CC BY
0
УДК 338. 245; 681. 883. 46
ПРИМЕНЕНИЕ ЦИФРОВЫХ ДВОЙНИКОВ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ИЗДЕЛИЙ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОГО ВООРУЖЕНИЯ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ОБОРОННОПРОМЫШЛЕННОГО ПОТЕНЦИАЛА
APPLICATION OF DIGITAL TWINS OF PRODUCT LIFECYCLE OF HYDROACOUSTIC EQUIPMENT WHILE FORMING DEFENSE AND INDUSTRIAL POTENTIAL
ШАТОХИН АНДРЕЙ ВИКТОРОВИЧ
Генеральный директор АО "Концерн "Океанприбор", кандидат экономических наук
Shatokhin Andrey Viktorovich, General Director of JSC "Concern "Okeanpribor", Candidate of Economic Sciences, Saint-Petersburg, Russian Federation
ИВАКИН ЯН АЛЬБЕРТОВИЧ
Заместитель генерального директора по инновациям и проектам гражданского назначения АО "Концерн "Океанприбор", доктор технических наук, профессор
Ivakin Yan Albertovich, Deputy General Director for Innovations and Civil Projects of JSC "Concern "Okeanpribor", Doctor of Technical Sciences, Professor, Saint-Petersburg, Russian Federation
АННОТАЦИЯ
В современных условиях предприятия морского приборостроения выступают не только разработчиками, изготовителями образцов вооружения, но и фактически участвуют в поддержании их эксплуатационной готовности на всех этапах их жизненного цикла, в формировании оборонно-промышленного потенциала страны. Это в полной мере относится к изделиям гидроакустического вооружения ВМФ России. Предприятия-изготовители в ходе участия в мероприятиях по поддержанию их технической готовности объективно накапливают данные о фактической реализации жизненного цикла указанных изделий. Учитывая реализуемую сегодня политику цифровизации экономики, накапливаемые данные по фактической реализации такого жизненного цикла нуждаются в системном упорядочении и комплексировании. Рассматриваемая в статье модель есть предложение рационального подхода к систематизации и организации накопления данных по эксплуатации и фактической реализации жизненного цикла каждого изделия гидроакустического вооружения.
ABSTRACT
In modern conditions enterprises of marine instrument engineering act not only as developers, manufacturers of weapons samples, but also actually participate in maintenance of operational readiness at all stages of their life cycle, in forming of defense and industrial potential of the country. It is fully applied to products of hydro acoustic equipment of the Navy of Russia. Manufacturers, during participation in maintenance of the equipment technical readiness, accumulate data on the actual implementation of lifecycle of the specified products. Taking into consideration the policy of economy digitalization being implemented nowadays, the accumulated data on the actual implementation of such lifecycle need system streamlining and integration. The model offered in the article is a rational approach to systematization and organization of acquisition of data on operation and actual implementation of lifecycle of each product of hydroacoustic equipment.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:
оборонно-промышленный потенциал, цифровые двойники жизненного цикла, изделия гидроакустического вооружения, эксплуатация военной техники, информационно-сопроводительная система.
KEYWORDS:
defense and industrial potential, digital twins of lifecycle, product of hydroacoustic equipment, operation of military equipment, information and maintenance system.
ВВЕДЕНИЕ
Современные изделия
гидроакустической техники во многом являются уникальными образцами морского приборостроения, в силу чего предприятия-изготовители в ходе участия в мероприятиях по поддержанию их эксплуатационно-технической готовности вынуждены накапливать данные о реализации жизненного цикла таких изделий. Создаваемая таким образом, структурированная по изделиям, база данных о возникавших неисправностях, мероприятиях технического обслуживания, восстановительных ремонтах и пр. представляет собой результативную информационную основу для
формирования политики предприятий морского приборостроения в области реализации сервисных услуг гарантийного и постгарантийного обслуживания поставляемой гидроакустической
аппаратуры. Это говорит о необходимости учета возможности технологии цифровых двойников жизненного цикла при формировании информационных структур обеспечения оборонно-промышленного потенциала России. Существо, принципы и инфраструктурная основа формирования такой политики представлены в работах1-3.
В условиях реализации политики цифровизации экономики и цифровой трансформации общества в Российской Федерации необходимы комплексное упорядочение и систематизация указанной информационной основы. Это позволит качественно усовершенствовать сервисное и техническое обслуживание указанных изделий, повысить результативность авторского надзора за их программным обеспечением за счет обеспечения роста эффективности и адекватности процессов управления при распределении усилий предприятий морского приборостроения по техническому обслуживанию и ремонту эксплуатируемой гидроакустической
аппаратуры на поздних этапах жизненного цикла. Накопленные и системно упорядоченные данные по отказам узлов и элементов, проведенным мероприятиям технического обслуживания, восстановительным ремонтам, заменам и внесенным конструктивным изменениям в совокупности позволяют сформировать так называемый "цифровой двойник жизненного цикла" для изделий гидроакустического вооружения ВМФ России.
Цифровой двойник жизненного цикла изделия гидроакустического вооружения -это виртуальная (информационная) копия процесса эксплуатации указанного изделия на протяжении всех этапов его жизненного цикла, позволяющий осуществлять информационно - компетентностную поддержку, анализ, манипулирование эффективностью и оптимизацию самого процесса эксплуатации. При этом не следует путать понятия "цифровой двойник жизненного цикла изделия" и "цифровой двойник самого изделия". Первое понятие отражает процесс эксплуатации изделий гидроакустической техники, а второе понятие - это цифровая копия, предусматривающая отражение вопросов конструктивного устройства, функциональности и применения искомого изделия гидроакустической техники. Следовательно, содержательное наполнение и структура данных цифровых двойников указанных категорий будет разное.
Ориентация на системное
накопление данных по особенностям текущей эксплуатации изделий
отечественного гидроакустического
вооружения за счет реализации и использования специализированной
инфотелекоммуникационной инфраструктуры, соответствующей информационно -сопроводительной сети для указанных изделий, подробно описана в работах.1-4 Развитие модели для цифровых двойников жизненного цикла изделий отечественного гидроакустического вооружения позволяет
добиться функционального упорядочения и интеграции описываемых данных. Именно поэтому предлагаемая модель цифрового двойника жизненного цикла гидроакустических изделий сведена в работе к обоснованию рациональных структуры данных по эксплуатации указанных изделий и формата их формализованного представления.
ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ ИЗДЕЛИЯ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОГО ВООРУЖЕНИЯ И СХЕМА ДАННЫХ ДЛЯ ЕГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
Жизненный цикл - совокупность явлений и процессов, повторяющаяся с периодичностью, определяемой временем существования типовой конструкции изделия от её замысла до утилизации или конкретного экземпляра изделия от момента завершения его производства до утилизации56. Реализация на практике указанной взаимосвязанной совокупности явлений и процессов создания, эксплуатации, применения по назначению, ремонта и утилизации всех изделий гидроакустической техники, создаваемой в интересах Военно-Морского Флота, позволяет логически выделить такую нормативную категорию, как "жизненный цикл изделия гидроакустического вооружения ВМФ". Очевидно, что под нее попадают вопросы эксплуатации, поддержания технической готовности и ремонта всех видов гидроакустических станций и комплексов, устанавливаемых на кораблях флота, а также стационарных гидроакустических изделий, систем освещения подводной обстановки российского флота на гидроакустических принципах функционирования.
Традиционно данные о реализации и специфике протекания жизненного цикла каждого из изделий гидроакустического вооружения Военно-Морского Флота находили свое отражение в таких обязательных организационно-технических документах, как формуляр изделия, журнал эксплуатации, отчеты по эксплуатации радиоэлектронных средств за поход и других. Однако накопление, систематизация и обобщение указанных данных осуществлялось на периодической основе, в рамках традиционной схемы бумажного документооборота между соответствующими войсковыми частями, институтами военнонаучного сопровождения и органами военного управления (ОВУ) ВМФ России. В современных условиях, когда ОВУ ВМФ России предпринимают последовательные шаги к совершенствованию существующей системы
эксплуатации гидроакустического вооружения и переводу информационно-распорядительного взаимодействия в рамках этой системы на цифровые основы, предприятия морского приборостроения создают соответствующие организационные структуры, ориентированные на техническое обслуживание и авторский надзор изделий на протяжении всего их жизненного цикла; разворачивают соответствующую инфотелекоммуникацион-ную инфраструктуру в виде информационносопроводительной сети изделий гидроакустического вооружения флота1-4.
Согласно существующей и активно развиваемой нормативной и нормативно-технической базы5-8, организации процессов планирования, обеспечения и реализации процессов эксплуатации и технического обслуживания радиоэлектронных средств и систем Военно-Морского Флота, в том числе гидроакустического вооружения, именно информационно-сопроводительная сеть изделий указанного вооружения выступит институциональным центром накопления, интеграции и обобщения данных по реализации жизненного цикла каждого из изделий. Такой институциональный центр накопления данных по эксплуатации гидроакустической техники российского флота выступит основой для координации усилий сервисных и обслуживающих организаций, обоснования решений по распределению ассигнований на поддержание технической готовности изделий гидроакустического вооружения, а также для ретроспективного анализа эффективности принимаемых усилий по совершенствованию самой организационно-технической системы эксплуатации радиоэлектронных средств и систем флота9. Обобщение данных по отказам и неисправностям различных схем, блоков и узлов, поставляемых флоту гидроакустических комплексов позволит актуализировать исходные данные для конструирования новой и усовершенствования существующей техники, в рамках диагностического подхода описанного в статье10. Необходимость учета алгоритмической специфики указанного обобщения объективно требует обоснования рациональной логической структуры данных для представления цифровой информации по реализации жизненного цикла каждого из изделий гидроакустического вооружения Военно-Морского Флота.
Логическая (инфологическая) схема представления данных по протеканию жизнен-
ного цикла изделий гидроакустического вооружения флота характеризует существо предлагаемой модели цифрового двойника такого цикла. Рациональный характер этой схемы данных определяется соответствием сложившимся подходам к традиционному структурированию описания процессов проектирования, изготовления, эксплуатации, ремонта и утилизации изделий гидроакустического вооружения, а также результатами первичной натурной апробации предварительных программных разработок соответствующих цифровых двойников жизненного цикла. Предлагаемая логическая схема данных по жизненному циклу изделий гидроакустического вооружения показана на рисунке 1. На уровне программной реализации представляемая схема данных реализуется в рамках соответствующей онтологии для распределенной базы данных информационно-сопроводительной сети изделий гидроакустического вооружения ВМФ России, на принципах, описанных в работах38.
Инфологическое структурирование в виде схемы данных создает основу не только для системных интеграции и слияния данных по эксплуатации изделий гидроакустического вооружения Военно-Морского Флота, но и для полноценного применения современного инструментария интеллектуального анализа данных, реализующего технологии таких перспективных, но доказавших свою актуальность научных направлений современной информатики, как Big Data и Data Mining. Обобщение и систематизация данных как по жизненному циклу каждого изделия гидроакустического вооружения, так и по группам однотипных изделий создает эмпирическую базу данных для выявления "слабых мест" в надежности примененных схемотехнических решений, обоснования рациональных состава и количества запасных имущества и принадлежностей (ЗИП) для каждого типа изделий, а также для определения проверенных практикой приемов диагностики и поддержания работоспособности рассматриваемых изделий в условиях боевой службы и дальних походов кораблей флота.
ИНТЕГРАЦИЯ ДАННЫХ ЦИФРОВОГО ДВОЙНИКА ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ИЗДЕЛИЙ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОГО
ВООРУЖЕНИЯ
Представленная на Рисунке 1 логическая схема данных является достаточно
обобщенной и показывает только самые верхние уровни декомпозиции основных классов и подклассов цифрового двойника изделий гидроакустического вооружения ВМФ России. При практической реализации она детализируется до конкретных типов записей, экземпляров классов, значений информационных полей и так далее. Приведенное представление на физическом уровне реализуется в рамках соответствующей модели базы данных, что позволяет в дальнейшем осуществлять обработку, обобщение и слияние информации по определенным аспектам эксплуатации и восстановления технической готовности соответствующих групп изделий гидроакустического вооружения. Например, устанавливать необходимый объем и номенклатуру пополнения ЗИП изделий, размещенных на кораблях конкретного соединения или объединения ВМФ России. Возможности по интеграции и слиянию информации цифровых двойников жизненного цикла конкретных изделий гидроакустического вооружения Военно-Морского Флота определяются и достигаются за счет широкого применения соответствующих служебных (префиксных) данных в рамках предлагаемой модели на физическом уровне её представления. Использование таких данных позволяет значительно расширить и рационализировать возможности по интеграции различных данных как из различных массивов в составе одного цифрового двойника жизненного цикла конкретного изделия, так и по слиянию данных из соответствующих полей по произвольному ряду указанных цифровых двойников. Частный пример возможностей интеграции данных с использованием префиксной информации представлен на рисунке 2. Он наглядно показывает, что наличие данных об установлении функциональной связи между полями различных таблиц в базе данных позволяет эффективно учитывать весь необходимый объем работ, операций необходимых для восстановления работоспособности изделия гидроакустического вооружения.
Интеграция данных в рамках цифрового двойника жизненного цикла конкретного образца гидроакустического вооружения дает возможность не только получить сводные оценки по техническому состоянию текущего изделия, обоснованно
НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ОПК РОССИИ № 2,2021
Рисунок! ЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ДАННЫХ ПОЖИЗНЕННОМУ ЦИКЛУ ИЗДЕЛИЙ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОГО ВООРУЖЕНИЯ
ВОЕННО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ПОЛИТИКА
спланировать требуемые объемы ремонтновосстановительных работ и пополнения ЗИП, хронологизировать весь ход применения и эксплуатации изделия, но и осуществлять определенное прогнозирование его состояния, компетентностно поддерживать процесс поиска неисправностей,
систематизировать данные по изменению характеристик изделия10. Слияние данных по критериально определенному множеству цифровых двойников жизненного цикла образцов указанных изделий позволяет добиться выявления устойчивых тенденций в организации процесса поддержания технической готовности, конструктивных недостатков всей серии изделий, а также особенностей функционирования изделий в различных условиях боевого применения.
Возможности по формированию и совершенствованию цифровых
двойников жизненного цикла изделий гидроакустической техники, по интеграции и слиянию данных на базе указанных цифровых двойников были смоделированы и оценены в процессе реализации апробационного примера. Апробация была проведена применительно к неполной, абстрактной реализации цифрового двойника жизненного цикла изделия МГК-400 В.1 на базе универсальной СУБД MS' Access. Реализованная схема данных и основные рабочие окна, использовавшиеся для манипулирования данных в рамках апробации, показаны на рисунке 3.
Результаты проведенной апробации на указанном примере позволяют сделать вывод о программной реализуемости и работоспособности предлагаемой модели цифрового двойника жизненного цикла изделий гидроакустического
Записи таблицы <ИЗДЕЛИЕ №.> Записи таблицы <РЕМОНТНЫЕ РАБОТЫ>
БН Отказавший блок (ТЭЗ)
К549 КТМЯ.506380.001.2 БН Код ремонтной операции
К549 01
К549 КТМЯ. 506180.002.2
К549 02
К549 КТМЯ. 506210.001.1 V V
,,______
Рисунок 2. ПРИМЕР ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СВЯЗЫВАНИЯ ЗАПИСЕЙ В РАМКАХ ЦИФРОВОГО ДВОЙНИКА
Рисунок 3. АПРОБАЦИЯ МОДЕЛИ ЦИФРОВОГО ДВОЙНИКА НА БАЗЕ СУБД MS' ACCESS
вооружения Военно-Морского Флота. Её дальнейшее развитие требует более емких исследований и основательных программнотехнических проработок на базе данных по эксплуатации реальных образцов (изделий) гидроакустического вооружения флота, что будет осуществлено в обозримой перспективе. Это позволит более детально определить основные программные методы обработки данных указанных цифровых двойников, принципы их накопления и дальнейшего применения.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Выдвижение концепции и активное продвижение модели цифрового
двойника жизненного цикла изделий гидроакустического вооружения
является отражением широкой тенденции современного морского приборостроения на всестороннюю цифровизацию всех аспектов разработки, создания, эксплуатации и утилизации дорогостоящих образцов наукоемкой техники. Именно этим ее фактом определяется актуальность и перспективность дальнейшего развития, а также влияние на процессы обеспечения и развития оборонно-промышленного потенциала страны.
Активное развитие инфраструктуры предприятий морского приборостроения по предоставлению услуг поддержания технической готовности различных видов радиоэлектронного вооружения, в том числе гидроакустического, в пунктах базирования флота объективно стимулирует создание соответствующих информационных
технологий по планированию, обеспечению и учету таких услуг. Именно к таковым информационным технологиям следует отнести работы по созданию, развертыванию и ведению распределенных баз данных цифровых двойников жизненного цикла изделий гидроакустического
вооружения ВМФ России. Дальнейшее совершенствование указанных баз и информационной технологии позволит добиться качественного роста в применении современных, высокоэффективных методов и форм эксплуатации всех видов изделий гидроакустического вооружения флота, а в конечном итоге всех видов вооружения и военной техники в Российской Федерации.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Шатохин А.В., Ивакин Я.А., Нештенко В.С. Координирование услуг предприятий морского приборостроения в интересах системы эксплуатации гидроакустического вооружения ВМФ // Морской сборник - 2020. - №11 - С. 12-54.
2. Шатохин А.В., Ивакин Я.А. Современный подход к участию предприятий морского приборостроения в поддержании технической готовности гидроакустического вооружения ВМФ // Морская радиоэлектроника - 2020. - № 4 (21). - С. 56 -67.
3. Шатохин А.В. Информационная инфраструктура поддержки эксплуатации гидроакустического вооружения ВМФ предприятиями морского приборостроения/ А.В. Шатохин, Я.А. Ивакин // Гидроакустика. -2020.- № 42(2). - С. 61-69.
4. ГОСТ РВ 15.004 - 2004 СРППП. Военная техника. Стадии жизненного цикла изделий и материалов - М., Росстандарт, 2006. -54 с.
5. ГОСТ Р 56136 - 2014 Управление жизненным циклом продукции военного назначения. Термины и определения - М., Стандартинформ, 2016. -24с.
6. Руководство по эксплуатации и ремонту радиоэлектронных средств ВМФ (Р-РЭС-85) - М., Воениздат, 1985.
7. Временное руководство по ремонту и эксплуатации радиотехнического вооружения ВМФ (Р-РТВ-2016) - СПб.: РТС ВМФ, 2016.
8. Шатохин А.В. Информационно-сопроводительная сеть - новый подход к эксплуатации гидроакустического вооружения // Национальная оборона. - 2020. -№ 1(28). - С. 51 - 56.
9. Красников И.А., Родимова Р.И. Создание систем технического диагностирования гидроакустических комплексов // Гидроакустика. - СПб.: АО "Концерн "Океанприбор”,- 2019.-№37(1) - С. 47-55.
10. Красников И.А. Прогнозирующий контроль многоканальной части гидроакустического комплекса// Гидроакустика. - СПб.: АО "Концерн "Океанприбор”. - 2019. -№ 38 (2).- С. 59-66.
