CC BY
71
УДК 519.6
РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ПАРКА ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН А.С. Сушков, С.И. Сушков, К.А. Яковлев
В статье рассматриваются основные этапы жизненного цикла транспортно-технологических машин, подлежащие автоматизации, а также приводится описание структурной схемы интегрированной автоматизированной системы поддержки жизненного цикла парка транспортно-технологических машин
Ключевые слова: СЖ£-технологии, поддержка жизненного цикла, автоматизированная система, парк транспортно-технологических машин
Конкурентоспособность вновь создаваемой продукции в определяющей степени зависит от оперативности и качества ее разработки. Особенно остро стоят эти проблемы при проектировании наиболее сложных технических объектов, к числу которых относятся транспортно-технологические машины (ТТМ). На многих отечественных предприятиях-разработчиках специализированной техники на проектирование таких машин затрачивается до 10 лет [1, 2]. При этом, несмотря на столь значительные сроки создания опытных образцов, освоение их серийного выпуска и первые годы эксплуатации сопровождаются многочисленными доработками, целями которых является устранение различного рода недостатков, дефектов и предпосылок к отказам. Причины этого состоят в недостатках процессов проектирования и отработки создаваемых образцов техники, связанных со слабым применением автоматизированных методов проектирования и современных информационных технологий, базирующихся на математическом моделировании разрабатываемых объектов и их составных частей.
Создание наукоемких технологических объектов в настоящее время ориентируется на CALS-технологии (Continuous Acquisition and Life-cycle Support), которые позволяют интегрировать процессы, протекающие в ходе жизненного цикла продукции на основе специально организованной единой информационной среды, охватывающей все стадии жизненного цикла создаваемой продукции [1-3].
Очевидно, что современная методология проектирования, производства и эксплуатации ТТМ должна быть согласована с основными принципами CALS-технологий. Тем более что заказчики и покупатели ТТМ в настоящее время все чаще требуют документацию в электронном виде.
С учетом сказанного авторами предлагается разработать интегрированную автоматизированную систему поддержки жизненного цикла парка ТТМ, обеспечивающую проектирование ТТМ с подбором оптимальных конструкционных, эксплуатационных и режимных параметров, формирование оптималь-
Сушков Артем Сергеевич - ВГЛТА, аспирант, тел. (4732) 53-76-79
Сушков Сергей Иванович - ВГЛТА, д-р техн. наук, профессор, тел. (4732) 35-77-02
Яковлев Константин Александрович - ВГЛТА, канд. техн. наук, доцент, тел. (4732) 53-76-79
ной структуры парка ТТМ, оценку качества ТТМ по основным эксплуатационным свойствам (подвижность, надежность, конкурентоспособность), поддержку технического обеспечения, диагностику и ремонт ТТМ.
Исходя из вышеизложенного, рассмотрим маршрут автоматизации поддержки жизненного цикла (ЖЦ) ТТМ. На приведенном маршруте (рис. 1) показаны основные этапы ЖЦ и процессы, подлежащие автоматизации. Нумерация автоматизированных процедур на схеме маршрута отражает генеральную последовательность их выполнения. Рассмотрим подробно основные блоки маршрута, представленного на рис. 1.
Блоки 1-5 относятся к этапу проектирования ТТМ. Основные требования и ограничения к разрабатываемым образцам ТТМ регламентируются техническим заданием (ТЗ).
Блок 1. На начальном этапе маршрута проектирования выполняется процедура предварительного моделирования условий эксплуатации ТТМ. Результаты моделирования (технические, природноклиматические, дорожно-транспортные характеристики, формирующие вектор эксплуатационных параметров (% )) сравниваются с требованиями технического задания (ТЗ). Неопределенность некоторых данных на рассматриваемом этапе (отсутствие информации о качестве полотна пути и т. п.), снимается их заданием на основе личного опыта инжене-ра-проектировщика. Позднее, когда эта информация будет получена по результатам соответствующего моделирования, осуществляется интерактивная обратная связь (повторение расчётов с новыми данными).
Блок 2. Исходя из результатов моделирования % разрабатываемого ТТМ, требований к конструкционным параметрам узлов и систем (если задаются в ТЗ), а также уровня различным внешних воздействий (тепловых, механических и др.), осуществляется предварительная автоматизированная разработка конструкции деталей, узлов и систем ТТМ
(вектор параметров % к). В процессе разработки
конструкции решаются, например, следующие задачи: компоновка электрической схемы в типовые конструктивные узлы (разрезание схемы на части); размещение конструктивных узлов, например в бло-
ке, с учетом тепловых, электромагнитных и механи- табилизирующих факторов, а также требований к
ческих характеристик; определение параметров массо-габаритным и удельным характеристикам
корпуса блока, исходя из действующих на него дес- (обычно задаются в ТЗ) и т. п.
Рис. 1. Поддержка жизненного цикла ТТМ
Блок 3. Для разработанного первоначального варианта конструкции ТТМ моделируется режимные параметры управления (% ) при помощи соответствующих программных средств. В потоке исходной информации для моделирования % р могут
быть использованы данные ТЗ, в качестве которых могут выступать: момент в трансмиссии, частота вращения вала двигателя и т.д., ограничения на режимные параметры и т.д.
Блок 4. Основываясь на результатах предыдущих процедур проводится оценка ТТМ по основным эксплуатационным свойствам: оценка подвижности, надежности и конкурентоспособности ТТМ. Согласно указанным в ТЗ уровням эксплуатационным свойств проводится корректировка конструкционным и режимных параметров.
Блок 5. На заключительном этапе проектирования после проведения корректировки расчетов согласно ТЗ, осуществляется автоматизированный
выпуск комплекта конструкторской документации (КД), например, средствами системы АШоСАБ на проектируемое устройство (ТТМ). В данном блоке также выполняются операции по разработке комплекта технологической документации (ТД).
Блоки 6 и 7 относятся к этапу эксплуатации ТТМ в составе парка.
Блок 6. Выполняется формирование оптимальной структуры и состава парка ТТМ, согласно требованиям отрасли региона, количества и регламента выполняемых специализированных работ, а так же исходя из возможности достижения определенного (заданного) уровня эффективности работы парка.
Блок 7. Осуществляется техническая поддержка ТТМ в состав парка. С помощью внешних систем бортовой диагностики осуществляется контроль работоспособности деталей, узлов и систем ТТМ. На основе данных, полученных от систем бортовой диагностики и диагностических моделей, автоматически осуществляется выявление неполадок и предлагается комплекс ремонтных мероприятий.
Блоки 8 и 9 относятся к этапу ЖЦ утилизация. Блок 8 и 9 представляют собой независимые процессы (расформирование парка не означает немедленную утилизацию техники, равно как утилизация ТТМ не означает расформирование парка). Расформирование парка и утилизация ТТМ должны проводится согласно соответствующим требованиям СанПиН и служб экологической безопасности.
Описанный в предыдущем разделе маршрут -это непрерывная информационная поддержка ЖЦ ТТМ, которая базируется на стандартизации методов представления данных на каждой стадии жизненного цикла и на безбумажном электронном обмене данными. Данный маршрут определяет набор правил, регламентов и стандартов, в соответствии с которыми строится информационное («электронное») взаимодействие участников процессов проектирования, эксплуатации и утилизации [4-5].
На рис. 2 приведена возможная схема структурного построения интегрированной автоматизированной системы поддержки ЖЦ парка ТТМ. Рассмотрим приведенную схему подробней.
Основную часть автоматизированной системы составляют традиционные элементы - управляющая оболочка, пользовательский интерфейс, внешние и интегрированные базы данных. В составе автоматизированной системы предусматривается наличие интегрированной баз данных ТТМ, которая содержит перечень ТТМ, описание основных свойств, технических и технологических характеристик и др. База данных «Диагностические модели» содержит решающие правила для определения работоспособности деталей, узлов и систем ТТМ.
Модуль оценки качества ТТМ позволяет провести анализ основных эксплуатационных свойств
ТТМ: устойчивость, надежность и конкурентоспособность. С помощью данного модуля можно так же рассчитать оптимальные значения конструкционных, эксплуатационных и режимных параметров ТТМ, для обеспечения заданных ЛПР значений основных эксплуатационных характеристик.
Модуль формирования структуры парка позволяет сформировать оптимальную структуру состава парка ТТМ исходя из заданных требований ЛПР (количество и регламент определенного вида работ, уровень затрат и др.).
В процессе технической поддержки ТТМ важное место занимает процедура оценки состояния узлов и деталей машин, идентификация неполадок, принятие решения о дальнейшей эксплуатации, а так же определение стратегии ремонта. Для решения перечисленных задач в состав автоматизированной системы включена экспертная система. Экспертная система, используя известные решения и/или их комбинации, а также результаты проектирования, формализованные в обменной структуре, позволяет посредством набора баз знаний выполнять ряд эвристических процедур.
После выполнения расчетов основных характеристик ТТМ, его структура и параметры конвертируются (прямая и обратная схемы) в базу данных, имеющих логическую структуру в соответствии со стандартом ISO 10303 STEP. Затем, описание ТТМ может быть передано с использованием языка EXPRESS на любые этапы жизненного цикла ТТМ [5-б].
Подсистема обработки результатов и формирования отчетов предназначена для формирования электронной документации в форматах удобных для интерпретации пользователя и для конвертирования в другие приложения.
Взаимодействия пользователя с программой осуществляется через пользовательский интерфейс. Посредством диалоговой подсистемы осуществляется ввод предпочтений пользователя, установка ограничений, а так же редактирование баз данных и баз знаний.
Подсистема представления результатов осуществляет вывод результатов работы системы на экран, а так же конвертирование данных в формат CAD-систем.
Предложенная система предназначена для поддержки принятия управленческих решений на всех этапах ЖЦ ТТМ. Применение данной системы позволит значительно повысить качество разработки и эксплуатации ТТМ, эффективность формирования и эксплуатации парка ТТМ, а так же позволит значительно снизить затраты на всех этапах ЖЦ.
Рис. 2. Структурная схема автоматизированной системы поддержки жизненного цикла парка ТТМ Литература
1. Судов Е.В. СЛЬБ-технологии или Информационная поддержка жизненного цикла изделия, РСШеекЖЕ, № 45(169) 1998, С. 10-17.
2. Дмитров В.И. СЛЬБ как основа для проектирования виртуальных предприятий // Автоматизация проектирования 1997, № 5. С. 22-28.
3. Барабанов В.В., Ковалева Е.Н., Свирин В.И., Судов Е.Д. "Применение СЛЬБ-технологий для создания средств информационной поддержки процессов обеспечения качества продукции" - Проблемы продвижения продукций и технологий на внешний рынок. Специальный выпуск, 1997, С. 38-40.
4. Шильников П.С., Овсянников М.В. Система электронной документации СЛЬБ - реальное воплощение виртуального мира - САПР и Графика, 1997. № 8. С. 27-34.
5. Давыдов А.И., Барабанов В.В. Судов Е.В., Шульга С.С. СЛЬБ. Поддержка жизненного цикла продукции. Руководство по применению. М., Минэкономики РФ, НИЦ СЛЬБ-технологий “Прикладная логистика”, Всероссийский НИИ межотраслевой информации - информ.-аналитич. Центр оборонной промышленности, 44 с.
6. Р 50.1 - 2000 Рекомендации по стандартизации. СЛЬБ-технологии терминологический словарь Ч. 1. Терминология, относящаяся к стадиям жизненного цикла продукции. Издание официальное ГОССТАНДАРТ РОССИИ Москва, НИЦ СЛЬБ “Прикладная логистика”, 57 с.
Воронежская государственная лесотехническая академия
DEVELOPMENT OF THE AUTOMATED SYSTEM LIFE CYCLE SUPPORT PARK TECHNOLOGICAL MACHINES
A.S. Sushkov, S.I. Sushkov, K.A. Yakovlev
In article the basic stages of life cycle of technological machines, automation subjects and as the description of the block diagramme of the integrated automated system of life cycle support park technological machines is resulted are considered
Key words: CALS-technologies, the life cycle support, the automated system, the park of technological machines
