CC BY
72
УДК 519.6
РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ И ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАПОЛНЕНИЯ СИСТЕМЫ
УПРАВЛЕНИЯ ПАРКОМ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН НА ВСЕХ ЭТАПАХ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА
А.В. Муратов, К.А. Яковлев
В статье приводятся описание структуры программно-информационного обеспечения «ПаркМенеджер», а также описание работы основных модулей программы и оценка экономической эффективности внедрения программы в практическую деятельность
Ключевые слова: CALS-технологии, поддержка жизненного цикла, программно-информационное обеспечение, парк транспортно-технологических машин
Сегодня совершенно очевидно, что рационализация основных бизнес-процессов предприятия и модернизация его информационной инфраструктуры на основе применения современных компьютерных технологий является важнейшим фактором в достижении требуемого уровня экономической эффективности функционирования предприятия [1-3].
Деятельность парка ТТМ, как и любого крупного предприятия, представляет собой совокупность различных бизнес-процессов. Управление этими процессами с использованием традиционных технологий вызывает определенные трудности в таких вопросах, как определение реальных сроков выполнения проекта и количества требуемых ресурсов; получение адекватной оценки текущего состояния проекта; синхронизация проводимых изменений в инженерной, конструкторской, технологической и эксплуатационной документации; своевременная поставка необходимых комплектующих изделий. Очевидно, что эти трудности неблагоприятно влияют на качество работы парка и соблюдение условий контракта с заказчиками.
Создание единой корпоративной системы для управления информационными потоками между бизнес-процессами, протекающими на предприятии, преследовало следующие цели:
- более четкую организацию планирования и отслеживания выполнения работ;
- повышение оперативности управления обслуживанием и производством;
- синхронизацию процессов внесения изменений в документацию.
Анализируя современные тенденции построения таких систем [2, 3], а также особенности функционирования парков ТТМ, авторами были сформулированы задачи, которые должны быть решены с помощью создаваемой автоматизированной системы, а именно:
- поддержка функционирования единого информационного пространства для обеспечения процессов проектирования, технической подготовки производства и дальнейшего информационного сопровождения изделий;
Муратов Александр Васильевич - ВГТУ, д-р техн. наук, профессор, тел. (4732) 43-77-30
Яковлев Константин Александрович - ВГЛТА, канд. техн. наук, доцент, тел. (4732) 53-76-79
- обеспечение использования возможностей цифрового описания изделия для сокращения сроков и повышения качества работ;
- организация планирования и контроля работ;
- реализация электронного документооборота;
- организация взаимодействия с проектантами и контрагентами;
- планирование и управление процессами проектирования и эксплуатации;
- обеспечение информационной поддержки процессов эксплуатации и технической поддержки;
- информационное обеспечение системы управления качеством.
Для решения изложенных задач авторами была разработана программно-информационная система «ПаркМенеджер». Данная система представляет собой инструмент для стратегического планирования и бюджетирования, управления снабжением, сбытом, финансами, техническим обеспечением и поддерживает управление парком на всех этапах жизненного цикла ТТМ. Схематично области применения предложенной системы представлены на рис. 1.
Для реализации программы была выбрана среда программирования Visual Studio Net 2005, в состав которой входит компилятор объектноориентированного языка высокого уровня С++ и интегрированная среда разработчика. Такой выбор связан со следующими достоинствами Visual Studio. Разработанная программная система может быть использована в информационных системах, работающих под управлением ОС MS Windows 2000/ХР, Vista и допускающих реляционное представление данных для решения задач.
Основу программной системы составляют модули (рис. 2). Взаимодействие с полнофункциональной СЛО-системой осуществляется на уровне обмена файлами. В программу могут быть загружены объекты, созданные с помощью CAD-систем (AutoCad). Данные для анализа извлекаются из атрибутивных таблиц. Сохранение результатов анализа производится в этих таблицах. Запись графических объектов может производиться в файлы обменных форматов.
Интерфейс программ основан на стандартах GUI (Graphical User Interface) и использует стандартные элементы интерфейса Windows: окна, меню, кнопки, поля ввода и выбора и т.д.
Все расчеты, решение оптимизационных задач,
реализация генетического алгоритма и построение графиков выполнено посредством подключения библиотек прикладного пакета математических вычислений МайаЪ 6.5.
Рис. 1. Область применения информационной системы «ПаркМенеджер»
Информационные каналы <ч| I Каналы управления Рис. 2. Структурная схема системы поддержки жизненного цикла парка ТТМ
Основными функциональными модулями информационной системы поддержки ЖЦ парка ТТМ являются:
Подсистема проектирования и оценки ТТМ
на этапе разработки новых образцов техники позволяет определить оптимальные значения конструк-
ционных, эксплуатационных и режимных параметров при заданном уровне эксплуатационных свойств. На этапе эксплуатации парка ТТМ данная подсистема предназначена для анализа подвижности, надежности и конкурентоспособности ТТМ согласно заданным режимным, эксплуатационным и
конструкционным параметрам. При решении задачи оценка качества ТТМ в подсистеме проводится расчет надежности, подвижности образца техники, а так же определяется уровень конкурентоспособности по сравнению с типовыми образцами.
При решении задачи поиска оптимальных параметров (эксплуатационных, конструкционных и
Подсистема формирования оптимальной структуры парка ТТМ позволяет определить оптимальное количество различных видов техники, согласно заданных предпочтений ЛПР, исходя из принципа максимальной эффективности эксплуатации парка. Подсистема запрашивает количество и виды предполагаемых работ и, используя интегрированные в систему справочники по техническим характеристикам ТТМ, нормам расхода топлива, ГСМ, других расходных материалов и т.д. проводит расчет оптимального количества единиц различных видов ТТМ. Критерием оптимальности определяется экономическая эффективность работы парка. Пример работы подсистемы приведен на рис. 4. Подсистема технической поддержки предназначена для обеспечения технического обслуживания и ремонта ТТМ. С помощью данного модуля осуществляется определение оптимального количества
режимных) подсистема запрашивает условия эксплуатации парка ТТМ (или условия генерируются по умолчанию) и проводит вычисления оптимальных конструкционных и режимных параметров, посредством реализации модифицированного ГА. Работа блока показана на рис. 3.
точек контроля для обеспечения максимальной глубины поиска дефектов. Подсистема запрашивает у пользователя дополнительные точки контроля и стоимость их реализации. Посредством разработанного эволюционного алгоритма проводится определение оптимального количества точек контроля для обеспечения максимальной глубины поиска дефектов при минимальных затратах.
Подсистема так же осуществляет диагностику состояния всех узлов, деталей и систем машины (рис. 5). На основании данных диагностических параметров, запрашиваемых у ЛПР, подсистема идентифицирует состояние узлов и деталей машин, посредством решающих правил, содержащихся в базе моделей. Использование таких моделей позволяет быстро выявить неполадки, так как правила позволяют выявить параметры, значения которых выходят за допустимые пределы.
^ ПаркМенеджер - Анализ подвижности оборудования
Файл Правка Сервис Функции Справка
0181 т I © I I а 11 ъ й I ат®1 п\ъ±и е
Анализ подвижности оборудования: Исходные данные
1
Вид оборудования |Трактортрелевочный
Выбор систем/узлов для оптимизации и задание эксплуатационных параметров
т-1 Марка оборудования |ТТ-4М
Тип оборудования
Остов
Энергетическая установка
Силовая преобразующе-передающая система
Т ормозная система
Система управления курсовым движением Система подвески
Остов
Энергетическая установка
Силовая преобразующе-передающая система
Т ормозная система
Система управления курсовым движением
Система подвески
Движитель
Качество полотна пути
удовлетворительно
Режим эксплуатации (нагруженность) |номинальный
Начать оптимизацию
Температурный режим от Интенсивность работ
+30
770 машино-час/год
Оптимизация режимных параметров | Оптимизация конструкционных парметров |
Анализ подвижности оборудования: Оптимизация режимным параметров
Варьируемые параметры
Наименование параметров Передаточное отношение для Время сброса сцепления Время включения
1-ой передачи 2-ой передачи 3-ей передачи 4-ой передачи 5-ой передачи 2-ой передачи 3-ей передачи 4-ой передачи 5-ой передачи
Ограничения от 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1
Ограничения до 10 10 10 10 10 1 10 10 10 10
Целевые функции_^^^^^^^^^^^^Н |7 Критерий проходимости |тах
Оптимальные по Парето режимные параметры
т | [7 Скорость движения |так
▼ | |7 Радиу
с поворота |тіп
Оптимизировать 1|
№ Время paзгoнa^ сек. Максимальный момент в трансмиссии Момент в трансмиссии Момент на вале двигателя Частота вращения вала двигателя Частота вращения выходного вала коробки передач к.П. Д. трансмиссии Критерий пронодимости Скорость движения Радиус ■* поворота
1 8 250 180 50 1200 1100 0.9 0,1175 16.62 7,59
2 10 270 200 78 1800 1500 0.92 0,1671 17.03 7,95
3 7 260 210 120 1900 1700 0.88 0,1384 17.15 7,98 -г
Фронт Парето
Закрыть
Рис. 3. Работа подсистемы проектирования и оценки ТТМ
Файл Правка Сервис Функции Справка
: ® I £ Ш I © I ^ I О, ¿Ц :
Оптимизация структуры состава парка лесотехнических машин: Исходные данные
!*| Д 1Ф1!Ж£ 1С1Е I
Затраты на эксплуатацию парка, млн. руб./год |"
Годовой объем выполняемых работ Наименование работ
Расчистка участка
Первичная обработка леса
Расчистка леса
5 Погрузка леса
15
Объем работ; машинно-час/год
12000
8000
15000
7000
10000
Н - I
1_+1- I
Провести расчет |
Сохранить результаты | Закрыть |
14:36
Рис. 4. Работа блока «Оптимизация структуры состава парка лесотехнических машин»
Рис. 5. Работа блока «Техническое обслуживание и ремонт: Диагностика оборудования»
Подсистема поддержки принятия решений
пользователя осуществляет поддержку ЛПР на всех этапах ЖЦ парка ТТМ. На этапе оценки качества ТТМ подсистема предлагает варианты комплектации ТТМ, выбор наиболее конкурентоспособных единиц техники; на этапе формирования оптимальной структуры парка - варианты структур с описанием ожидаемого уровня эффективности эксплуатации парка; на этапе технической поддержки - позволяет определить стратегию ремонта.
Подсистема визуализации включает блок взаимодействия с САБ-системами, обеспечивающий интерфейс между динамически подсоединяемой библиотекой, содержащей программный САБ-объект и другими подсистемами. Транслирует запросы системы и вызывает внутренние методы СЛО-объекта, отслеживает события и обеспечивает получение и передачу данных. Позволяет выполнять набор следующих операций: открытие СЛО-
объектов, импорт объектов, созданных в СЛО-приложениях, редактирование СЛО-объектов, изменение способа отображения объектов (цвет, тип линии и т. п.), синхронизация визуализации с измене-
ниями в базе данных.
Подсистема выпуска документации и ведения архива позволяет сформировать электронные отчеты на языке EXPRESS в соответствии со стандартом ISO 10303 STEP для передачи на другие этапы ЖЦ или для сохранения в архиве.
Все результаты расчетов, таблицы и графики, полученные в результате работы программы, могут быть оформлены в виде отчетов и сохранены в базе или преданы на другие этапы ЖЦ парка ТТМ и/или оборудования.
Разработанная программно-информационная система «ПаркМенеджер» в виде комплекса технических средств и программно-информационного обеспечения внедрена в практическую деятельность ООО «ЛЕСХОЗТРАНС».
По оценкам возможных результатов внедрения применение разработанной системы «ПаркМенед-жер» позволит реализовать значительный потенциал повышения эффективности предприятия. Оценка выгод от внедрения предложенной системы для управления парком ТТМ приведена в таблице
Оценка преимуществ, полученных за счет использования программно-информационной системы
«Па] жМенеджер» для управления парком ТТМ
Показатель эффективности Изменение Выгоды
Время детального планирования и выполнения планового технического обслуживания Снижение до 30 % Увеличение времени полезного использования
Потребность во внеплановом ремонте Снижение числа поломок транспорта на 60 % Существенное снижение времени простоя в ремонте и затрат на эвакуацию
Административные расходы на организацию работ Снижение на 30 % Снижение потребности в оборотных средствах. Рост прибыльности компании
Заблаговременное выявление потенциальных причин отказов и низкой производительности Повышение на 80% Снижение аварийности. Увеличение времени полезного использования. Возможность обоснованного принятия решения отказаться от эксплуатации стабильно убыточных ТТМ
Проведенные расчеты по ожидаемым результатам внедрения разработанной подсистемы поддержки ЖЦ парка ТТМ, показали, что ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения разработки может составить около 548 тыс. рублей.
Литература
1. Судов Е.В. СЛЬ8-технологии или Информационная поддержка жизненного цикла изделия, PCWeek /ИБ, № 45(169) 1998. С. 10-17.
2. Барабанов В.В., Ковалева Е.Н., Свирин В.И., Судов Е.Д. "Применение СЛЬ8-технологий для соз-
Воронежский государственный технический университет Воронежская государственная лесотехническая академия
дания средств информационной поддержки процессов обеспечения качества продукции" Проблемы продвижения продукций и технологий на внешний рынок. Спец. вып. 1997. С. 38-40.
3. Ларичев О.И., Петровский А.Б. Системы поддержки принятия решений: современное состояние и перспективы развития. Итоги науки и техники. Техн. кибернетика. -1987. - Т. 21.- С. 131-165.
4. Попов Э.В. Экспертные системы: Решение неформализованных задач в диалоге с ЭВМ. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. - 187 с.
DEVELOPMENT STRUCTURE AND FUNCTIONAL FILLING OF MANAGEMENT SYSTEM FOR TECHNOLOGICAL MACHINES PARK LIFE CYCLE SUPPORT
A.V. Muratov, K.A. Yakovlev
This article describes the programmer «ParkManager» structure. It also contains describing of main programmer’s modules and cost-effectiveness evaluation from introduction the programmer in practice
Key words: CALS-technologies, the life cycle support, the program-information system, the park of technological machines
