CC BY
7УДК 004.62:621
МЕТОДОЛОГИЯ МОНИТОРИНГА ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ИЗДЕЛИИ ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ промышленности
Кондусова Валентина Борисовна, доктор технических наук, доцент кафедры систем автоматизации производства, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: [email protected]
Аннотация. Актуальность. В условиях технического перевооружения и импортозамещения вопросы сопровождения высокотехнологичных изделий от проектирования до утилизации стали особенно актуальными. Существенной проблемой являются высокие затраты на эксплуатацию изделия. Решением данной проблемы будет являться создание набора моделей и методов, включающих мониторинг за процессами эксплуатации изделий, что позволит предупредить и сократить эксплуатационные затраты.
Цель исследования: повышение эффективности функционирования и конкурентоспособности высокотехнологичных изделий посредством мониторинга жизненного цикла.
Задачи исследования. Разработать методы и модели мониторинга жизненного цикла изделий высокотехнологичных отраслей промышленности.
Методы исследования. В ходе создания методов и моделей используются методы теории алгоритмов, системного анализа и синтеза, аналитические, моделирования бизнес-процессов.
Основные полученные результаты. Система моделей и алгоритмов мониторинга жизненного цикла в среде PLM, основанная на контрактах жизненного цикла. Разрабатываемая методология мониторинга жизненного цикла изделий высокотехнологичных отраслей промышленности отличается от известных инвариантностью к отраслям машиностроения и учетом параметров разработанной модели взаимодействия изготовителя и потребителя, основанной на применении анализа логистической поддержки изделий.
Научная новизна. Разработка моделей и методов обеспечения технико-экономической готовности высокотехнологичных изделий в условиях естественного уменьшения объемов предметов снабжения в ходе длительного жизненного цикла.
Практическая значимость. Методология мониторинга жизненного цикла изделий высокотехнологичных отраслей промышленности позволяет достичь снижения стоимости полного жизненного цикла.
Направления дальнейших исследований. Разработка системы обеспечения качества сопровождения жизненного цикла высокотехнологичных изделий.
Ключевые слова: мониторинг, изготовитель, потребитель, контракты жизненного цикла, высокотехнологичные изделия.
Для цитирования: Кондусова В. Б. Методология мониторинга жизненного цикла изделий высокотехнологичных отраслей промышленности // Шаг в науку. - 2021. - № 1. - С. 4-11.
METHODOLOGY FOR MONITORING THE LIFE CYCLE OF PRODUCTS OF HIGH-TECH INDUSTRY
Kondusova Valentina Borisovna, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Production Automation Systems, Orenburg State University, Orenburg e-mail: [email protected]
Abstract. Relevance. In the context of technical re-equipment and import substitution, the issues of supporting high-tech products from design to disposal have become especially relevant. High operating costs of the product are a significant problem. The solution to this problem will be the creation of a set of models and methods, including monitoring the processes of product operation, which will prevent and reduce operating costs.
Purpose of the study: increasing the efficiency of functioning and competitiveness of high-tech products through monitoring the life cycle
Research objectives. Develop methods and models for monitoring the life cycle of products in high-tech industries.
Research methods. In the course of creating methods and models, methods of the theory of algorithms, system analysis and synthesis, analytical, modeling of business processes are used.
Main results obtained. A system of models and algorithms for monitoring the life cycle in a PLM environment, based on life cycle contracts. The developed methodology for monitoring the life cycle of products of high-tech industries differs from the known ones by invariance to the industries of mechanical engineering and taking into account the parameters of the developed model of interaction between the manufacturer and the consumer, based on the analysis of the logistics support ofproducts.
Scientific novelty. Development of models and methods for ensuring the technical and economic readiness of high-tech products in the context of a natural decrease in the volume of supplies during a long life cycle.
Practical significance. The methodology for monitoring the life cycle ofproducts in high-tech industries makes it possible to reduce the cost of the full life cycle.
Directions for further research. Development of a quality assurance system for supporting the life cycle of high-tech products.
Key words: monitoring, manufacturer, consumer, life cycle contracts, high-tech products.
Cite as: Kondusova, V. B. (2021) [Methodology for monitoring the life cycle of products of high-tech industries]. Shag v nauku [Step into science]. Vol. 1, pp. 4-11.
Обеспечение поддержки высокотехнологичных изделий на этапе эксплуатации должно соответствовать требованиям современного рынка. Именно на этапе эксплуатации необходимо оперативное ведение мониторинга для сбора более точной эксплуатационной статистики по отказам, техническому и материальному обслуживанию с целью устранения информационного «разрыва» во взаимодействии изготовителя и потребителя высокотехнологичных изделий. Важным условием функционирования предприятий является необходимость соблюдения непрерывного контроля качества изделия и оперативного информирования его изготовителя об изменениях состояния, происходящих в результате эксплуатации и зафиксированных при техническом обслуживании и ремонте. Непрерывность контроля высокотехнологичных изделий и устранение информационного «разрыва» между изготовителем и потребителем будет обеспечено посредством взаимодействия в среде PLM. Целью исследования является повышение эффективности функционирования и конкурентоспособности высокотехнологичных изделий посредством применения методологии мониторинга жизненного цикла.
Анализ проблем совершенствования мониторинга жизненного цикла в непосредственной взаимосвязи этапа эксплуатации с этапами проектирования и производства на условиях контракта жизненного цикла комплексно в литературе не представлен. Авторами Н. Н. Долженковым, О. Ф. Демченко, В. А. Злыгаревым, В. И. Суровым, F. Mas, R. Arista, M. Oliva, B. Hiebert, I. Gilkerson, J. Rios [2, 9] рассмотрены особенности применения и специфика использования информационных технологий в жизненном цикле высокотехнологичных изделий. Механизм контрактации рассмотрен такими авторами, как В. А. Федорович, В. Б. Муравник, О. И. Бочкарев [7], они анализируют государственный рынок и военно-промышленный комплекс США с точки зрения правовых и организационных аспектов и принципов
федеральной системы контрактации, делая акцент на взаимодействии с НАТО. В трудах Е. В. Судова, А. И. Левина, А. В. Петрова, А. А. Вепрева, Ettore Settanni, Linda B. Newnes, Nils E.Thenent, Glenn Parry, Yee Mey Goh, Yisha Xiang, Zhicheng Zhu, David W. Coit, Qianmei Feng, R. Roy, R. Stark, K. Tracht, S. Takata, M. Mori, Sanjay Kumar Shukla, Satish Kumar, P. Selvaraj, V Subba Rao рассматриваются процессы эксплуатации, технического обслуживания и материально-технического обеспечения высокотехнологичных изделий, представлена информационная система интегрированной логистической поддержки, разработано информационное и нормативное обеспечение послепродажного обслуживания высокотехнологичных изделий [1, 6, 8, 10-12].
Вместе с тем в современных условиях функционирования предприятий средства автоматизации мониторинга жизненного цикла в процессе взаимодействия с изготовителем и потребителем высокотехнологичных изделий на предприятиях страны практически отсутствуют. Методология мониторинга жизненного цикла изделий высокотехнологичных отраслей промышленности не может считаться отработанной, так как этап эксплуатации остается неохваченным.
В современных условиях развития науки и технологии информация как продукт приобретает все более важное значение как со стороны изготовителя, так и со стороны потребителя. Поэтому процесс сбора, обработки и распределения собираемой эксплуатационной статистики требует специальных технических и экономических методов анализа информации.
Создается организационно-техническая система мониторинга жизненного цикла изделий высокотехнологичных отраслей промышленности, функционирующая в едином информационном пространстве и обеспечивающая сбор и обработку информации для использования изготовителем и потребителем на условиях их прямого и обратного взаимодействия, регулируемая контрактом жизнен-
ного цикла(ЮКЦ) всоответствии с Федеральным законом от 05.04.2013 № 44-ФЗ (ред. от 13.07.2015) «О контрекгнол тистемы в сфере заиупвк тмвадов0 работ, услуг для обеспечения государственных и
мвнивыпальымк ну>вд>> (а итв. л доп.,вомуп. в силу с 15.09.2015) и Федеральным законом от 29.12.2012 N 275-ФЗ (ред. от 13.07.2015) «О государственном оборонном заказе» (рисунки 1, 2) [4].
Рисунок 1. ФункциональныйблокГОEF0КЖЦ
Источник: разработано автором
Рисунок 2.Декомпозицияфункционального блока«КЖЦ»
Источник: разработаноавтором
Представленная модель позволяет построить эффективные автоматизированные системы мониторинга, своевременно обнаружить и оперативно передать информацию об изменении состояния изделия изготовителю, предупредить поломки/отказы, а также передать информацию для внесения
изменений в конструкцию или технологию изготовления изделий.
В рамках разработанной модели применено моделирование КЖЦ: создание системы моделей и алгоритмов мониторинга жизненного цикла высокотехнологичных изделий (рисунок 3).
Рисунок 3. Система моделей и алгоритмов мониторинга жизненного цикла изделий высокотехнологичных отраслей промышленности
Источник: разработано автором
Разработанная модель мониторинга жизненного цикла автоматизирует и регулирует взаимодействия изготовителя и потребителя в среде PLM. Модель обеспечивает систему хранения и передачу накопленных данных эксплуатационной статистики на этапы проектирования и производства. Модель принципиально отличается более точным соответствием реальным условиям проектирования и производства, также обеспечением полной интеграции основных этапов жизненного цикла [5].
Проведение мониторинга ЖЦ изделий высокотехнологичных отраслей промышленности требует автоматизации данного процесса посредством программного обеспечения (ПО).
Особенности взаимодействия посредством ПО представлены на рисунке 4.
Функциональная модель в виде иМЬ - диаграммы компонентов системы мониторинга эксплуатации представлена на рисунке 5 [3].
Система логически разделена на три составляющих:
- «LoodsmanIntegrator», вспомогательный модуль для выгрузки структуры издеоия мз РОМ-систепы;
- «ЕхрМо&>, модуль для эксплуатанта, представляющий собой информационную систему
сбора эксплуатационных данных;
м «ОвМопЕкв0», инрормационно-аналитиче-ская система, реализующая задачи АЛП (анализа логистической поддержки).
Рисунок 4. Автоматическая передача данных от сервисных центров
Источник: разработано автором
Функции модуля «ЕхрМо&> представлены на рисунке 6.
обеспечение сбора и обработки информации об
отказах и неисправностях изделия
( \
ЕхрМой
>
технолого-конструкторское обеспечение ТОиР АТ
сбор данных по материально-техническому обеспечению
обеспечение учета ресурсного и технического состояния изделий и их компонентов
формирование обменных файлов
Рисунок 6. Программный модуль «ЕхрМо&>
Источник:разработаноавтором
Программный модуль «ЕхрМо&> разработан в соответствии с ГОСТ Р 54080 - 2010 и ОСТ 1 02802 - 2012.
Разработанное математическое, информационное и программное обеспечение (модуль мониторинга жизненного цикла изделий высокотехнологичных отраслей промышленности), позволяющее вести сбор, анализ, учет статистики, хранить сведения о техническом состоянии объектов с целью повышения периода эксплуатации, имеет практическую значимость.
Разработанная система моделей и алгоритмов, а также методы мониторинга жизненного цикла изделий высокотехнологичных отраслей промышленности на условиях контракта жизненного цикла позволяют повысить эффективность функционирования и конкурентоспособность высокотехнологичных изделий посредством формирования системы взаимодействия - системы партнерства изготовителя и потребителя.
5
§
I
I
Рисунок 5. иМЬ-диаграмма компонентов системы мониторинга жизненного цикла высокотехнологичных изделий Источник: разработано автором
чо
Литература
1. Вепрев А. А., Григорьев С. И., Кулаков В. Г., Замащиков А. М. Интегрированная логистическая поддержка. Применение дисциплин ИЛП в Корпорации «Иркут» // Российская энциклопедия CALS. Авиационно-космическое машиностроение; гл. ред. А. Г. Братухин. - М.: ОАО «НИЦ АСК», 2008. - С. 536-537.
2. Демченко О. Ф., Долженков Н. Н., Злыгарев В. А., Суров В. И. Особенности жизненного цикла авиационной техники // Российская энциклопедия CALS. Авиационно-космическое машиностроение; гл. ред. А. Г. Братухин. - М.: ОАО «НИЦ АСК», 2008. - С. 75-81.
3. Кузнецова (Кондусова) В. Б., Кондусов Д. В., Сердюк А. И , Сергеев А. И. Функциональное моделирование системы мониторинга эксплуатации наукоемких изделий // СТИН. - 2017. - № 5. - С. 2-6.
4. Кузнецова (Кондусова) В. Б., Сердюк А. И., Кондусов Д. В., Сергеев А. И. Реализация информационной поддержки жизненного цикла наукоемкой продукции: проектирование, производство, эксплуатация: монография /: Оренбургский гос. ун-т. - Оренбург: ООО ИПК «Университет», - 2017. - 211 с.
5. Кузнецова (Кондусова) В. Б. Модель взаимодействия участников процесса мониторинга эксплуатации в среде PLM [Электронный ресурс] / В. Б. Кузнецова (Кондусова), А. И. Сергеев, Д. В. Кондусов // Виртуальное моделирование, прототипирование и промышленный дизайн : материалы II Междунар. науч.-практ. конф., 17-19 нояб. 2016 г., Тамбов. - Электрон. дан. - Тамбов : Тамбов. гос. тех. ун-т, 2016. - Т. 2, вып. 2. - С. 296-300.
6. Судов Е. В., Левин А. И., Петров, А. В., Чубарова Е. В. Технологии интегрированной логистической поддержки изделий машиностроения. - М.: ИнформБюро, 2006. - 232 с.
7. Федорович В. А., Муравник В. Б., Бочкарев О. И США: военная экономика (организация и управление); под общ. ред. П. С. Золоторева и Е. А. Роговского. - М.: Междунар. отношения, 2013. - 616 с.
8. Ettore Settanni, Linda B. Newnes, Nils E. Thenent, Glenn Parry, Yee Mey Goh A through-life costing methodology for use in product-service-systems // Int. J. Production Economics. - 2014. - № 153. - p. 161-177.
9. F. Mas, R. Arista, M. Oliva, B. Hiebert, I. Gilkerson, J. Rios A review of PLM impact on US and EU Aerospace Industry // Procedia Engineering. - 2015. - № 132. - p. 1053-1060.
10. Sanjay Kumar Shukla, Satish Kumar, P. Selvaraj, V Subba Rao Integrated Logistics System for Indigenous Fighter Aircraft Development Program // Procedia Engineering. - 2014. - № 97. - p. 2238-2247.
11. R. Roy, R. Stark, K. Tracht, S. Takata, M. Mori Continuous maintenance and the future - Foundations and technological challenges // CIRP Annals - Manufacturing Technology. - 2016. - № 65. - p. 667-688.
12. Yisha Xiang, Zhicheng Zhu, David W. Coit, Qianmei Feng Condition-based maintenance under performance-based contracting // Computers & Industrial Engineering. - 2017. - № 111. - p. 391-402.
Информация об авторе:
Валентина Борисовна Кондусова, доктор технических наук, доцент кафедры систем автоматизации производства, Оренбургский государственный университет, Оренбург, Россия
ORCID ID: 0000-0003-2471-2435, Scopus Author ID: 56581466100, Researcher ID: F-1391-2015
e-mail: [email protected]
Кондусова В. Б. более 13 лет занимается научной и преподавательской деятельностью в образовательных организациях высшего образования Российской Федерации в системе традиционного и дистанционного обучения.
Валентина Борисовна - автор более 120 научных и учебно-методических работ, в том числе в базе РИНЦ и Scopus.
Являлась руководителем и исполнителем следующих НИР:
1) 14.B37.21.0697 «Повышение эффективности производства авиационной техники на ОАО «ПО «Стрела» (конкурс по Федеральной целевой программе «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» 2012-2013 гг., руководитель);
2) № 14.В37.21.1863 «Разработка инструментов инженерного анализа для построения высокоавтоматизированных станочных систем» (конкурс по Федеральной целевой программе «Научные и педагогические кадры инновационной России» 2012-2013 гг., исполнитель);
3) № 36 «Разработка методологии технического перевооружения предприятий машиностроительного комплекса Оренбуржья на основе производственных систем нового поколения» (областной грант в сфере научной и научно-технической деятельности, 2015 г., исполнитель);
4) № 14^56.16.5393-МК «Повышение эффективности мониторинга послепродажного обслуживания наукоемких изделий на основе оптимизации параметров процесса интегрированной логистической поддержки этапов жизненного цикла» (грант Президента РФ, 2016-2017 гг., руководитель).
5) № 37 «Внедрение в хозяйственный оборот машиностроительных предприятий Оренбургской об-
ласти методологии конструкторско-технологической подготовки прессовых операций» (областной грант в сфере научной и научно-технической деятельности, 2019 г., исполнитель).
Лауреат конкурса персональных стипендий и премий Оренбургской области для молодых ученых 2012, 2015, 2017, 2020 гг.
С 2017 года входит в состав экспертов Российского научного фонда (РНФ).
Статья поступила в редакцию: 01.03.2021; принята в печать: 22.03.2021. Автор прочитал и одобрил окончательный вариант рукописи.
