CC BY
16
plm-cmctema enovia smarteam
в задачах реализации интегрированной информационной среды вуза*
УДК 658.5
Сергей Геннадьевич Цапко,
К.т.н., доцент кафедры автоматики и компьютерных систем, докторант Национального исследовательского Томского политехнического университета Эл. почта: serg@aics.ru Геннадий Леонидович Паньшин, Аспирант кафедры автоматики и компьютерных систем Института кибернетики, Томский политехнический университет Эл. почта: pgl13@aics.ru
Ирина Валериевна Цапко,
к.т.н., доцент кафедры автоматики и компьютерных систем Института кибернетики, Томский политехнический университет Эл. почта: irina@aics.ru
Рассматриваются вопросы построения интегрированной информационной среды междисциплинарного взаимодействия и группового проектирования сотрудников и студентов вуза в процессе научно-образовательной деятельности. На основе анализа существующего опыта предложено использовать в качестве базовой информационной среды PLM-систему Enovia SmarTam. Разработаны принципы и методологические основы реализации в PLM-среде междисциплинарных проектно-конструкторских работ.
Ключевые слова: междисциплинарное взаимодействие, информационная среда, проект, группа, пользователь.
Sergey G. Tsapko,
Doctorate in Technical Sciences, Associate Professor, the Department of Automation and Computer Systems,
National Research Tomsk Polytechnic University E-mail: serg@aics.ru
Gennady L. Panshin,
Post-graduate student, the Department of Automation and Computer Systems, Institute of Cybernetics,
National Research Tomsk Polytechnic University E-mail: pgl13@aics.ru
Irina V. Tsapko,
Doctorate in Technical Sciences, Associate Professor, the Department of Automation and Computer Systems, Institute of Cybernetics, National Research Tomsk Polytechnic University, E-mail: irina@aics.ru
PLM-SYSTEM ENOVIA SMARTEAM IN THE PROBLEMS OF IMPLEMENTATION OF INTEGRATED INFORMATION ENVIRONMENT OF HIGHER EDUCATION INSTITUTION
The problems of construction an integrated information environment of interdisciplinary interaction and group designing of university staff and students in the process of scientific and educational activities are considered. The authors offer to use the PLM-system Enovia SmarTam as the base of the information environment on the basis of analysis of the existing experience. The principles and methodological foundations for implementation of design and construction interdisciplinary works in the PLM-environment are worked out.
Keywords: interdisciplinary interaction, information environment, project, team, user.
1. Введение
В настоящее время для ускорения процесса разработки нового продукта компании начинают использовать метод совместного проектирования. Совместное проектирование предполагает выполнение этапов разработки нового продукта не последовательно, а параллельно. При этом, для решения научно-технических задач, коммерческие организации активно сотрудничают с университетами и научно-образовательными организациями. Тесная межфункциональная интеграция многочисленных проектно-производственных и научно-образовательных групп осуществляемая через постоянный обмен информацией по электронной почте, использование участниками проекта единых баз данных, оперативное проведение очных совещаний членов различных групп позволяют успешно реализовывать метод одновременного совместного проектирования.
В вузе имеется значительный резерв повышения производительности труда за счет использования инициативы и предпринимательской активности профессорско-преподавательского состава и научных сотрудников. Проблему использования этого резерва невозможно решить стандартным способом в рамках традиционной организационной структуры университета. Для его реализации в целях развития университета необходимо соответствующее стратегическое управление, включающее формирование стратегии, направленной на трансформацию вуза в направлении новой структуры [1-3].
2. Концепция командного взаимодействия в задачах интеграции вуза и промышленных предприятий
Эффективной формой взаимодействия университета с промышленно-про-изводственными компаниями является совместная работа над проектами. Главное в этой форме сотрудничества заключается в том, что университет и внешняя организация, оставаясь партнерами, независимыми друг от друга, реализуют некоторую совместную деятельность образовательного, научного, научно-производственного или сервисного характера. Автономность участников придает подобной совместной деятельности проектный характер, так как любая из сторон в любой момент может прийти к выводу о нецелесообразности ее продолжения. Для выполнения такого совместного проекта создаются смешанные группы сотрудников из организаций-участников.
Поэтому в исследовательском университете научная работа преподавателей имеет столь же большое значение, как и преподавание, и занимает такой же объем времени. Вместе с тем научное направление, которое выбрал преподаватель, далеко не всегда в точности совпадает с преподаваемой им дисциплиной. Кроме того, на кафедре, где он работает, может быть представлено несколько научных направлений, имеющих хотя и общие теоретические основы, но самостоятельную логику развития. Таким образом, потребности научной деятельности заставляют ученых университета самоорганизовываться в коллективы по интересам, которые далеко не всегда структурно совпадают с теми учебными подразделениями, где они работают в соответствии с основным контрактом [3].
Иногда межкафедральные или межфакультетские структуры университета, взаимодействующие с коммерческими организациями в рамках научно-производственных проектов, называют виртуальными. Вместе с тем виртуальная организация является одной из современных организационных инноваций. Идея виртуальной организации состоит в том, что при современных информационных технологиях нет необходимости собирать сотрудников в одном месте и тратить большие средства на штаб-квартиру корпорации. Контакты и обмен информацией могут осуществляться на основе сетевых компьютерных технологий. Эти идеи к настоящему времени не нашли реального применения в крупных корпорациях, поскольку, как правило, не учитывается боль-
* Работа выполнена при финансовой поддержке по государственному контракту №07.514.11.4067 в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы».
№2, 2012
200
шое количество факторов психологического характера [2].
Создавая межфакультетскую или межкафедральную структуру, следует каким-то образом очертить круг подразделений, с которыми устанавливаются горизонтальные связи и которые, по существу, обеспечивают работу проектной группы. Такие подразделения могут быть названы базовыми подразделениями проекта. Создание совместных проектов с внешними организациями это перспективный ход для сильного университета, ведущий к интеринституциональной интеграции.
Однако для реализации на практике идей интеграции научно-образовательных и промышленно-производствен-ных структур следует создать инфраструктуру, обеспечивающую информационное взаимодействие всех проектных групп. Современные программно-аппаратные средства позволяют создать интегрированную информационную среду, реализованную на базе современных информационных систем. При этом существенной задачей, требующей непосредственного решения и участия научных работников, является разработка методологии и принципов формирования информационной среды. Данные принципы и методология должны соответствовать основным принципам СЛЬБ-методологии, а для реализации интегрированной информационной среды должны использоваться апробированные программно-технические решения мировых либоров в области информационных систем.
3. Методологические основы построения интегрированной информационной среды научно-исследовательского университета
В качестве базовой основы разработки методологии и принципов построения интегрированной информационной среды авторами предложено использовать концепцию управления жизненным циклом продукта (РЬМ). В качестве базовой основы практической реализации предложено выбрать РЬМ-систему БшагТеаш. При этом на этапе исследований внедрение РЬМ повышает эффективность взаимодействия между членами команды, а наличие единого информационного пространства позволяет значительно быстрее завершить процесс исследований и начать процесс разработки изделия. За счет централизованного хранения всех данных об изделии появляется возможность оперативно включать новых уча-
стников в процесс исследований [4].
Создание интегрированной (объединяющей все информационные ресурсы) информационной среды для поддержки информации на всех этапах жизненного цикла продукции является сложным процессом, носящим итерационный характер. Это делает предпочтительным использование объектно-ориентированного подхода при построении интегрированной информационной среды и выдвигает соответствующие требования к используемой PLM-системе. Примером PLM-системы, реализующей объектно-ориентированный подход, является система Enovia SmarTeam. Она допускает плавное, итерационное развитие структуры интегрированной информационной среды и наращивание функциональности системы за счет создаваемых приложений.
Каждое рабочее место пользователей PLM-системы Enovia SmarTeam основывается на конкретной конфигурации, отвечающей ролевой нагрузке каждого пользователя. При этом наряду с клиентскими компонентами, каждая конфигурация содержит весь набор серверных компонентов для организации единой многопользовательской информационной среды. Методология проектирования интегрированной информационной среды вуза реализуется на основе следующих принципов и подходов.
В программном продукте Enovia SmarTeam развертывается база данных поддержки будущих изделий, представленная в виде набора проектов. В соответствии с концепцией проектно-конст-рукторской деятельности разработана модель данных, состоящая из четырех групп проектов, являющихся методологической основой построения интегрированной информационной среды вуза:
1. библиотеки стандартных элементов;
2. группы общедоступных проектов;
3. группы индивидуальных дисциплинарных проектов;
4. базы междисциплинарных проектов.
К библиотеке стандартных элементов предложено отнести такие изделия как болты, шайбы, винты, подшипники и т. д., т. е. изделия стандартного производства, как правило, поддающиеся каталогизации. Причем стандартные элементы должны быть представлены в общедоступном формате STEP, а так-
же в различных форматах представления данных, отвечающих принципам кросплатформенности СЛБ-систем, используемых в задачах междисциплинарного взаимодействия разработчиков и проектировщиков разных направлений деятельности. Библиотека стандартных элементов отвечает принципам общедоступности для всех участников интегрированной информационной среды вуза. Участники информационной среды имеют соответствующие права на просмотр и копирование в отличии от административного персонала РЬМ-системы. Отличительной особенностью библиотеки стандартных элементов является то, что детали представляют собой родительский класс и при копировании элемента в проекты участников предоставляется потомок выбранного элемента.
Предлагаемая авторами группа общедоступных проектов предназначена для хранения и предоставления всем участникам общеуниверситетской информационной среды выполненных или учебно-вспомогательных проектов. Доступ к данным проектам предложено ограничить просмотром и копированием предоставленной информации. Такие проекты позволяют участникам междисциплинарных групп применять в своих проектных работах готовые наработки: узлы изделий или готовые детали. Предложенный подход основан на преемственности и сохранности информации созданной в РЬМ-среде.
Третьей группе проектов авторами предположено сопоставить проекты кафедр и структурных подразделений университета. Таким образом, каждой кафедре или структурному подразделению будет выделено РЬМ-простран-ство проектов, доступных только локальным сотрудникам. В настоящее время для апробации данного принципа построения интегрированной информационной среды создано шесть независимых проектов подразделений ТПУ, участвующих в экспериментальной эксплуатации интегрированной информационной среды вуза. Соответственно каждое структурное подразделение обладает всеми правами доступа к своему проекту, в структуре которого при необходимости могут быть созданы подпроекты для разных направлений деятельности структурного подразделения.
В четвертой группе проектов предлагается хранение информации, создан-
ной в результате выполнения междисциплинарных проектов, а также совместных проектов подразделений вуза и внешних коммерческих организаций. Администратором системы производится наделение конкретных пользователей соответствующими правами. При этом для каждого совместного проекта из группы пользователей выделяется администратор, менеджер, инженеры проектировщики и дизайнеры, обладающие соответствующими правами. Это означает, что сторонний участник, не вошедший в проект, получает доступ только к названию и описанию проекта, не имея при этом доступа к содержимому проекта. При желании вступить или принять участие в совместном проекте участник имеет право написать менеджеру проекта сообщение по внутренней системе общений, или связаться с менеджером по указанной в описание проекта контактной информации. Такие проекты позволят сотрудникам и студентам университета выбрать интересующий их проект и принимать участие в совместном проектировании новых изделий. Также в данной группе располагаются хоздоговорные проекты доступ, к которым, предоставляется в соответствии с заключенным договором и списком исполнителей.
Представленная методологическая концепция построения интегрированной информационной среды пользователей вуза в настоящее время ориентирована на проектирование и производство механических изделий, а также радиоэлектронных компонент. В будущее планируется расширение области применения РЬМ-системы до внедрения ее в управленческую и научно-образовательную деятельность всего вуза. При этом РЬМ-система должна охватывать все стадии образовательной деятельности университета, от формирования требований к специалисту до переподготовки кадров (рис.1).
4. Практическая реализация интегрированной информационной среды вуза
Для апробации предложенной методологии построения интегрированной информационной среды вуза в программном продукте Бпоу1а БшатТеат были реализованы все четыре типа проектов рассмотренных выше.
На первом этапе практической реализации информационной среды междисциплинарного взаимодействия и группового проектирования была разработана библиотека стандартных эле-
ментов. Структура папок с вложенными в них стандартными элементами представлена на рис. 2.
На следующем этапе практической реализации созданы общедоступные проекты, которые могут использоваться всеми пользователями на правах чтения и внедрения готовых разработок в свои проекты. При этом загрузка сборок в РЬМ-системе Бпоу1а БшатТеаш может выполняться путем добавления элементов сборок и новых документов в дерево проекта, а также из среды проектирования, которую используют участники интегрированной информационной среды университета. Пример общедоступного проекта с загруженной структурой папок приведен на рис. 3.
На следующем этапом практической реализации интегрированной информационной среды университета
было создано шесть пустых проектов, по одному для каждого структурного подразделения, участвующих в апробации. В настоящее время задействованы только три структурных подразделения ТПУ, выполняющих проектно-конст-рукторские работы в области проектирования механических систем. Подключение к интегрированной информационной среде университета структурных подразделений, выполняющих работы в области разработки радиоэлектронной аппаратуры, требует формирования библиотеки стандартных элементов, используемых в данной области.
На данный момент реализован один общий проект в интегрированной информационной среде университета, который посвящен разработке и проектированию радиоуправляемого автомобиля в масштабе 1/18 в создании, которого приняли участие магистранты
Рис. 1. Жизненный цикл образовательного процесса
Рис. 2. Структура папок библиотеки стандартных элементов
№2, 2012
202
Рис. 3. Общедоступный проект с отображение структуры парок
машиностроительного факультета и факультета автоматики и вычислительной техники. В 2010 году данные факультеты преобразованы в институты, однако совместные работы продолжаются, так как структурные преобразования не влияют на взаимодействие пользователей в информационной среде вуза.
5. Выводы
В результате проделанной работы были получены теоретические и практические результаты, были сформулированы методологические принципы формирования интегрированной информационной среды университета. На основе предложенного подхода были созданы общедоступные, собственные и групповые проекты, а также библиотеки стандартных элементов. В РЬМ-среде информационной системы Бпоуа БшагТеаш были созданы пользовательские записи и соответствующие роли для работы с проектами. Это позволило практически реализовать интегрированную информационную среду университет объединяющую информационно территориально распределенных пользователей в процессе выполнения междисциплинарных и групповых проектов, не выходя из которой студент может взаимодействовать с преподавателем в режиме реального времени и отложенном режиме, использовать любое программное обеспечение, интегрированное с РЬМ-системой Бпоу1а БшагТеаш, пользоваться общеуниверситетской базой знаний, содержащей модели изделий и готовые проекте, а также содержащей методические указания, конспекты лекций и другие учебно-методические материалы. Кроме этого студент может хранить результаты своей научно-образовательной деятельности в базе знаний, а преподаватель имеет возможность воспользовать-
ся ими для проверки знаний студента.
Работа выполнена при финансовой поддержке по государственному контракту №07.514.11.4067 в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы».
Литература
1. Берёзка H.H. Больше знаний - легче жить пути повышения конкурентоспособности вуза на региональном рынке образовательных услуг // Российское предпринимательство. - 2007. -№ 3. - C. 117-119.
2. Грудзинский А.О. Проектно-ори-ентированный университет. Профессиональная предпринимательская организация вуза. - H. Новгород: Изд-во ННГУ, 2004 - 370 с.
3. Грудзинский А.О. Стратегическое управление университетом: от плана к инновационной миссии // Университетское управление: практика и анализ. -2004. - № 1. - С. 9-20.
4. Цапко Г.П., Цапко С.Г. Стратегия развития CALS-технологий в Томском политехническом университете // Известия Томского политехнического университета - 2006. - Т. 309. - № 7. - С. 156-159.
References
1. Bereska N.N. More knowledge -makes life easier ways to increase the competitiveness of the university in the regional market of educational services // Russian business. - 2007. - № 3. - P. 117-119.
2. Grudzinskii A.O. Project-oriented university. A professional organization of university entrepreneurship. - N. Novgorod: NNGU, 2004 - 370 p.
3. Grudzinskii A.O. Strategic Management of the University: From Plan to innovative missions // University Management: Practice and Analysis. - 2004. - № 1. - P. 9-20.
4. Tsapko G.P., Tsapko S.G. The development strategy of CALS-technologies at the Tomsk Polytechnic University // News of the Tomsk Polytechnic University - 2006. - T. 309. - № 7. - P. 156-159.
