CC BY
264
2007
НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА серия Авионика и электротехника
№ 115
УДК 262.391.175
ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПЕРСПЕКТИВНОЙ СИСТЕМЫ ПОСТАВОК ЗАПАСНЫХ ЧАСТЕЙ ДЛЯ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ
ГОСУДАРСТВЕННОЙ АВИАЦИИ
А.В. ГЕРВАЛЬД
Статья представлена доктором технических наук, профессором Шаламовым А.С.
В статье анализируется существующая система поставок запасных частей, предлагается новая организационная структура перспективной системы поставок, рассматриваются методы разработки информационного обеспечения предложенной системы поставок.
1. Существующая система поставок запасных частей
К государственной авиации относится авиация, используемая для осуществления военной, пограничной, милицейской, таможенной и других государственных служб, а также для выполнения мобилизационно - оборонных задач [2]. Основой государственной авиации является военная авиация, включающая авиацию Вооруженных Сил Российской Федерации и авиацию федеральных органов исполнительной власти, в которых законом предусмотрена военная служба.
В целях поддержания высокой боевой готовности и создания необходимых условий для базирования ГА и эффективного решения поставленных задач [2] организуется тыловое обеспечение (ТО) авиационных частей. Одним из элементов ТО является материальное обеспечение, которое заключается в планировании, истребовании, накоплении, содержании, распределении материальных средств и обеспечении ими потребностей авиационных частей. В рамках материального обеспечения одним из основных элементов поддержания высокой боевой готовности авиации являются поставки запасных частей (ЗЧ). Поставки ЗЧ организуются для обеспечения авиационной техники (АТ) необходимыми комплектующими изделиями взамен выработавших свой ресурс или вышедших из строя.
Существующая система управления поставками ЗЧ представляет собой иерархическую систему, в которой участвуют службы тыла и инженерно-авиационные службы (ИАС). В результате отработки документов (порядка 100 шт.) и поиска ЗЧ истребованные ЗЧ поставляются заказчикам со складов тыла.
Согласно приказа [6], регламентирующего деятельность органов тыла и ИАС по обеспечению ЗЧ, схема поиска и доставки необходимых ЗЧ выглядит следующим образом: для получения ЗЧ, в случае их отсутствия на складе авиационно-технической части, инженер авиационной части по специальности составляет заявку на ЗЧ по простою АТ на специальном бланке (рис. 1). На основании полученной заявки соответствующими должностными лицами и довольствующими службами тыла (от авиационно-технической службы (АТС) части к АТС соединения, затем к уровням объединения и центральным базам и складам) осуществляется организация поиска и доставки истребуемых изделий со складов заказчику (авиационные части). Одновременно с отработкой службами тыла заявки и поиском истребованных ЗЧ происходит отработка заявки в ИАС должностными лицами авиационных частей (от ИАС авиационной части к ИАС соединения, объединения). Все операции (отработка, учёт, отправка и т.п.), связанные с обработкой различных бумажных документов, осуществляются должностными лицами вручную.
На сегодняшний день такие традиционные способы организации документооборота и выполнения поставок ЗЧ для АТ перестали удовлетворять современным требованиям, предъяв-
ляемым к системе управления поставками ЗЧ, о чем свидетельствуют значительные простои АТ в неисправном состоянии. Одними из современных основных требований являются: временные рамки поставок порядка 3 дней с момента подачи заявки; нахождение оптимальных по стоимости путей поставок ЗЧ.
Основными недостатками существующей системы поставок ЗЧ являются:
- большие временные сроки выполнения поставок. Временные рамки обработки заявки и поиска ЗЧ на каждом структурном уровне тыла (уровень соединения, объединения, центральные базы и склады) составляют 3 дня и более. Многократное дублирование первичной информации (неоднократно заполняются различные по форме документы с указанием необходимых данных о востребованном изделии) также ведёт к временным задержкам. В итоге обмен информацией может составлять день, месяц, квартал, полугодие, а это вносит запаздывание в управление поставками ЗЧ;
- высокая стоимость поставок. Отсутствует оптимизация поставок ЗЧ с точки зрения снижения стоимости доставки. Нет «прямых» схем поиска и доставки ЗЧ из-за наличия иерархической схемы поиска и доставки ЗЧ (от склада части к АТС соединения, затем к уровням объединения и центральным базам и складам), которая не даёт возможности доставки ЗЧ со складов других частей, что может быть осуществлено дешевле и быстрее. Кроме того, согласно [6] доставка осуществляется военно-транспортными самолетами частей авиации и автомобильным транспортом, а в исключительных случаях рейсовыми самолётами гражданской авиации, то есть без привлечения внешних организаций, которые специализируются на перевозках и могут значительно снизить стоимость процесса поставок истребованных ЗЧ. Низкая оперативность поставок приводит к необходимости иметь в запасе, «под боком», по возможности большее количество запасных частей, или, по-другому, «омертвленных» запасов дорогостоящего имущества;
- отсутствие интегрированной информационной поддержки системы поставок.
Командиру войсковой части ЗАЯВКА НА ЗАПАСНЫЕ ЧАСТИ ПО ПРОСТОЮ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ Для ввода в строй авиационной техники срочно требуется:
№ п/п Наименование запасных частей, чертежный номер Код номенклатуры Кол- во Тип АТ Заводской номер АТ Дата отказа АТ Приме- чание
1 2 3 4 5 6 7 8
Приме1 по черт чание. В случае отс; ежу в отчет - заявка? сунка и Заместит (воинское звание утствия кода ном или номенклат РЭ (техническо ель командира в (под енкла орах у й доку /части пись) туры и ч казывает ментаци гртежного н< ся номер кни и) изделия по ИАС (инициал иі омера из іги, пози мени и фа делия АТ ции и ри- милия)
Рис. 1. Бланк заявки на запасные части
В зарубежных странах проблема снабжения, в частности, поставок ЗЧ успешно решается на основе концепции интегрированной логистической поддержки (ИЛП) [8,3]. ИЛП - комплекс управленческих технологий, направленных на сокращение затрат на поддержку ЖЦ сложного наукоёмкого изделия. В соответствии со стандартом [8] одной из основных функций ИЛП является «Интегрированные процедуры поддержки материально-технического обеспечения (МТО)» (рис. 2).
Рис. 2. Схема функций ИЛП
Данная функция предназначена для определения и удовлетворения потребностей процессов технического обслуживания и ремонта в материальных ресурсах (в основном понимается ЗЧ). Она включает следующие задачи:
1. Кодификация предметов МТО представляется по стандартам [НАТО, ЕКПС].
2. Начальное МТО включает ЗЧ и расходный материал, поставляемые на начальном этапе эксплуатации.
3. Текущее МТО включает ЗЧ и расходный материал, поставляемые для текущего обслуживания АТ.
4. Планирование поставок.
5. Управление поставками запасов.
6. Управление заказами.
7. Управление счетами включает процедуры обмена данными между поставщиком и заказчиком при передаче счетов и данных о счетах в электронном виде и процедуры ведения счетов между поставщиком и заказчиком.
Наиболее важными с точки зрения оптимизации поставок являются п.п. 4-6.
Планирование поставок представляет собой запрос и получение от промышленных предприятий сведений о ценах на предметы МТО. На основании полученных сведений определяется, у каких поставщиков будут приобретаться те или иные предметы МТО с точки зрения минимизации стоимости поставок.
Управление поставками запасов в рамках МТО предусматривает выполнение следующих процедур:
• оценку уровня текущих запасов по всем предметам МТО и принятие своевременных решений о необходимости пополнения этих запасов;
• подготовку соответствующих заявок;
• поставку изделий и средств МТО,
• организацию учета, хранения и выдачи предметов МТО.
Для выполнения всех этих процедур существуют предусмотренные правила и инструкции, определяющие состав и последовательность необходимых действий, а также форму и содержание сопроводительных документов (Electronic Documentation). Повышение эффективности управления поставками определяется применением компьютерных систем информационной поддержки этих процессов (Integrated Supply Support Procedures).
Управление заказами - термин, объединяющий совокупность всех действий, осуществляемых с заказом (заявкой) от момента его выдачи заказчиком поставщику, вплоть до подтверждения доставки заказанных предметов МТО.
При выполнении этих действий между заказчиком и поставщиком осуществляется информационный обмен на основе современных компьютерных технологий (INTERNET). В ходе этого процесса используются следующие процедуры запроса:
1. Размещение заказа у нужного поставщика (Заказчик- Поставщик).
2. Получение справок о размещенном заказе (Заказчик-Поставщик-Заказчик).
3. Подтверждение приема заказа (Поставщик-Заказчик).
4. Извещение о выполнении заказа (отгрузке) (Поставщик- Заказчик).
В гражданской авиации нашего государства концепция ИЛП также активно внедряется для решения вопросов снабжении АТ ЗЧ. На сегодняшний день уже существуют примеры результативного функционирования организаций, в которых реализованы основные принципы ИЛП. Ярким примером таких организаций является российская компания ОАО "Авиазапчасть", созданная в 1994 году в результате акционирования Государственного предприятия "Авиаза-гранпоставка" ([email protected]). В число решаемых компанией задач входят следующие:
- обеспечение своевременного выполнения плановых, сервисных, срочных и аварийных поставок авиатехнического имущества заказчикам для бесперебойной эксплуатации авиационной техники;
- осуществление своевременной приемки, хранения и отгрузки авиатехнического имущества в соответствии с заказ-нарядами, выдаваемыми фирмами-распорядителями.
Таким образом, организация поставок на основе концепции ИЛП позволяет вплотную подойти к проблеме оптимизации поставок ЗЧ в системе управления поставками ЗЧ в ГА.
Основная научная задача, которую необходимо решить для оптимизации поставок ЗЧ, заключается: в проведении анализа существующей системы поставок; в проведении исследования возможностей создания и применения новой информационной системы поддержки поставок; в разработке моделей и алгоритмов, повышающих эффективность поставок.
Для решения задачи необходимо разработать информационное (ИО) и математическое (МО) обеспечение перспективной системы управления поставками запасных частей для АТ ГА.
2. Перспективная система поставок запасных частей
В перспективной системе управления поставками ЗЧ участвуют склады не только тыла ВВС, но и склады других ведомств Министерства Обороны, склады обеспечения авиации федеральных органов исполнительной власти (МЧС, МВД) и склады гражданских организаций, привлечённых на определённых условиях в систему управления поставками. Увеличение количества складов повышает вероятность нахождения истребованных ЗЧ. Все склады перспективной системы поставок ЗЧ представляют собой множество складов одного уровня, что даёт возможность организовать поиск ЗЧ одновременно на всём множестве складов. На каждом складе имеются ЭВМ, которые каналами передачи данных объединены в сеть (рис. 3) и связаны с центром обработки заявок. На данных ЭВМ в электронном виде будет осуществляться учёт наличия ЗЧ на этих складах. ЭВМ могут выполнять роль как серверов, так и клиентов (автоматизированные рабочие места). Центр обработки заявок имеет ЭВМ, на которой содержится информация о всех складах, участвующих в обеспечении ЗЧ для АТ, о всех авиационных частях, а также о всех типах ЗЧ по номенклатуре, необходимых для АТ (их наличие и количество на каждом складе), и несколько автоматизированных рабочих мест (АРМ). В центре обработки заявок в электронном виде на автоматизированных рабочих местах происходит обработка должностными лицами данного центра поступающих от заказчиков заявок, поиск истребованных ЗЧ и нахождение оптимальных путей их доставки. Такая организация системы поставок ЗЧ позволит снизить время обработки заявок и поиска истребованных ЗЧ с нахождением оптимальных путей доставки в среднем до 1часа.
Рассмотрим разработку ИО для перспективной системы поставок.
клиенты
сервер
склады МО; МЧС, МВД
авиационные части
(заказчики)
склады гражданских организаций
клиенты
сервер
о
центр обработки заявок
Рис. 3. Коммуникационная сеть системы поставок запасных частей
3. Информационное обеспечение перспективной системы поставок
Согласно ГОСТ 24.003 - 84 ИО представляет собой совокупность реализованных решений по объёмам, размещению и формам организации информации, циркулирующей в автоматизированной системе при её функционировании. Основой ИО является база данных (БД).
Данная работа посвящена проектированию оптимальной распределённой БД. Оптимальность разрабатываемой БД подразумевает наличие в моделях данных, создаваемых на этапах проектирования БД, минимальных по сложности алгоритмов контроля целостности и согласованности данных. Необходимость разработки распределённой БД обуславливается наличием множества территориально распределённых и связанных каналами передачи данных ЭВМ, на которых накапливаются данные, используемые в процессах поиска и доставки ЗЧ заказчикам.
Проектирование БД предлагается выполнить по методу, представленному в [1]. Данный метод представляет собой целенаправленную систему проектирования, состоящую из четырёх этапов. Он объединяет два подхода (взгляда) на формализацию предметной области: «от пользователя» и «от предметной области» и позволяет на этапе концептуального проектирования получить аппаратно и программно (ОС, СУБД) независимую модель БД. Излагаемый в [1] подход к проектированию БД позволяет рассматривать логическое проектирование как процесс отображения созданной концептуальной модели в различные типы моделей, поддерживаемых конкретными СУБД. Смена типа ЭВМ и (или) СУБД может происходить как в процессе создания АС (понимается перспективная система управления поставками), так и в процессе её эволюции, однако концептуальная модель данных системы остаётся относительно постоянной, обеспечивая устойчивую основу для развития АС.
Успешное функционирование БД во многом зависит от правильной реализации первого этапа проектирования БД - инфологического. Цель этапа - выявить все необходимые данные (обеспечение полноты состава данных) для создания моделей на следующих этапах проектирования БД. На данном этапе происходит разработка единого плана циркуляции и использования данных в организационной системе путём разработки модели функционирования, первичная формализация предметной области (отображение разработанной модели функционирования предметной области (анализируемой системы) в инфологическую модель БД Мф -^Мил), выявление и отображение взаимосвязей сущностей предметной области, определение их атрибутов и доменов, формирование закономерностей и функциональных зависимостей, создание модели данных. На втором этапе происходит оптимизация модели данных первого этапа. Цель этапа -создание оптимальной концептуальной схемы БД, которая определяет систему минимальных по сложности алгоритмов контроля её целостности и согласованности. В результате выполнения данного этапа получаем концептуальную модель БД, которая на дальнейших этапах проектирования может быть реализована применительно к конкретной СУБД и ПО.
Формально инфологическая модель представляет собой [1]
Мил Ршъ ОилХ
где 8ил - инфологическая модель данных (инфологический граф);
Рил - правила интерпретации графа;
0ил - закономерности предметной области и ограничения целостности функционального
типа на множестве атрибутов инфологического графа.
Инфологический граф, формируемый в ходе разработки инфологической модели, представляет собой выборку из схемы связи объектов (сущностей) О, описания атрибутов АЕ, АУ и соответствующих им доменов Б. Формально ИЛГ представим следующим выражением:
8иЛ=<0, (АЕ, АУ), N >,
где G(EV) - схема инфологического графа данных, объединяющая инфообъекты и инфосвязи, выявленные в процессе анализа предметной области;
Е - множество сущностей - вершин (множество типов объектов), например, «ЗАЯВКА», «ЗАКАЗЧИК», «ДОЛЖНОСТНОЕ ЛИЦО»;
V - множество ребер (множество типов связей), например, «Заказчик отправляет заявку»; АЕ,AV - списковые структуры описания объектов, связей, их атрибутов и доменов, фиксирующие соответствие АЕ между множествами E и А: АЕ с E х А и AV между множествами V и А: AV с V х A;
А - множество имен атрибутов и связей. Например, для сущности «ЗАПАСНАЯ ЧАСТЬ» атрибутами являются: «код номенклатуры», «наименование ЗЧ», «тип ЗЧ»;
N - функция N: A®D, ставящая в соответствие любому имени атрибута единственное имя области его значений;
D - множество имен доменов. Например, атрибут «код номенклатуры» принадлежит домену «КОД», определённый как положительное целое число.
Правила интерпретации Рил графа 8ил на последующих этапах проектирования полностью трансформируются в операции поиска информации и представляют собой совокупности утверждений, позволяющих более глубоко раскрыть семантику моделирующей действительности. Для рассматриваемой предметной области примером правила интерпретации может служить следующее высказывание: должностным лицом может являться офицер центра обработки заявок, инженер части по специальности, начальник склада и т. д.
Закономерности и ограничения целостности функционального типа на множестве атрибутов инфологического графа представимы в следующем виде
0иЛ=< D, T, F >,
где D - описание доменов, включающее в себя шифр и наименование домена, его определение (например, диапазон изменения числовых значений), единицы измерений, примеры значений;
Т - закономерности предметной области, выявленные экспертами предметной области и записываемые на естественном языке с использованием профессиональной терминологии, закреплённой в наименованиях имён атрибутов. Например, «каждая ЗЧ имеет конкретный тип», «каждый заказчик имеет уникальный номер», «каждое должностное лицо имеет уникальные паспортные данные: серия, номер»;
F - исходная система функциональных зависимостей, выявленная на множестве атрибутов.
Разрабатываемая на втором этапе проектирования концептуальная модель БД формально представляет собой
мк = (sk рк qkX
где SK = < A, KS, SL > - концептуальная схема модели данных;
РК - система операторов реляционной алгебры;
QK - система ограничений целостности.
Наиболее важной стадией концептуального проектирования является разработка оптимальной концептуальной схемы базы данных (KS). Главным здесь является вопрос, сколько и каких по составу атрибутов отношений Ri необходимо создать для наилучшего отображения процессов в системе, представленной в инфологической модели Мил.
Разработанная в [1] форма записи концептуальной схемы позволяет максимально полно описать все структурные свойства проектируемой базы данных для системы управления поставками ЗЧ для АТ, однозначно определяя всю систему функциональных ограничений целостности.
Реализацию 1 этапа проектирования предлагается выполнить с помощью CASE средств BPwin, Erwin [5], которые поддерживают методологии IDEF0, IDEF1X соответственно.
CASE средства BPwin, Erwin являются мощными современными интегрированными инструментальными пакетами функционального и информационного моделирования, предоставляющими широкий круг возможностей для построения оптимальной модели процессов и полноценной модели данных:
- возможность построения нескольких моделей функционирования для получения оптимальной (начиная с модели существующей организации процессов «Как есть», а заканчивая построением модели новой организации процессов «Как будет»);
- возможность представления модели данных тремя уровнями, отличающимися по глубине представления информации о данных;
- возможность проведения синхронизации модели процессов и модели данных;
- наличие генераторов отчётов, позволяющих получить результаты проведённого моделирования, например, сгенерировать дерево узлов модели процессов, получить информацию о множестве атрибутов модели данных;
- другие полезные свойства, определяющие использование именно этих средств для разработки Мф и Мил.
Методология функционального моделирования IDEF0 является Госстандартом России [4], методология информационного моделирования IDEF1X является международным стандартом моделирования данных [7]. Данные методологии не противоречат методологиям разработки Мф и Мил, представленным в [1]. Проведённый анализ показал их идентичность по основополагающим положениям разработки указанных моделей. Так, при анализе и структурировании деятельности в предметной области по методологии функционального моделирования, представленной в [1], выделяют следующие иерархически упорядоченные структурные элементы: функциональная область, процессы, функции, задачи. Согласно методологии IDEF0 выделяется схожая классификация (деятельность, процесс, операция, действие), элементы которой наполняются аналогичным смыслом. Разработка модели функционирования в обеих методологиях представляет собой пошаговую, итеративную процедуру. На каждом этапе структурирования системы рассматриваются все варианты декомпозиции с целью выбора наиболее оптимального варианта. Согласно [1] глубина процесса декомпозиции определяется требуемой детальностью представления данных, что также поддерживается методологией IDEF0. На рис. 4, 5 представлены в качестве примера реализации IDEF0 фрагменты разработанной модели функционирования системы поставок ЗЧ «Как есть» и «Как будет» в части, касающейся организации поиска ЗЧ.
Из рисунков видно, что
1) для существующей системы поставок ЗЧ характерно следующее:
- участвуют только склады Тыла ВВС;
- поиск истребованных ЗЧ представляет собой последовательный процесс (от АТС части к АТС соединения, объединения и уровень центральных баз и складов);
- имеет место дублирование первичной информации (необходимые сведения об истребованных ЗЧ) в ходе отработки документов на каждом структурном уровне Тыла и в ИАС.
2) для перспективной системы поставок ЗЧ характерно следующее:
- большее количество складов, участвующих в поставках ЗЧ, что значительно повышает вероятность нахождения истребованных ЗЧ;
- отсутствует дублирование первичной информации. Отработка документов осуществляется централизованно в центре отработки заявок (понимается ЛО), что уменьшает время обработки заявки;
- поиск ЗЧ представляет собой “параллельный” процесс (поиск ЗЧ осуществляется сразу по всем складам), что значительно уменьшает время поиска ЗЧ (время нахождения ЗЧ на складах составляет порядка 1 часа).
Рис. 4. Реализация функционального моделирования
Рис. 5. Фрагмент модели функционирования системы поставок
Основу ГОЕБ1Х составляют понятия: «СУШНОСТЬ», «АТРИБУТ», «ДОМЕН», «СВЯЗИ». Технология разработки модели данных аналогична технологии, представленной в [1]: выделяется множество сущностей, множество их атрибутов и связей, определяются соответствующие домены, строится инфологический граф данных. Методология ГОЕБ1Х имеет два уровня представления данных: логический и физический, что по методу [1] соответствует инфологическому и логическому этапам проектирования БД. В рамках данной работы интерес представляет разработка информационной модели данных (Мил), которую после синхронизации с моделью процессов (Мф) необходимо использовать на этапе концептуального проектирования для разработки МК. Синхронизация моделей гарантирует завершенность проводимого анализа, полноту охвата данных, получение полноценной модели данных.
Таким образом, основные положения методологии проектирования БД [1] позволяют использовать методологию функционального моделирования ГОЕБО и методологию информационного моделирования ГОЕБ1Х в целях разработки модели функционирования и модели данных и создания, в конечном счете, информационного обеспечения перспективной системы поставок ЗЧ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ветошкин В. М. Теоретические основы систем баз данных. - М.: ВВИА им. Н. Е. Жуковского. 2003.
2. Воздушный кодекс РФ, 1997.
3. Газета для корпоративных пользователей информационных технологий PCWEEK RUSSIAN EDITION №27, 2004.
4. Госстандарт России “Методология функционального моделирования IDEF 0” (РД IDEF 0 - 2000). - М.: ИПК Издательство стандартов, 2000.
5. Маклаков С. В. Bpwin и Erwin. CASE - средства разработки информационных систем. - М.: ДИАЛОГ -МИФИ, 1999.
6. Руководство по обеспечению запасными частями авиационной техники, простаивающей в неисправном состоянии из-за их отсутствия. (Приказ ГК ВВС от 20 мая 2004 г., № 216).
7. Integration Definition For Information Modeling (IDEF1X), Draft Federal Information Processing Standards Publication 184 1993 December 21.
8. Integrated Logistic Support (DEF-STAN-0060). 2002.
SUPPLY WITH INFORMATION OF PERSPECTIVE SYSTEM OF DELIVERIES SPARE PARTS FOR TECHNICAL EQUIPMENT OF THE STATE AIRCRAFT
Gervald A.V.
In this article was analyzed the present logistics system of spare parts. The new organization structure of perspective logistics was suggested and the methods of that logistics dataware development was considered.
Сведения об авторе
Гервальд Алексей Владимирович, 1979 г.р., окончил ВАТУ (2002), адъюнкт кафедры эксплуатации авиационной техники и организационно-технических систем ВВИА им. Н.Е. Жуковского, автор 2 научных работ, область научных интересов - информационное и математическое обеспечение управления организационно-техническими системами.
