CC BY
34
Министерство образования и науки РФ
Правительство Пензенской области Академия информатизации образования Академия проблем качества РФ Российская академия космонавтики им. К.Э.Циолковского Российская инженерная академия Вычислительный центр РАН им. А.А.Дородницына Институт испытаний и сертификации ВВТ ОАО «Радиотехнический институт имени академика А.Л.Минца» ОАО «УПКБ ДЕТАЛЬ», ОАО «РУБИН» ОАО «НИИФИ», ОАО «ПНИЭИ», ФГУП ФНПЦ «ПО СТАРТ», НИКИРЭТ, ЗАО «НИИФИиВТ» ОАО «ППО ЭЛЕКТРОПРИБОР», ОАО «РАДИОЗАВОД» Пензенский филиал ФГУП НТЦ «АТЛАС» ОАО «ТЕХПРОММАШ», МИЭМ НИУ ВШЭ, Евразийский Национальный университет им. Л.Н. Гумилева Сургутский институт мировой экономики и бизнеса «ПЛАНЕТА» Пензенский государственный университет
АадижУ{%шсж
ТРУДЫ
МЕЖДУНАРОДНОГО СИМПОЗИУМА
НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО
II то^
ПЕНЗА 2015
УДК 621.396.6:621.315.616.97:658:562 Т78
Труды Международного симпозиума «НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО»:
T78 в 2 т. - Пенза : ПГУ, 2015. - 2 том - 384 с.
ISBN 978-94170-818-5(т.1) ISBN 978-94170-818-8
В сборник трудов включены доклады юбилейного ХХ-го Международного симпозиума «Надежность и качество», проходившего с 25 по 31 мая 2015 г. в городе Пензе.
Рассмотрены актуальные проблемы теории и практики повышения надежности и качества; эффективности внедрения инновационных и информационных технологий в фундаментальных научных и прикладных исследованиях, образовательных и коммуникативных системах и средах, экономике и юриспруденции; методов и средств анализа и прогнозирования показателей надежности и качества приборов, устройств и систем, а также анализа непараметрических моделей и оценки остаточного ресурса изделий двойного назначения; ресурсосбережения; проектирования интеллектуальных экспертных и диагностических систем; систем управления и связи; интерактивных, телекоммуникационных сетей и сервисных систем; экологического мониторинга и контроля состояния окружающей среды и биологических объектов; исследования физико-технологических процессов в науке, технике и технологиях для повышения качества выпускаемых изделий радиопромышленности, приборостроения, аэрокосмического и топливно-энергетического комплексов, электроники и вычислительной техники и др.
Оргкомитет благодарит за поддержку в организации и проведении Международного симпозиума и издании настоящих трудов Министерство образования и науки РФ, Правительство Пензенской области, Академию проблем качества РФ, Российскую академию космонавтики им. К. Э. Циолковского, Российскую инженерную академию, Академию информатизации образования, Вычислительный центр РАН им. А. А. Дородницына, Институт испытаний и сертификации ВВТ, ОАО «Радиотехнический институт имени академика А.Л. Минца», ОАО «УПКБ ДЕТАЛЬ», ОАО «НИИФИ», ФГУП «ПНИЭИ», ОАО «РУБИН», ОАО «РАДИОЗАВОД», ОАО «ППО ЭЛЕКТРИПРИБОР», ФГУП «ПО «СТАРТ», НИКИРЭТ - филиал ФГУП «ПО «СТАРТ», Пензенский филиал ФГУП НТЦ «АТЛАС», ОАО «ТЕХПРОММАШ», МИЭМ НИУ ВШЭ, Евразийский Национальный университет им. Л.Н. Гумилева, Сургутский институт мировой экономики и бизнеса «ПЛАНЕТА»,Пензенский государственный университет.
Сборник статей зарегистрирован в Российском индексе научного цитирования (РИНЦ) с 2005 г.
Р е д а к ц и о н н а я к о л л е г и я :
Юрков Н. К. - главный редактор Трусов В. А. - ответственный секретарь Баннов В. Я. - ученый секретарь Волчихин В. И., Абрамов О. В., Авакян А. А., Дивеев А.И., Иофин А. А., Каштанов В. А., Майстер В. А., Острейковский В.А., Петров Б. М., Писарев В. Н., Роберт И. В., Романенко Ю. А., Северцев Н. А., Садыков С. С., Садыхов Г. С., Увайсов С. У.
ISBN 978-94170-818-5(т.1) ISBN 978-94170-818-8
© Оргкомитет симпозиума, 2015 © ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», 2015
УДК 629.73.08
Лапшин Э.В., Беликов Г.Г., Кочегаров И.И., Романенко Ю.А.
ФГОУ ВПО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия Администрация Протвино,Россия
РОЛЬ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРИ СОЗДАНИИ АВИАЦИОННЫХ ТРЕНАЖЕРОВ
Введение
Авиационный тренажёр представляет собой сложный программно-технический комплекс, функционирующий в реальном масштабе времени и имеющий в своём составе элементы механики, гидравлики, электроники и вычислительной техники. В этом отношении, с точки зрения разработки и изготовления, авиатренажёр подобен летательному аппарату.
Задачи системы автоматического проектирования
Прежде чем перейдём к проблемным вопросам САПР отечественного тренажёростроения, следует рассмотреть состояние развития систем автоматизированного проектирования в аэрокосмической и электронной промышленности ведущих зарубежных стран.
В конце 2 0 века военно-промышленные круги США уделяли особое внимание модернизации производственной базы военных заводов и их оснащению [1] наиболее прогрессивной техникой и технологией.
Это было вызвано возрастающей сложностью изделий, применением в них новых конструктивных материалов и электронных систем, а также требованиями к сокращению сроков промышленного освоения и серийного выпуска образцов и повышению экономической эффективностью производства.
Крупнейшие компании США, осуществляющие выпуск военной продукции, активно занимались внедрением новейших технологий и проводили установку автоматизированного оборудования, что позволило значительно повысить качество продукции, сократить сроки поставок, снизить уровень товарно-материальных запасов, отходов производства и переделок, производить высокотехнологичную продукцию малыми сериями. Кроме того, они выражали повышенную заинтересованность в системах автоматизированного производства с элементами искусственного интеллекта (интеллектуальные системы автоматизации производства - ИСАП), позволяющих осуществить сквозную автоматизацию и управление всем циклом создания изделия - от его конструкторской разработки до производства и контроля качества.
Выполнение проектов завершается испытаниями и демонстрацией новой техники представителям заказчика. Для распространения результатов разработок создан информационно-аналитический центр, предоставляющий соответствующую информацию заинтересованным промышленным фирмам.
Компании авиационной промышленности принимают наиболее активное участие в осуществлении программ по созданию и применению новой производственной техники и технологии.
Несколько примеров:
На авиасборочном заводе в г. Форт Уэрт (штат Техас) фирма «Дженерал Дайнемикс» осуществляет внедрение автоматизированной системы типа ИСАП стоимостью 100 млн. долларов.
Система управления производством, работа которой основана на безбумажной технологии сбора и обработки информации, должна объединить в единый процесс проектирование изделий, подготовку, ход их производства и сборки. Общая стоимость установленных новейших средств автоматизации составила 400 мил. долларов. Также было приобретено несколько ЭВМ и 14 0 терминалов. В конце 1990-х годов завод был оборудован гибкой производственной системой, в состав которой входят 6 обрабатывающих центров, автомат для смены плит-спутников с робокарами, коорди-натно-измерительная машина, роботы-манипуляторы и другое автоматизированное оборудование. Система управляется ЭВМ с элементами «искусственного интеллекта».
По завершении работ по переоборудованию завода на нём было установлено более 3000 терминалов для обмена информацией с системой управления заводом, которой управляют 4 большие ЭВМ фирмы IBM. По завершении реконструкции фирма сократила применение ручного труда на предприятии на 20%, общие трудозатраты на 50%, время внедрения инженерных решений в производство на 70%, промежуточные запасы на 45%, а загрузку оборудования увеличили на 15%.
На заводе в г. Пико-Ривера (штат Калифорния) фирмы «Нортроп» система управления построена по принципу ИСАП. Все фазы производственного цикла - проектирование, подготовка производства, изготовление, обработка, контроль качества и снабжение - связаны в неразрывный процесс с помощью ЭВМ и общей базой данных.
Внедрение ИСАП привело, в частности, к сокращению выпуска брака при установке трубопроводов, гидросистем и механических узлов с 40% до 3%, к шестикратному снижению ошибок позиционирования при сборке, сокращению времени программирования станков с ЧПУ на 4 0%. Единая база данных возможности центральной ЭВМ позволяют инженерам фирмы производить расчёты для деталей нестандартной конфигурации, осуществлять моделирование испытаний, разработку необходимых конструктивных решений.
Значительных успехов в области комплексной автоматизации проектирования и производства электронных систем для авиационной техники достигла фирма «Ньюджерс радар системы». Производственная база принадлежащего ей завода в г. Лос-Анджелес постоянно модернизировалась. В настоящее время в производственных процессах на заводе задействовано более 50000 комплектующих деталей, 3000 заготовок и запасных частей, одновременно осуществляется >10000 операций сборки. В течение года в документацию вносится более 200000 изменений. Для управления производством такого высокого уровня сложности на заводе производится поэтапное внедрение интегрированной системы автоматизации.
Создание ИСАП включает разработку и реализацию с использованием системы планирования производственных ресурсов, ввод в строй автоматизированной системы разработки технической документации, использующей единую систему базы данных и имеющей много терминалов на участках, установку регистраторов производства для сбора информации на рабочих местах, в их составе - с системами распознавания человеческого голоса.
Основные производственные операции выполняются с применением новейшего автоматизированного оборудования. Для сборки печатных плат используется гибкий роботизированный модуль, автоматически производящий выбор нужной детали, проверку её исправности и пайку. Он способен быстро переналаживаться на сборку плат нового типа. Применение модуля позволило значительно сократить время сборки по сравнению с ручной сборкой с 4 часов до 5 минут.
Фирма «Мартин Мариэтта» за счёт внедрения новейших средств автоматизации и управления производством в ходе выполнения лишь одного контракта получила экономию в размере 90 миллионов долларов.
Министерство обороны США финансировало закупку и установку на заводе «Уотервлит арсенал» (г. Уотервлит) системы САПР - АСУП стоимостью в несколько миллионов долларов. Эта система предназначена для проектирования и обработки механических деталей и оснастки, а также программирования оборудования и управления производством. Одновременно выделено 200 миллионов долларов на модернизацию парка оборудования завода, которая предусматривает создание локальных вы-
числительных сетей и объединение оборудования с ЧПУ в систему.
Исходя из изложенного, видно, что на современном этапе САПР не может рассматриваться обособленно (только как инструмент разработчика) от остальных процессов создания новой техники, а должна являться составляющим элементом ИСАП, охватывающей все основные этапы работ по созданию авиатренажёров.
Состояние работ по организации САПР у разработчика авиатренажёров
Следует отметить, что в настоящее время, кроме отдельных подсистем САПР, у разработчика существуют и отдельные элементы ИСАП.
Подсистема моделирования динамики полёта и управления полётом
Подсистема предназначена для разработки имитатора динамики полёта, имитатора системы управления, имитатора системы автоматического управления. Процесс проектирования характеризуется многоэтапностью с автоматизацией следующих этапов:
- обработка исходных данных;
- расчёт потребляемых мощностей;
- расчёт технических характеристик;
- разработка алгоритмов;
- разработка материалов эскизно-технического проекта (ЭТП);
- корректировка документации по результатам рассмотрения ЭТП заказчиком;
- приведение исходных данных к виду удобному для программирования;
- разработка и отладка программ;
- разработка технических условий, технического описания и инструкции по эксплуатации;
- отработка документации имитатора полёта по фактическим лётно-техническим характеристикам;
- разработка документации специального программного обеспечения.
Применяемые технические средства: автоматизированное рабочее место; управляющий вычислительный комплекс; персональная ЭВМ.
Прикладное программное обеспечение собственной разработки.
Подсистема подготовки варианта навигационной обстановки
Подсистема предназначена для разработки документации и выпуска машинных носителей с описанием конкретной навигационной обстановки, характеризуемой расположением радионавигационных точек, аэродромов, наземного оборудования, рельефа местности и т.д.
Применяемые технические средства:
- управляющий вычислительный комплекс. Программное обеспечение собственной разработки.
Подсистема разработки программно-
математического обеспечения авиатренажёра
Подсистема включает в себя две независимые части:
- автоматизация технологии программирования;
- автоматизация контроля над ходом проектирования программного продукта.
Подсистема предназначена для автоматизации выполнения следующих этапов:
- масштабирование;
- запись блок-схем на языке программирования;
- трансляция и устранение формальных ошибок;
- выпуск документации специального программного обеспечения;
- контроль над ходом разработки программно-математического обеспечения.
Применяемые технические средства:
- базовый вычислитель авиатренажёра.
Программное обеспечение собственной разработки.
Подсистема конструкторского проектирования
Она включает в себя две независимые части:
- автоматизация проектирования двусторонних печатных плат (ДПП) и многослойных печатных плат (МПП);
- автоматизация проектирования лицевых панелей тренажера.
Подсистема предназначена для проектирования двусторонних печатных плат и многослойных печатных плат для изготовления на собственном производстве или у контрактного производителя, а также проектирование полуавтоматизированным методом лицевых панелей и шильдиков.
Заключение
Основными целями внедрения САПР и ИСАП в отечественном тренажёростроении следует считать следующие:
- повышение качества разработки новой техники за счёт моделирования, оптимизации параметров, глубокой верификации, использования средств автоматизации для выполнения типовых конструкторских работ, типовых расчётов, поиска аналогов, поиска унифицированных узлов и деталей, поиска нормативно-справочной и научно-технической информации. Выполнения графических работ, подготовки программ для оборудования с ЧПУ, внедрения автоматизации разработки алгоритмов и программ для авиационных тренажеров, увеличение глубины и объёма эксперимента;
- сокращение трудоёмкости проектирования, подготовки производства и проведения испытаний за счёт максимального исключения ручного непроизводительного труда. Переход на преимущественное применение оборудования с ЧПУ, а также сокращения количества доработок и изменений за счёт более качественной проработки проектов и выпуска конструкторской и технологической документации с применением средств автоматизации;
- сокращения цикла разработок за счёт высокопроизводительных систем автоматизации проектирования и обеспечения их необходимыми вычислительными средствами, создания широкой сети специализированных рабочих мест проектировщиков, технологов и исследователей. Создание необходимой нормативно-технической базы на машинных носителях.
ЛИТЕРАТУРА
1. Северцев, Н.А. К вопросу об утрате работоспособности систем / Н.А. Северцев, А.В. Бецков, А.М. Самокутяев // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 2. С. 268-270.
2. Универсальные оценки безопасности. Монография / Дивеев А.И., Северцев Н.А. // Москва, 2005.
3. Синтез оптимального закона управления потоками транспорта в сети автодорог на основе генетического алгоритма / Дивеев А.И., Северцев Н.А. // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2003. № 3. С. 87.
4. Северцев, Н.А. Минимизация обобщенного риска угроз безопасности / Н.А. Северцев // Вопросы теории безопасности и устойчивости систем. 2005. № 7. С. 3-10.
5. Критерии и показатели безопасности / Дедков В.К., Северцев Н.А., Петухов Г.Б., Тихон Н.К. // Вопросы теории безопасности и устойчивости систем. 1999. № 1. С. 33-54.
6. Баранов, Н.А. Управление состоянием готовности системы безопасности к отражению угрозы / Н.А. Баранов, Н.А. Северцев // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 1. С. 8-10.
7. Дедков, В.К. Компьютерное моделирование характеристик надежности нестареющих восстанавливаемых объектов / В.К. Дедков, Н.А. Северцев // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2010. Т. I. С. 368-370.
8. Кочегаров И.И. Методы контроля дисперсности порошков / Кочегаров И.И., Трусов В.А., Юрков Н.К. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2010. Т. 2. С. 475-477.
