CC BY
29
УДК 004: 658.5
БАЗОВАЯ КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ДАННЫХ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА В ЕДИНОМ ИНФОРМАЦИОННОМ ПРОСТРАНСТВЕ ПРЕДПРИЯТИЯ
© 2020 С.В. Чурилин, И.Н. Хаймович
Самарский национальный исследовательский университет им. академика С. П. Королёва
Статья поступила в редакцию 17.06.2020
Актуальность определения базовой концептуальной модели данных конструкторско-технологи-ческой подготовки производства в едином информационном пространстве обусловлена необходимостью успешного внедрения технологий информационной поддержки изделия в процессы подготовки производства. Для этого необходимо четкое представление о том, как будет организована информационная модель данных об изделии в информационном пространстве предприятия. С этой целью разработана базовая концептуальная модель данных, графическое и математическое представление которой представлено в статье.
Ключевые слова: конструкторско-технологическая подготовка производства, информационная поддержка изделия, базовая концептуальная модель данных. DOI: 10.37313/1990-5378-2020-22-4-57-63
ВВЕДЕНИЕ
В последние десятилетия, в связи с переходом к информационному обществу, на предприятиях, производящих сложную наукоемкую продукцию, происходят колоссальные перемены в организации производства. Интенсивное развитие информационных технологий привело к тому, что необходимым условием конкурентоспособности предприятия является наличие современных информационных технологий и систем на всех этапах конструирования, производства и эксплуатации изделия, т.е. внедрение информационной поддержки изделия (ИПИ-технологий) в процессы конструкторско-технологической подготовки производства (КТПП) в едином информационном пространстве (ЕИП) предприятия.
Для организации успешного внедрения ИПИ-технологий необходимо четкое представление о том, как будет организована информационная модель данных изделия на всех этапах его жизненного цикла в ЕИП предприятия. С этой целью разработана базовая концептуальная модель данных (БКМД) КТПП в ЕИП.
ГРАФИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ БАЗОВОЙ
КОНЦЕПТУАЛЬНОЙ МОДЕЛИ ДАННЫХ
Выпуск изделия зависит от совместной и согласованной деятельности производственных и функциональных подразделений предприятия,
Чурилин Сергей Викторович, аспирант кафедры обработки металлов давлением. E-mail: [email protected]
Хаймович Ирина Николаевна, доктор технических наук, профессор кафедры обработки металлов давлением. E-mail: [email protected]
связанных между собой информационно и технологически. На рисунке 1 представлена схема взаимосвязи конструкторско-технологической службы, в которой отмечены и обратные корректирующие связи по различным параметрам: по объемам, качеству, ценам реализуемого изделия и т.д. Реализация представленной схемы должна быть обеспечена соответствующими организационными механизмами взаимодействия между субъектами приведенной системы [1].
При внедрении ИПИ-технологий в производственные процессы предприятия организационный механизм взаимодействия между субъектами является «фундаментом» БКМД на основе полного электронного описания изделия (ПЭОИ). При этом, ПЭОИ должно обеспечивать совокупность данных в электронном виде, получаемых на разных этапах ЖЦИ и максимально полно описывающее изделие. Таким образом, в массиве основных данных БКМД должны быть отражены:
• участники ЖЦИ {01; ...; Оп};
• основные информационные объекты {101; ...; 10п} системы управления данными об изделии (далее по тексту - РОМ-системы), используемые для создания данных об изделии на протяжении всего ЖЦИ;
• электронные технические документы {ЕЭ1; ...; ЕЭп), описывающие как изделие, так информационные объекты (ИО) в РБМ-системе;
• статусы {8Т1; ...; БТп}, присваиваемые ИО и документам в РЬМ-системе;
связи, устанавливаемые между ИО и документами, и используемые для консолидации всех данных об изделии.
На рисунке 2 представлена разработанная БКМД, отражающая массив основных данных
Рис. 1. Схема взаимосвязи между субъектами организационной системы
Рис. 2. Графическое представление базовой концептуальная модель данных конструкторско-технологической подготовки производства
и организационный механизм взаимодействия между субъектами в ЕИП.
Необходимо отметить, что при разработке информационной модели данных изделия на основании БКМД в информационную модель рекомендуется включать такие объекты, как:
• ИО «Составная часть» - самостоятельная часть изделия (образца), предназначенная для выполнения определенных технических функций в его составе [2, 3];
• ИО «Изделие финальное» - сложное изделие, не нуждающееся в дальнейшей про-
мышленной переработке, предназначенное для поставки (продажи) с целью его самостоятельного применения по назначению и состоящее из конструктивно, функционально и информационно связанных составных частей (изделий и материалов, в том числе систем, подсистем, программных и аппаратных средств) [3];
• ИО «Расцеховка» - разработка межцеховых технологических маршрутов для всех составных частей изделия [4];
• Документ «Технологический процесс» -предназначен для хранения файлов цеховых
технологических документов общего и специального назначения на ТП;
• ИО «Составная часть СТО» - предназначен для хранения в Windchill КД на СТО, проектируемой технологическими службами предприятия;
• Документ «Управляющая программа» -предназначен для хранения файлов управляющих программ;
• ИО «Рынок» - ИО, определяющий состояние ЖЦИ на этапе сбыта (реализации) продукции. ИО «Рынок» управляется процессом жизненного цикла, каждому этапу которого присваивается соответствующий статус, например, «Продажа», «Продано», и др.;
ИО статус (набора данных) - ИО, содержание которого определяет возможность (или, напротив, невозможность) дальнейшего использования набора данных (в т.ч. представленного в форме документа) по назначению [5];
• ИО «связь в РБМ-системе» - ИО, описывающий отношения между другими информационными объектами, представленными в РБМ-системе, в частности, информационными
объектами, описывающими идентификационные данные об изделии.
Массив данных БКМД зависит от количества производственных процессов и неотъемлемых их составляющих (участники процессов, разрабатываемая документация и т.д.), реализуемых в информационном пространстве предприятия [5].
На рисунках 3 и 4 изображены примеры упрощенных представлений информационных моделей изделия и оснастки, разработанных на основании БКМД.
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ БАЗОВОЙ КОНЦЕПТУАЛЬНОЙ МОДЕЛИ ДАННЫХ
На основании вышеизложенного следует, что БКМД представляет собой множество в виде:
• изделия «Составная часть (изделие финальное)» и ее составляющих: сборочная единица, деталь, узел и т.д.:
• ИО, описывающих изделие;
Рис. 3. Упрощенное представление информационной модели изделия
Рис. 4. Упрощенное представление информационной модели оснастки
• электронных документов (ДЭ), описывающих ИО;
• сотрудников подразделений, выполняющих процессы с изделие, ИО, ДЭ и т.д.;
• процессов с изделием, ИО, ДЭ и т.д.;
• статусов (наборов данных), приобретаемых изделием, ИО, ДЭ и т.д., после выполнения процессов сотрудниками подразделений.
Основываясь на научных исследованиях в данной области [1, 6], определено математическое представление БКМД следующим образом:
А=<{М'>(Ц)}, г>, (1)
М81(и.)=<|и. |и.г>и.},> (2)
где: и. - элемент изделия: сборочная единица, деталь, узел и т.д.;
реМ81хМ81 - отношение полного порядка (древовидное отношение), определяющее иерархию элементов изделия;
|и.|и.р>и.}- множество элементов (деталей, сборочных единиц агрегатов) и., входящих в состав вышестоящего элемент (сборочной единицы, узла) и..
БКМД представлена в ЕИП как структура взаимосвязанных ИО.
А2=<{М°1(Ю;)},а>, (3)
М81(Ю.)=<{Ю.|Ю.а>Ю.}, Ма(10.)>, (4) где: 10. - ИО, описывающий информационную модель данных изделия;
аеМ81хМ81 - отношение частного порядка,
определяющее структуру ИО, описывающих информационную модель данных изделия;
|10.|10.а>10.) - множество ИО 10., описываю. . . .
щих информационный объект изделия 10. (например, ИО «Составная часть»);
Ма(10.) - модель отношения, определяющего последовательность создания ИО, описывающих информационный объект изделия 10..
Каждый ИО описывается ДЭ. ИО и ДЭ могут иметь как прямую (описывающую) связь, так и ссылочную.
А3=<{М81(ЕО.)}, Ь>, (5)
М*1(ЕВ.)=<|ЕВ.|ЕВ.Ь>и.},> (6)
где: ЕБ. - электронный документ, описывающий информационный объект;
Ре М^х М551 - отношение частного порядка, определяющее назначение документа (КД, ТД и т.д.);
{ЕО^ЕВ^ЕО)} - множество электронных документов Б., разрабатываемых на основании данных электронных документов на изделие Б..
Каждый ИО и ДЭ в ЕИП управляется соответствующим автоматизированным процессом нормоконтроля, согласования и утверждения.
А4=<{М*1(Р;)}, у>, (7)
М^1(Р;)=<{Р.|Р;у>Р.}, Му(Р.)> (8)
где: Р. - автоматизированный процесс нормо-контроля, согласования и утверждения ИО и ДЭ в ЕИП;
^еМ81хМ81 - отношение частного порядка (древовидное отношение);
(Р]|Р^>Р]} - множество бизнес-подпроцессов Р., реализующих процесс Р^
My(Pi) - модель отношения, определяющего последовательность выполнения подпроцессов, реализующих процесс Pi.
В свою очередь, каждый процесс управляется соответствующим подразделением.
Л5=<|М^)}, |>, (9)
Msl(Pi)=<{O.|Oij>O.}, Б, 0^)> (10) где: Oi - подразделение завода: цех, отдел, бюро, бригада и т.д.;
^е М^хМ81 - отношение частичного порядка (древовидное отношение), определяющее иерархию оргструктур;
{0||0^>0|} - множество подразделений Oj, входящих в структуру вышестоящего подразделения O.. i
Si - множество сотрудников (должностей), работающих непосредственно в данном подразделении, т.е.:
Vj|Oi^> Oj . (11)
В итоге, после завершения процесса, ИО и ДЭ присваивается соответствующий статус (набор данных).
Л6=<|М^Т\)}, 8!>, (12)
Msl(STi)=<{STj|STig>STj}, Mg(STi)> (13) где: STi - статус, присваиваемый ИО и ДЭ после завершения процесса (подпроцессов);
уе М^х М551 - отношение частного порядка, определяющее количество вариаций статуса ИО и ДЭ;
(8Т)|8Т1у>ВТ)} - множество статусов STj, реализующих процесс присвоения итогового статуса STi;
My(STi) - модель отношения, определяющего последовательность присвоения вариаций статуса до присвоения итогового статуса STi.
Структура моделей процессов Р. при изменении ЖЦИ имеет вид:
Р=(Л(Р.), РаЕ(Р), Рас(Р.)), (14)
где: Л(Р.)= { ai(Pj)} - множество дескриптивных атрибутивных свойств;
РаЕ(Р.)={р^(Р.)} - множество параметров управления, воздействие на которые через отображение Е влияет на течение процесса Р., т.е. обеспечивает управляемость процесса;
Рас(Р.)={рЧ(Р.')} - множество параметров множество параметров контроля, значения которых обеспечивают наблюдаемость процесса Р. через отображение с.
Элементы множества Л(Р.) содержат общее описание процесса, опирающееся на некоторый нормативный документ (ОСТ, ГОСТ и т.д). Это требование реализуется через отношение документирования процессов:
лр={ед), ок)}, ур., (15)
где: - документирование процессов;
Dk - документация предприятия, разрабатываемая в ЕИП.
Важно отметить, что оснастка является самостоятельным изделиям в ЕИП предприятия. В связи с этим, математические модели БКМД КТПП изделия также соответствуют оснастке.
СИСТЕМА ОТЧЕТНОСТИ НА ОСНОВЕ БАЗОВОЙ КОНЦЕПТУАЛЬНОЙ МОДЕЛИ ДАННЫХ
В соответствии с требованиями стандартов ISO 9000 процедуры управления процессами и их контроля должны быть задокументированы:
- документирование параметров управления:
лрЕ={ед), Dk)}, v pE;(Pj), (16)
- документирование параметров контроля:
npc={(PCi(Pj), Dk)}, v pCj(Pj), (17)
Итоги выполнения процесса документируются через систему отчетности. Структура отчета:
R=(t, {di}, I), (18)
где: t - момент времени актуальности отчета в жизненном цикле документа;
{di} - множество показателей отчета (данные);
I - специальное отношение на множестве {d}, определяющее форму («бланк») отчета;
При этом {|i} - количество реестров в виде отчетов предприятия.
Для форм отчетов также вводится отношение документирования:
Лк=Ш, Dk)}, V|i, (19)
Необходимо отметить, что реализация ИПИ-технологий в ЕИП предприятия позволяет формировать такие виды отчетов, как:
• «Разработка конструкторской документации на изделие» (|1);
• «Проработка листков запуска и извещения об изменении КД в технологических службах» (|2);
• «Задержка проработки листков запуска и извещения об изменении КД в технологических службах» (|3);
• «Перечень документов, направленных на предварительную технологическую проработку» (I4);
• «Разработка технологических процессов на изделие» (|5);
• «Отчет о разработанных и измененных технологических процессов» (|6)
«Разработка конструкторской документации на средства технологического оснащения» (I7) ;
• «Отчет об активности пользователей» (|8);
• «Отчет о состоянии объектов (общий)» (|9);
• «Отчет о состоянии созданных объектов» (I10);
• «Разработка управляющих программ» (|11) и т. д.
Реализация системы отчетности {|1; ...; на основании информационной модели данных должна включать в себя отчеты по параметрам процессов, состояниям элементов состава изделия и средствам обеспечения. Каждому отчету ставится также в соответствие подразделение или сотрудник, ответственный за составление данного отчета [1, 6]:
^РЕП={(РЕ1(^), 0т)}, V рЕ.(Р.), (20)
^РС={(рС;(Р.), ^ 0т)}, V РС;(Р.), (21)
рт={(а(и.), 0т)}, V а.(и.), (22) т^ВД), 0т)}, V а.(Е.), (23) Ранее было отмечено, что оснастка также является самостоятельным изделием, что исключает применение выражения 23.
Выражение 23 необходимо рассматривать как отчет о состоянии ИО в РБМ-системе, которым также является оснастка:
тю={(а(10.), ^ 0т)}, V а.(10.), (24) Учитывая, что каждый ИО описывается электронным документом, а руководству предприятия для обеспечения контроля и управления процессом ЖЦИ, в первую очередь, необходимо знать текущий статус разрабатываемой документации, то выражение 24 должно быть дополнено следующим выражением:
тЕС={(а(Е0.), ^ 0т)}, V а.(ЕБ.), (25) Таким образом, система отчетности на основании БКМД КТПП в ЕИП иметь следующий вид:
^{(Р^Х ^ 0m)}, V РE1(Pj), (26)
^{(Р^Х ^ 0т)Ь V РC1(Pj), (27)
PpL={(al(Uj), ¡^ 0m)}, V ai(иj), (28) тю={(а(10.), 0т)}, V а(10.), (29) тЕБ^а^О^ ^ 0m)}, V ai(EDj), (30)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
«Базовость» разработанной модели данных КТПП в ЕПИ обеспечивается тем, что она разработана на основании общепринятых принципов ПЭОИ в ЕИП и представлена как массив основных данных об изделии в электронном виде, получаемых на разных этапах его жизненного цикла. А графическое и математическое представление БКМД демонстрирует ее концептуальность, так как данная модель не привязана к конкретной структуре производственных процессов кого-либо предприятия
Таким образом, разработанная БКМД КТПП в ЕИП обеспечивает системный подход к формированию информационной модели данных об изделии, что позволяет «внедрен-цам» информационных систем и технологий на предприятии сформировать образ модели данных об изделии в информационном пространстве предприятия на начальных этапах
внедрения ИПИ-технологий. Как следствие, сократить сроки проведения работ по внедрению современных информационных систем и технологий в производственные процессы предприятия.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Хаймович, И. Н. Методология организации согласованных механизмов управления процессом конструкторско-технологической подготовки производства на основе информационно-технологических моделей: автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук : специальность 05.02.22 «Организация производства» / Хаймович Ирина Николаевна; Самарский государственный аэрокосмический университет им. С.П. Королёва. - Самара, 2009. - 35 с.
2. ГОСТ 2.054-2013. Единая система конструкторской документации. Электронная модель изделия. Общие положения. [Текст]. - Введ. 2017-0301. - М.: Стандартинформ, 2019.
3. ГОСТ Р 56136-2014. Управление жизненным циклом продукции военного назначения. Термины и определения. [Текст]. - Введ. 2015-09-01. - М.: Стандартинформ, 2016.
4. ГОСТ 14.004-83. Технологическая подготовка производства. Термины и определения основных понятий. [Текст]. - Введ. 1983-07-01. - М.: Стан-дартинформ, 2009.
5. ГОСТ 2.054-2013. Единая система конструкторской документации. Электронное описание изделия. Общие положения. [Текст]. - Введ. 2015-0701. - М.: Стандартинформ, 2015.
6. Журавлев, Д. Ю. Разработка автоматизированной системы информационной поддержки управления качеством авиационного производства с использованием CALS-технологий: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук: 05.13.12 «Системы автоматизации проектирования» / Журавлёв Денис Юрьевич ; Самарский государственный аэрокосмический университет им. С.П. Королёва. - Самара, 2006. - 20 с.
BASIC CONCEPTUAL MODEL OF DATA OF DESIGN AND TECHNOLOGICAL PREPARATION OF PRODUCTION IN THE UNIFIED INFORMATION SPACE OF THE ENTERPRISE
© 2020 S.V. Churilin, I.N. Khaimovich
Samara National Research University named by academician S.P. Korolyov
The relevance of determining of the basic conceptual model of data for design and technological preparation of production in a single information space is due to the need for successful implementation of information support technologies for products in the pre-production processes. This requires a clear understanding of how the product data information model will be organized in the enterprise information space. For this purpose, a basic conceptual data model has been developed, the graphical and mathematical representations of which are presented in the article.
Keywords: design and technological preparation of production, product information support, basic
conceptual data model.
10.37313/1990-5378-2020-22-4-57-63
Sergei Churilin, Graduate Student of the Metal Forming Department. E-mail: [email protected]
Irina Khaimovich, Doctor of Technics, Professor of the Metal
Forming Department. E-mail: [email protected]
