Построение единого информационного пространства инженерных данных Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 303.064

ПОСТРОЕНИЕ ЕДИНОГО ИНФОРМАЦИОННОГО ПРОСТРАНСТВА ИНЖЕНЕРНЫХ ДАННЫХ

Н.Н. Коблов

Томский политехнический университет E-mail: nnk2002@mail.ru

Рассмотрены вопросы построения единого информационного пространства инженерных данных с помощью вновь разработанной автоматизированной системы управления инженерными данными и производством. Разработана и реализована оригинальная концепция документооборота при разработке конструкторской документации, ее согласовании, сдаче в архив и проведении изменений. Особое внимание уделено автоматическому построению электронного состава изделия.

Ключевые слова:

Автоматизированная система управления инженерными данными, электронный состав изделия.

Развитие компьютерной техники, специализированного программного обеспечения, средства разработки собственных программных продуктов, накопленный опыт - все это заложило основу для построения на приборостроительном предприятии сквозной комплексной САПР [1] и разработки собственной PDM-системы для автоматизированного управления инженерными данными и производством (АСУ ИДиП) [2].

В соответствии с концепцией информатизации Роскосмоса [3], политикой предприятия в области качества с целью построения единого информационного пространства (ЕИП) для разработки, согласования, хранения, внесения изменений, обращения электронной технической документации и ведения состава изделия в электронном виде в НПЦ «Полюс» разработана и внедрена автоматизированная система управления инженерными данными и производством (АСУ ИДиП) на всех этапах жизненного цикла изделия (на конец 2012 г. в объеме первой и второй очереди - управление конструкторской документацией и архивом, управление электронным составом изделия). В АСУ ИДиП реализованы следующие функции: интеграция с внешними системами, хранение, классификация, управление изменениями документов, документооборот и управление деловыми процессами, поиск документов по атрибутам и по содержанию, проверка орфографии, управление электронно-цифровой подписью, защита документов и обеспечение безопасности, импорт существующего задела электронной документации.

Первичными данными в АСУ ИДиП являются технические документы, разрабатываемые специалистами предприятия и оформляемые в электронном виде. Все разрабатываемые электронные технические документы (ЭТД) помещаются в общую базу данных об изделии (ОБДИ) для оперативного доступа (по назначенным правам) сотрудников всех подразделений предприятия (рис. 1).

Коблов Николай Николаевич, канд. техн. наук, ассистент кафедры точного приборостроения Института неразрушающего контроля ТПУ. E-mail: nnk2002@mail.ru Область научных интересов: информационные технологии в приборостроении, компьютеризация научных исследований.

Проведение изменений в ЭТД

Рис. 1. Структурная схема функционирования АСУ ИДиП

В формируемой АСУ ИДиП базе данных сосредоточена вся информация о разработанных изделиях и выпущенных ЭТД: их обозначения и наименования, дата выпуска, все сделанные в процессе жизненного цикла изменения ЭТД, электронно-цифровые подписи, файлы содержательной части (оригиналы, подлинники, трехмерные модели, черновики, результат сравнения с предыдущим изменением), учтенные для изменений альбомы конструкторской документации, дерево входимостей документов.

Процесс разработки и согласования документов на предприятии остается без изменений, при этом бумажный документооборот заменяется на аналогичный электронный, что, в свою очередь, существенно ускоряет внедрение АСУ ИДиП.

В АСУ ИДиП подлинником ЭТД является файл в платформонезависимом нередакти-руемом многолистовом растровом формате ТШ. Электронный подлинник формируется автором ЭТД с помощью специальной методики и соответствующего программного обеспечения. На момент изготовления файла-подлинника и момент внесения последнего изменения в файл-оригинал накладывается следующее условие: tор < ¿подл, где tор - момент (дата и время) внесения последнего изменения в файл-оригинал; ^одл - момент (дата и время) изготовления файла-подлинника с файла-оригинала. Вышеприведенные свойства электронного подлинника совместно с данным условием в достаточной степени гарантируют соответствие файла-оригинала и файла-подлинника.

В АСУ ИДиП организована совместная работа всех подразделений с ЭТД, а также его параллельное согласование в электронной форме путем применения электронно-цифровой подписи. Для уведомления о поступлении входящих документов каждый день автоматически осуществляется рассылка текстовых сообщений на компьютеры пользователей и их сотовые телефоны (по желанию).

При согласовании ЭТД АСУ ИДиП автоматически формирует черновик версии ЭТД -электронный документ, являющийся аутентичной копией подлинника, предназначенный для хранения аннотаций, формируемых подписывающими лицами при согласовании документа. В черновик подписывающие лица вносят замечания в виде цветных графических объектов

(рис. 2). После просмотра ЭТД подписывающим лицом в поле «Дата подписания» проставляется дата и время просмотра, а в случае подписания - дата и время подписания.

Черновик 1 из 1 29.07.2009 9:09:48 ^ ^ *

■"Рсргчіт АІ йуплво

ЕТ.г'ігіВїі'їМ

В( 1)

Рис. 2. Черновик ЭТД

Подразделения предприятия в рамках единого информационного пространства автоматически получают через АСУ ИДиП учтенные для изменения электронные альбомы конструкторской документации (КД) с автоматически построенным деревом входимостей документов (рис. 3), включающие вновь разработанные и примененные документы.

В диалоговом окне сверху указываются атрибуты альбома КД: заказ, подразделение, обозначение и наименование изделия. В левой части представлено дерево входимостей документов, начиная с головной спецификации альбома, а в правой - полный список комплекта чертежей изделия, входящих в альбом.

Одним цветом выделены имеющиеся в ОБДИ документы, а другим - отсутствующие. С помощью кнопки «Подлинник в одном окне» открывается подлинник документа. Через контекстное меню на форме подлинника документа осуществляется печать документа на бумажный носитель.

Список документов, входящих в изделие, отсортирован по обозначению, что позволяет сотрудникам архивного подразделения предприятия распечатать и скомплектовать в виде бумажного альбома КД комплект чертежей изделия.

В графе «Перв. примен.» указан заказ по первичной применяемости. Если документ впервые применен в данном альбоме, то графа остается незаполненной.

_ п X

\,,аКомплект чертежей изделия

Заказ:

Подразделение:

Г оловная спецификация: Наименование изделия:

УЧТЕНО

ЕИЖА.565111.005

Дерево входимостей документов:

Обозначение Изменение Наименование л

[ н -Ч ЕИЖА 565111 005 Й изм. 12 Архив Комплекс управления КУС^|

Ш ЕИЖА.565111 005 ВП •і) ЕИЖА.565111.005 ВС •І) ЕИЖА.565111.005 ГЧ •І ЕИЖА565111.005 ДЗ •1 ЕИЖА565111 005 Д8 •І ЕИЖА.565111.005 Д9 •І ЕИЖА565111.005 МЭ •І ЕИЖА565111.005 ПД •І ЕИЖА565111.005 ПЭЗ Щ ЕИЖА 565111 005 РЭ-ЛУ •1 ЕИЖА.565111.005 РЭ Ш ЕИЖА565111.005 СБ -І1 ЕИЖА 565111.005 ТВПС -І] ЕИЖА565111.005 ТУ •! ЕИЖА565111.005 ФО-ПУ •і) ЕИЖА.565111 005 ФО ЕИЖА565111 005 ЭЗ •1 ЕИЖА 565111 005 Э5 *4 ЕИЖА 305514 002 Ей* ЕИЖА-435151.128 0 и ЕИЖА.435151.132 ¿«4 ЕИЖА.436431.027 її ЕИЖА436431.027 ВП -І ЕИЖА.436431.027 ВС -Й ЕИЖА.436431 027 Ш ■І ЕИЖА436431.027 ПЭЗ а ЕИЖА436431.027 СБ Й ЕИЖА436431 027 ТВПС

Й изм. 02 Архив Й изм. 06 Архив Й изм 02 Архив > изм 07 Архив А изм. 03 Архив Й изм. 07 Архив Й изм. 03 Архив Й изм. 01 Архив

* изм 02 Архив «й изм. 04 Архив Й изм 07 Архив Й изм. 01 Архив Й изм. 05 Архив Й изм. 01 Архив

изм. 03 Архив й изм. 05 Архив Й изм 03 Архив Й изм 01 Архив

• изм. 03 Архив ■ изм. 07 Архив Й изм. 07 Архив Й изм 01 Архив

Й изм. 04 Архив Й изм. 02 Архив Й изм. 01 Архив Й изм 06 Архив Й изм. 02 Архив

Ведомость покупных издет! Ведомость спецификаций Габаритный чертёж Инструкция

Инструкция по автономный Протокол предъявительск Электромонтажный черте): Перечень документов Перечень элементов Лист утверждения Руководство по эксплуате Сборочный чертёж Таблица ведомости покут Т ехнические условия Лист утверждения Формуляр

Схема электрическая прик Схема электрическая подк Крышка

Модуль коммутации на1 Модуль ключей М-КСБ Модуль устройства пит

Ведомость покупных Ведомость спецификаций Инструкция Перечень элементов Сборочный чертеж Таблица ведомости покут, _______________________>■!

Комплект чертежей изделия

Обозначение Изменение Перв. примен. На,-

ЕИЖА 7111110.120 файл отсутствует И

ЕИЖА 715332.001 файл отсутствует Заг

ЕИЖА.746615.001 файл отсутствует Лег

ЕИЖА754312.032 файл отсутствует Та(

ЕИЖА 754463.012 файл отсутствует Пт

ЕИЖА.305514 002 изм. 01 Архив Крь

ЕИЖА.305514 002 СБ изм 02 Архив Сб<

ЕИЖА 434431 008 изм. 02 Архив Заг

ЕИЖА434431 008 ВП изм. 00 Архив Вы

ЕИЖА 434431.008 ПЭЗ изм. 00 Архив Пе|

ЕИЖА 434431 008 СБ изм 03 Архив Сб<

ЕИЖА 434431 008 ЭЗ изм. 00 Архив Сх€

ЕИЖА 565111 005 изм 12 Архив Ког

ЕИЖА 565111.005 ВП изм. 01 Архив Ве;

ЕИЖА 565111 005 ВС изм. 02 Архив Ве;

ЕИЖА565111.005 ГЧ изм 06 Архив Гае

ЕИЖА 565111.005 ДЗ изм. 02 Архив Ин.

ЕИЖА 565111.005 Д8 изм 07 Архив Ині

ЕИЖА 565111.005 Д9 изм 03 Архив Пр,

ЕИЖА.565111.005 МЭ изм. 07 Архив Эл.

ЕИЖА.565111.005 ПД изм. 03 Архив Пе|

ЕИЖА 565111.005 ПЭЗ изм. 01 Архив Пе|

ЕИЖА 565111.005 РЭ изм 04 Архив Руї

ЕИЖА.565111.005 РЭ-ЛУ изм. 02 Архив Ли<

ЕИЖА 565111.005 СБ изм. 07 Архив Сб!

ЕИЖА.565111.005 ТВПС изм. 01 Архив Та,

ЕИЖА 565111 005 ТУ изм. 05 Архив Те)

ЕИЖА 565111.005 ФО изм. 03 Архив Фо

ЕИЖА.565111.005 ФО-ПУ изм 01 Архив Ли^

< > _

Документы с бумажным подлинником Подлинник в одном окне X Закрыть

Рис. 3. Комплект чертежей изделия по заказу

В момент сдачи очередного альбома КД в архив для каждого ЭТД автоматически формируется дерево применяемости (рис. 4). Общее количество альбомов, в которые входит данный ЭТД, записывается в атрибут «Количество применений», на основании которого формируется список ЭТД, входящих в альбом «Большая применяемость».

Обозначение документа Заказ |Альбом

В-ЕИЖА758726.560 361044 МКН

В ЕИЖА469135.495 361044 МКН

ВЕИЖА435151.133 361044 МКН

= ЕИЖА468361.222 361044 УКУ

: ЕИЖА 565111 006 361044 АРК СЭС

Рис. 4. Дерево применяемости

Разработчики, конструкторы, технологи и другие специалисты могут оперативно обмениваться информацией по изделию, отслеживать изменения в конструкторских документах, которые становятся им доступны уже на этапе проектирования, что позволяет предварительно их оценить (до начала этапа согласования) и сформировать свои предложения по корректировке. В АСУ ИДиП руководители проектов, начальники лабораторий, начальники отделов в реальном времени отслеживают процесс и сроки разработки документации, оценивают состав проектируемых приборов, номенклатуру и стоимость покупных изделий.

После согласования и утверждения ЭТД автор сдает его в электронный архив. Сотрудник архива распечатывает с электронного подлинника бумажный дубликат, с которого изготавливаются бумажные копии, рассылаемые в подразделения предприятия.

При проведении изменений в конструкторской документации в АСУ ИДиП автоматически формируется печатная форма извещения об изменении. Так как изменения в документацию проводятся путем замены листов подлинника, возникает вопрос: «Что изменилось?». В примечании к извещению об изменении автор изменения описывает его, но не всегда возможно корректно текстом описать графические поправки. Для графической визуализации проведенных изменений в АСУ ИДиП автоматически сравниваются предыдущий и последующий подлинники документа, в результате чего формируется графический образ, в котором черным цветом показана неизмененная графика, красным цветом - то, что было, а зеленым - то, что стало (рис. 5).

АСУ ИДиП не только управляет КД и архивом, но и решает другую очень важную, характерную для подобных систем задачу, без чего невозможно говорить об эффективном управлении инженерными данными, - формирование и управление электронной структурой изделия (ЭСИ). Система содержит информацию о составе всех изделий, их исполнениях и конфигурациях.

250*'

Рис. 5. Графическая визуализация проведенных изменений

Общие требования к ЭСИ устанавливает ГОСТ 2.053-2006 «Электронная структура изделия. Общие положения», согласно которому это конструкторский документ, выполняемый только в электронной форме и предназначенный для использования в компьютерной среде. Он обобщает, консолидирует технические данные об изделии и предназначен для организации информационного взаимодействия между автоматизированными системами. Иными словами, ЭСИ предоставляет не только информацию о составных частях изделия, но и описывает их структуру, взаимосвязь, иерархию. Важная особенность - наличие нескольких представлений состава изделия для различных предметных областей. Так, в АСУ ИДиП ЭСИ строится на основе имеющихся в базе данных текстовых ЭТД и имеет три таких представления: электронный функциональный состав изделия (ЭФСИ), формируемый по головному перечню элементов с учетом входящих устройств, функциональных групп и переменных данных; электронный конструкторский состав изделия (ЭКСИ), формируемый по всем разделам головной спецификации с учетом входящих сборочных единиц, функциональных групп, переменных данных и раздела

«Устанавливать по МЭ» (рис. 6); электронный покупной состав изделия (ЭПСИ), формируемый по головной ведомости покупных изделий с учетом входящих устройств и переменных данных.

В АСУ ИДиП хранится вся история изменений ЭТД (номер изменения, дата сдачи в архив, дата аннулирования), поэтому всегда известно, какое изменение было актуально (находилось в состоянии «Архив») на тот или иной момент времени. Чтобы отследить, как изменялся состав того или иного изделия, пользователь может формировать ЭФСИ, ЭПСИ и ЭКСИ на разные даты и сравнивать их между собой.

Электронный конструкторский состав изделия: ЕИЖА.565111.005 иэм 07 Архив

Исполнен* 00 • Комплекс управ ле»чя_________________

~В-

Исполнение изделия

( Получить сводило ведомость ) [ Отображать подлтник документа Q Отображать служебные колонки

Обозначе»*«

В ЕИЖА565111.005 -------ч

ЕИЖА565111 005 ТВПС - ЕИЖА565111 005 ПЭЗ • ЕИЖА565111.005 ПД —ЕИЖА 565111 005 ВП ЕИЖА565111.005 35 -ЕИЖА 565111 005 33 ЕИЖА565111.005 ГЧ ЕИЖА 565111 005 ВС ЕИЖА 565111 005 СБ & ЕИЖА 305514 002 0 ЕИЖА435151 128

ЕИЖА 435151.128 СБ ЕИЖА 435151 128 ВП ЕИЖА 435151 128 ТВГ ЕИЖА 435151 128 ДЗ В ЕИЖА 469133140 b ЕИЖА 469133.140 СБ ЕИЖА 435151.128 ПЗЗ 0 ЕИЖА 411111.059 ЕИЖА 469137.382 ; ЕИЖА 469137.362 02 0 ЕИЖА.469155 500 09 0 ЕИЖА 6711Л 342 0 ЕИЖА 6Л 345 091 0 ЕИЖА 687254 417 г ЕИЖА. 73311.119 ; ЕИЖА 733111 11903

иэм. 07 Архив \ Головная спецификация

иэм. 04 Архив

иэм. 01 Архив иэм. 02 Архив иэм. 00 Архив

Фор По Наименование Кол Раздел спецификации

Комплекс управления КУСЭС 1

A4 Т абгмца ведомости покуп»*де иэдегмй и с. Документация

A4 Перечень элементов Документация

A4 Перечень документов Документация

A4 Ведомость покупных изде/ма Документация

А1 Схема электрическая подключения Схема электрическая пртдопиальмая Документация Документация

A3 Г абаритиый чертёж Документация

A3 Ведомость спецификаций Документация

A3 Сборочный чертеж Документация

A4 1 Крышка 1 Сборо^мые едг+ыцы

A4 3 Модель коммутации напряжения МКН 1 Сборочные еди^цы

A3 Сборочный чертеж Документация

A3 Ведомость покупных изделий Документация

A4 Т аб/ыца ведомости покупных и специфик. Документация

A4 Инструкция Документация

A4 1 Узел коммуташ« напряжения 1 Сборо^ые ед*гицы

A3 Сборочный чертеж Документация

A4 Перечень элементов Документация

A4 1 Шцнт 4 Сборочные единицы

A4 2 Колодка 1 Сборочные единицы

A4 3 Колодка 2 Сборочные единицы

A4 7 Диодная сборке 8 Сборочные единицы

A4 в Т рансформатор 171342 1 Сбороьиые еД1*<ИЦЫ

A4 9 Дроссегъ 345091 1 Оборонные еди^цы

A4 10 Основание 1 Сборочные ЩН4ЦЫ

A3 12 Колодка 2 Детали

A3 13 Колодка 2 Детали

Разделы

спецификации

RS1. RS2. RS3. RS4

DV3...DV10

IV1

L1

Служебные сообщения ЭКСИ а

' Начало построе*«я: 22.09.2011 1357:57 —і _ * Кмипослюе»« 22.092011 1358:01 3 ВРеМЯ построения - 4 сек. Сообщения об ошибках и замечаниях

□ Число ошибок. 26

Q Число замечаний: 45 И

Рис. 6. Электронный конструкторский состав изделия

На основе ЭФСИ и ЭПСИ автоматически формируются сводные ведомости на конкретное изделие по прочим изделиям, а на основе структурированных данных ЭКСИ - сводная ведомость по всем разделам спецификации. Эти данные необходимы для подготовки изделия к производству и закупки комплектующих для него. Сводная ведомость по ЭКСИ содержит исходные данные для передачи их в контур управления производством. Кроме того, есть возможность сравнивать между собой полученные сводные ведомости и тем самым выявлять рассогласования в документации разработчика и конструктора.

При проектировании любого изделия или узла разработчик всегда должен руководствоваться требованиями, поставленными перед ним заказчиком, и в итоге выдать продукт, полностью соответствующий техническому заданию. Одним из обязательных критериев при этом всегда выступает цена изделия, а для космической отрасли на первый план выходит и его масса. Но часто на стадии разработки бывает сложно точно оценить значения этих параметров и определить, какие комплектующие лучше использовать, чтобы вписаться в заданные границы. Использование ЭСИ помогает решить эту проблему: зная иерархию, количество, массу и цену отдельных элементов (к примеру, ЭРИ), легко подсчитать массу всей сборки, причем сделать это в реальном времени.

Наличие ЭСИ открывает еще ряд возможностей: автоматическое сравнение списка ЭРИ, примененных в принципиальной электрической схеме (данные из файла с расширением sch), с соответствующим ей перечнем элементов; автоматическое сравнение списка ЭРИ, полученного на основе сборочного чертежа (данные из файла с расширением pcb), с соответствую-

щей ему спецификацией; поиск и подсчет количества отдельных ЭРИ и материалов, примененных в изделии, с указанием конкретных документов, в которых они задействованы.

Данный подход позволяет обрабатывать уже существующий на предприятии задел документации и не требует от пользователей каких-либо дополнительных усилий на переобучение и на переработку хранимых документов. При этом все данные вводятся единожды и далее доступны всем сотрудникам.

С внедрением АСУ ИДиП сокращается время на согласование документов, упорядочивается доступ к ним, обеспечивается их быстрый поиск, уменьшаются затраты и, как следствие, повышается прибыль.

Внедрение АСУ ИДиП в НПЦ «Полюс» позволило построить единое информационное пространство, в котором осуществляется разработка, согласование и сдача в архив конструкторской документации, а также перевести работу разработчиков, конструкторов, технологов на качественно новый уровень. Благодаря тому, что проект является собственной разработкой, он постоянно развивается и может быть внедрен на других предприятиях.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алексеев В.П., Коблов Н.Н., Хрулев Г.М. Современные технологии автоматизации проектирования РЭА специального назначения. - Томск: Изд-во Института оптики атмосферы СО РАН, 2003. - 134 с.

2. Коблов Н.Н. Разработка и внедрение автоматизированной системы управления инженерными данными // Электронные и электромеханические системы и устройства: Тезисы докладов XVIII науч.-техн. конф. - Томск, 22-23 апреля 2010. - Томск: ООО «Печатная мануфактура», 2010.- С. 228-230.

3. Концепция информатизации Роскосмоса. URL: http://www.federalspace.m/mam.php?id=

13&did=928&print=1 (дата обращения: 15.09.2012).

Поступила 05.02.2013 г.