разработчиком которого является Unigraphics Solutions, является системой сопровождения данных, которые отвечают требованиям стандарта ISO/STEP 10303 (Стандарт обмена данными). В IMAN используется СУБД на базе Oracle V8, система поддерживает как реляционную, так и объектно-ориентированную модели данных Управление конфигурацией изделий выполняет модуль PSM (Product Structure Management).

· Party Plus - система, в которую заложены функции управления структурой изделия, автоматизации документооборота (как офисного, так и технического) и архивная. Поддерживает интеграцию с различными системами управления базами данных. Данное ПО позволяет управлять конфигурацией с возможностью создания вариантов изделий по ЕСКД.

· Система Search позволяет вести электронный архив технической документации, управлять данными об изделиях и их ЖЦ. Также содержит модули электронного документооборота и управления проектами. Также как и в случае PDM Step Suite есть возможность расширения функций системы. Search может быть интегрирован с различными информационными системами, использующимися на предприятиях. Существует возможность создания промежуточных конфигураций изделия и спецификации комплектации.

· В возможности программного комплекса T-Flex Docs входят такие функции как документооборот, планирование, управление процессами производства, ведение номенклатуры изделии и др. К этой системе разработаны модули интеграции с наиболее часто встречающимися на предприятиях CAD системами. Работа с T-Flex Docs подразумевает создание ЕИП. В данной системе разработан отдельный инструмент по управлению конфигурацией.

· Windchill - это система компании PTC, которая обеспечивает системный подход в области управления конфигурацией. Поддерживает контроль и взаимозаменяемость деталей изделия аналогами и привязку их к соответствующей документации. Windchill также позволяет создавать различные представления конфигурации.

Одним из методов решения данной проблемы является разработка базы данных, которая может служить аналогом информационной системы управления конфигурацией для небольших предприятий. Для этого была описана модель функционирования предметной области.



2.2 Построение модели функционирования предметной области

Для моделирования функциональных процессов рассматриваемой предметной области была выбрана методология IDEF0. Данная методология предназначена для формализации и описания бизнес процессов. С помощью данной методологии система представляется как набор взаимосвязанных функциональных блоков. Функциональный блок представлен в виде прямоугольника, к каждой сторон которого подходят стрелки, описывающие вход, выход, управление и механизм функции. Данные стрелки являются интерфейсом для описания связей между функциями и внешней средой. Рисунок 2.1 представляет контекстную диаграмму модели функционирования предметной области.

Диаграммы функциональной модели строятся по иерархическому принципу. Для этого каждый блок декомпозируется на составные части, которые отображаются также в виде блоков на отдельной (дочерней) диаграмме. Это позволяет разобраться в том, что происходит в изучаемой системе, и какие функции в ней выполняются.

После декомпозиции контекстной диаграммы проводится декомпозиция каждого большого фрагмента модели на более мелкие части и так далее до достижения нужного уровня подробности описания.

Рисунок 2.2 представляет декомпозицию контекстной диаграммы функциональной модели для рассматриваемой предметной области.



Рисунок 2.1 "Модель функционирования предметной области"

Рисунок 2.2 "Декомпозиция функциональной модели"

Данная декомпозиция состоит из следующих частей:

Разработать план управления конфигурацией

Данный этап является основополагающим в управлении конфигурацией изделия. В разработанном плане менеджером УК должны быть прописаны следующие пункты:

· какие работы по УК будут проводиться;

· график проведения работ по УК;

· описание процессов УК, которые будут проводиться;

· перечень лиц ответственных за выполнение вышеописанных работ;

· возможность участия в данных процессах других организаций.

Структура плана может варьироваться в соответствии с типами и размерами проектов, уровнем формализации проекта, числом ОК или подсистем изделия, наличием каких-либо особых стадий ЖЦ изделия.

Разработать ФБК

Разработка ФБК проводится на этапе технического задания и технического предложения. На данном этапе составляется функциональная документация конфигурации, в которой описываются требования заказчика к функциональности изделия, его эксплуатационным свойствам. Также учитываются возможные взаимодействия с внешней средой и проверки, которые необходимы для демонстрации выполнения требований клиента.

Разработать ПБК

На стадии разработки ПБК создаются чертежи изделия, документально подтверждается выполнение требований заказчика на проектной стадии. ПБК должна содержать результаты расчетов и математического, а лучше и натурного, моделирования функционирования ОК или изделия в целом.

Разработать ФзБК

Далее на производстве создается опытный образец, к которому разрабатывается физическая базовая конфигурация, содержащая чертежи, спецификации, результаты выходного тестирования образца, которые должны удовлетворять требованиям заказчика.

Провести аудит конфигурации

Аудит конфигурации может проводиться в любой момент производства, но чаще всего этот процесс запускают в финальной части каждой стадии ЖЦ изделия. Финальный аудит конфигурации проводят непосредственно перед выпуском изделия. Этот процесс является проверкой того, что результаты тестирования образца изделия соответствуют требованиям клиента. На данном этапе, чтобы принять решение о передаче изделия в производство, все «недостатки» изделия должны быть устранены, а требуемые изменения внесены в изделие и соответствующую документацию.



2.3 Управление требованиям заказчика при управлении конфигурацией сложных технических изделий

Управление требованиями при управлении конфигурацией изделия это:

· формализация требований

· структурирование требований

· проверка требований на выполнимость и непротиворечивость

· управление изменениями в требованиях

Все требования, которые заказчик предъявляет к изделию, по сути, являются желаемыми свойствами продукта.

Выделяются три вида требований:

· требования, которые относятся к базовой части изделия;

· требования, которые относятся к различным объектам конфигурации;

· уникальные требования, которым должно отвечать конечное изделие.

При этом, требования могут относиться к одному из трех типов: содержать количественное значение какой-либо характеристики, иметь качественный характер либо однозначно определять техническое решение (Рисунок 2.3).

Рисунок 2.3 "Виды и типы требований"



После того, как список требований заказчика к изделию определен, его необходимо структурировать. Для этого требования разделяют на группы в соответствии с тем, к какой системе изделия они относятся (Рисунок 2.4). Например, если речь идет о самолете, то в качестве примера можно рассмотреть систему кондиционирования воздуха. К данной системе можно выделить следующие требования:

1. поддержание внутренней температуры в пределах от +17 до +24 градусов по Цельсию;

2. поддержание давления на борту, пригодного для находящегося на нем человека;

3. обновление воздуха в салоне самолета.

Структурирование требований заказчика проводится с использованием архива готовых решений по элементам и/или готовых проектов. Архив готовых решений по элементам содержит информацию о конфигурациях изделия с учетом того, что некоторые модули изделия могут быть заменены на аналоги. Архив готовых проектов описывает возможные изделия семейства с указанием всех модулей (и их количества) для конкретной конфигурации.

Рисунок 2.4 "Определение требований заказчика к изделию"

Далее требования одной группы разделяются по объектам конфигурации, входящим в данную систему. Рассмотрим первое из вышеописанных требований к системе кондиционирования самолета - поддержание температуры.

Температура в салоне самолета зависит от температуры за бортом, степени сжатия в компрессоре двигателя, наличия и характеристик смесителей, турбохолодильников и работы датчиков определения температуры. Главное требование может быть поделено на подтребования к каждому из этих объектов системы. Выполнение подтребований влечет за собой выполнение требования в целом.

Таким образом, происходит построение дерева требований заказчика к изделию - функциональной базовой конфигурации (Рисунок 2.5).

Рисунок 2.5 "Построение дерева требований заказчика (функциональной) конфигурации"

После составления функциональной базовой конфигурации по каждому из заявленных требований принимается решение о возможности его выполнения (Рисунок 2.6). Если какое-либо требование невыполнимо, то и проект в целом выполнен быть не может. В таком случае требуется переопределение требований со стороны заказчика.

Рисунок 2.6 "Проработка требований заказчика на возможность их выполнения"



За рубежом управление конфигурацией считается ключевой технологией управления созданием, производством и эксплуатацией продукции, направленной на контроль выполнения требований заказчика. При разработке стандартов требование использования стандартизованных моделей данных об изделии для информационной поддержки управления конфигурацией рассматривалось как одно из основных.

В настоящее время российская экспортируемая продукция изготавливается, как правило, по спецификации, согласованной с заказчиком, и является, по существу, отдельной модификацией базового изделия. Управление конфигурацией в этих условиях становится весьма актуальным. В рамках технического сотрудничества при совместных разработках продукции или при участии российских предприятий в производственной кооперации эта технология часто становится обязательной. В частности, требование внедрения управления конфигурацией стало обязательным условием в международной системе обеспечения безопасности полетов гражданской авиации [19].

2.4 Разработка базы данных для управления конфигурацией сложных технических изделий

...