CC BY
15УДК 004.4:621.039.566
B.В. Петрунин, первый заместитель директора-генерального конструктора, д.т.н.,
C.М. Неевин, заместитель директора-генерального конструктора, С.А. Душев, заместитель главного конструктора, к.т.н.,
И.В. Малиновский, начальник подразделения, В.В. Банкрутенко, главный специалист, к.т.н., И.Н. Онищук, начальник подразделения, А.Ю. Голубев, начальник бюро
АО «Опытное конструкторское бюро машиностроения им. И.И. Африкантова» 603074, г. Нижний Новгород, Бурнаковский проезд, 15
СИСТЕМА ЛОГИСТИЧЕСКОЙ ПОДДЕРЖКИ ИЗДЕЛИЙ РУ1. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЕЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ
Ключевые слова: интегрированная логистическая поддержка, жизненный цикл изделия, ТО и ремонт, PDM, PLM-системы
В рамках информационной поддержки жизненного цикла изделий РУ рассмотрен опыт разработки и использования программных продуктов с акцентом на стадии технического обслуживания и ремонта
1. Технологии информационной поддержки жизненного цикла изделий
Технология интегрированной логистической поддержки (ИЛП) изделий в настоящее время используется на современных машиностроительных предприятиях при создании наукоемких изделий авиастроения, машиностроения, техники военного назначения. В атомном машиностроении внедрение технологий информационной поддержки изделия (ИПИ-технологий) было начато еще в начале 2000-х годов, и сегодня они внедрены на многих предприятиях Госкорпорации «РОСАТОМ». Прежде всего, это касается этапов проектирования и создания изделий. За более чем пятнадцать лет здесь накоплен большой опыт использования различных программных продуктов, в том числе систем управления данными и систем управления жизненным циклом изделий (ЖЦИ) - РБМ/РЬМ-систем. Однако, очень важный этап ИЛП - планирование технического обслуживания и ремонта для обеспечения заданного уровня надежности изделия - требует глубокой проработки, в частности, для оборудования РУ. Особенно это актуально сегодня, когда заказчик требует внедрения технологий поддержки ЖЦИ для большинства изделий оборонного назначения [1-3].
Процессы на стыке этапов ЖЦИ, распределенные на несколько организаций с разными функциями, потенциально имеют больше проблемных зон и сложнее поддаются любому изменению, в том числе и внедрению информационных технологий (ИТ). Часто проектирование, подготовка производства и производство отделены от этапа эксплуатации, и документы, данные, взаимосвязи их между собой и история разработки разорваны, так как осуществляются разными организациями. В таких условиях от обеспечения актуальной и своевременной информацией в связке «проектировщик» - «производитель» - «эксплуатирующая организация» зависит не только уровень затрат, но и сроки выполнения ремонтов, безопасность эксплуатации оборудования РУ и объекта в целом.
С ростом технической сложности изделий большую актуальность приобретает цифровое представление изделия на стадии эксплуатации при выполнении техниче-
1 РУ - реакторная установка
ского обслуживания (ТО), ремонтов, закупки комплектующих [4]. Высокая конкуренция на рынке требует от предприятий сокращения времени на подготовку изделий к эксплуатации, а также снижения затрат на саму эксплуатацию.
Средства ИТ, методы и технологии для этих изделий должны при этом удовлетворять очень жестким требованиям, в том числе:
- защита информации и невозможность несанкционированного доступа;
- корректность передачи данных между информационными системами (однократный и однозначный ввод информации в комплекс информационных систем);
- необходимость однозначных связей документов и изделий в системах, в том числе экземпляров изделий;
- необходимость двусторонней актуализации информации по связи проектирование - изготовление - эксплуатация;
- возможности реализации основных принципов (этапов, шагов) бизнес-процесса в нескольких информационных системах (программных средствах).
2. Повышение эффективности подготовки обслуживания и ремонта
Повышение эффективности подготовки обслуживания и ремонта достигается высоким качеством проведения в установленные сроки данного вида работ при соблюдении нормативных требований и оптимизации затрат, учетом фактических технических характеристик изделия РУ на этапе эксплуатации для проектировщика и производителя с одной стороны, и получения всей необходимой и актуальной информации по конструкции и правилах обслуживания изделий для эксплуатирующей организации, с другой.
Опыт АО «ОКБМ Африкантов» по проектированию, изготовлению, поддержке эксплуатации РУ показывает, что вся информация, существующая на этапе проектирования и производства, должна организованно храниться и быть доступной в течение всего срока эксплуатации изделий и до их утилизации, а это, как правило, несколько десятков лет. За это время нормативная база, а также конструкторская документация на изделие, будут постоянно актуализироваться. Кроме того, по системе обратной связи подразумевается накопление большого объема данных об эксплуатации оборудования, которые также подлежат анализу и обработке. Правильная организация хранения такого огромного объема актуализированной информации позволит оперативно спрогнозировать техническое состояние изделия, найти все документы на определенный узел, соответствующую нормативную базу на момент выпуска рабочей КД и информацию по обслуживанию и ремонту. В таком случае подготовить и запланировать проведение работ по обслуживанию, плановому ремонту и т.д. можно будет быстрее, качественнее, с меньшей вероятностью ошибок.
Поэтапное развитие системы подготовки обслуживания и ремонта позволит оптимизировать мероприятия по информационной поддержке создаваемых изделий на стадии эксплуатации. На начальном этапе это становится возможным благодаря созданию и ведению единого информационного пространства (ЕИП) по изделию для всех стадий ЖЦИ, начиная с проектирования и заканчивая его утилизацией (Рис. 1).
Вся техническая, в том числе и эксплуатационная документация, доступ к ней, должны быть представлены в цифровом формате в строгом соответствии с требованиями специально разработанных стандартов, определяющих структуру данных об изделии и порядок их обмена при производстве, закупке и эксплуатации новых образцов техники.
Исходя из опыта АО «ОКБМ Африкантов» по авторскому надзору за эксплуатацией оборудования на объектах использования атомной энергии, при сопровождении ремонтов, возникает необходимость в наличии документации, представленной в таблице 1.
Вполне естественно, что администратором единой БД по изделию должен являться его проектант, а представление информации из нее должно быть селективным, в
соответствии с уровнем допуска пользователя, формирующего запрос. Например, по обращению представителя эксплуатирующей организации из проекта представляется
информация относительно процесса обслуживания конкретного оборудования. При этом расчеты, технологическая документация и зоны, не доступные для обслуживания, должны оставаться недоступными до тех пор, пока они не попадут в критерий запроса [5]. При этом единая БД должна быть у проектанта РУ, с регулярной актуализацией содержания электронных документов.
Корпоративные НС (ЕМС, ЕЯР, 5Щ ИМ.-.)
Системы управления проектами
САБ-системы
ПрэекгнрэБ авне вздеднн Разработка ЭМИ н ЭКД - МХ (СасЬакЬ ИХ)
■ 1ш,'еихог (СМшесЬ
Ьгеыйог)
■ СайшвсЬ/Атосас!
Системы текстовой КД и ТД
Разработка текстовой ЗКД н ЭТД
■ А\г5 - М5 ОШсе
Офисное ПО
Разработка обпгепр аектно н, отчетной н другой даэ^'менгзБшв
• М5 С^бсе н др.
лровзвод схв а
> АСВЦ,УПО-
Календарное плалврованке. хоордЕиацня н КОНТРОЛЬ
Архив технической документации Управление жизненным циклом изделии Электронный дохуменхооборох Исхорня принятия регпенжи Управление общей для раз-работников базой данных;
е распределение задан между р Заданиен козлролъ статуса всажлото разработчик^!. Опрелеченне гаругауры информационных потоков; Определение комплекта документ алии: Контроль изменений; Контроль полноты разнородной информации оо изделии
Базы данных
стандартных изделии, мэтгераалов, оснастки I тЬ«:<
Справочники НТД
Теднорма. Перечня ТУ, ОСТ, РД и др.
САМ'САРР-сисгемы —гашгнгаг-
полготовха производства
Разработка УП с ЧПУ Внутрицеховое
ТесЬ-СагЛ, КХ/САМ, ЫрСАМ, \гепсш
_ пстемы посгпроизволственнои поддержки изделий
Системы ИЭТР, С не тема визуализации технологических процессов. Информационные системы
учета н попзержхи эксплуатации
I
ГДР- СЕДШЦ
РIVI:Iг.. Сс[ъсс|к
ЕКМ-система
УлрЭЯПЕЦИС дэншлми нн;+;*ь ернйга анализа
Классификатор ЕСКД
М.пассшина-ор абвдиэмЕнии №дс*м по ЕСКД
Рис. 1. Структура единого информационного пространства по изделию.
Таблица 1
Перечень документов, разрабатываемых на стадиях ЖЦИ, в обеспечение сопровождения ремонтов
Основные этапы ЖЦИ Разрабатываемая документация и необходимые данные
Проектирование РКД и ЭД; ПОК; расчеты прочности, надежности; извещения об изменении; ремонтная документация; нормативная база на момент выпуска документации
Подготовка производства, изготовление Технологии изготовления, сборки, монтажа изделий; ПОК; Планы качества; материалы заводских и приемочных испытаний; первичная документация, включая сертификаты на материалы, покупные изделия; карты контроля; отчеты о несоответствиях; база данных (БД) отступлений от ЧТД при изготовлении и монтажер
Эксплуатация (обслуживание, ремонт) Ремонтная документация; документация по продлению эксплуатации; данные о хранении, консервации / переконсервации; сведения о применении по назначению; данные о неисправностях, отказах; перечень израсходованного ЗИП; сведения о ремонтах
3. Разработка программного обеспечения
Сотрудниками отдела ИТ АО «ОКБМ Африкантов» для поддержки этапа эксплуатации в процессе жизненного цикла РУ были созданы системы различного назначения и, прежде всего, для транспортного направления:
- «ТТИ», предназначена для хранения и поиска результатов теплотехнических испытаний корабельных РУ;
- «TGI calc», предназначена для расчета температур теплогидравлических испытаний;
- «АСХОИ», предназначена для хранения и обработки информации по эксплуатации корабельных РУ;
- «УТИЛЬ», предназначена для учета списанных «заказов-объектов ВМФ»;
- «ВМФ», предназначена для обработки данных по эксплуатации корабельных
РУ;
- «Projert AZ», предназначена для хранения данных об активных зонах и их характеристикам;
- «KRISS», предназначена для вероятностного анализа безопасности;
- «РИМ», предназначена для непрерывной оценки и контроля изменений при эксплуатации энергоблока вероятности показателей безопасности, связанных с изменением конфигурации систем безопасности и/или нарушения нормальной эксплуатации;
- «Ресурс--НН», программа для расчета параметров процессов нестационарного неизотермического упругопластического деформирования и накопления усталостных повреждений в конструкционных материалах оборудования и систем РУ;
- «ЭМР-У», база данных и программный комплекс, предназначенный для накопления, обобщения и обработки информации по техническому состоянию, контролю ресурса РУ и процесса эксплуатации;
- «ЭМР-НН», система эксплуатационного мониторинга ресурса предназначена для оценки выработанного и прогноза остаточного ресурса конструктивных элементов оборудования РУ в процессе её эксплуатации.
Анализ приведенных выше систем, разработанных в АО «ОКБМ Африкантов», показывает достаточно широкий охват этапа эксплуатации, особенно это касается последних двух систем. Учитывая требования, предъявляемые к изделиям специального назначения, стоит задача встраивания этих систем в систему управления, а именно в PLM-систему. Успешное решение этой задачи требует появления в отделе ИТ такой роли, как администратор хранилища данных и включения данной работы в ежегодный «План мероприятий по ИТ» с привлечением специалистов проектных и расчетных подразделений.
4. Переход с PDM-системы на PLM-систему
Реализация этапа эксплуатации в поддержке жизненного цикла изделий требует от отдела ИТ, в первую очередь, разработки технологии сохранения информации об изделии за большой промежуток времени, измеряемый десятилетиями (для изделий атомной промышленности этот срок имеет порядок 50 лет). Причем данная задача совершенно не стоит перед разработчиками PLM/CAD/CAE-систем. Такой вывод можно сделать, исходя из того, что ни на одной из конференций, проводимых основными разработчиками систем (Siemens, Dassault Systemes, PTC, Autodesk, Интермех, Топ Системы, АСКОН), в течение последних пяти лет, данный вопрос даже не обсуждался. Такой опыт приобретен ИТ-службами АО «ОКБМ Африкантов» в процессе перехода с PDM-системы SEARCH ОДО «Интермех» PLM-систему SEARCH IPS.
Составляющие принципы методологии перехода с PDM-системы на PLM-систему следующие:
- эволюционное обновление в процессе полномасштабного перехода на PLM-систему, что позволяет сохранить базу знаний, накопленную в течение большого пе-
риода (порядка 50 лет) ранее в PDM-системе, и, прежде всего, данные в архивах проектов (так называемая «миграция данных»);
- возможность работы в PLM-системе с этой базой знаний без дополнительных доработок PLM-системы разработчиком;
- разработка метода комплексной настройки и сохранения функциональных возможностей действующей PDM-системы в полном объеме совместно с разработчиком PLM-системы;
- разработка метода импорта и синхронизации базы данных нормативно-справочной информации (НСИ), накопленной на протяжении работы PDM-системы и являющейся актуальной; работы по созданию НСИ в PLM-системе являются затратными, как по времени, так и по объему;
- разработка принципов и технологии сохранности имеющей интеграции с системой управления производством и системой внутрицехового календарного планирования, имеющихся на предприятии;
- разработка технологии оперативного взаимодействия между предприятием (конечным пользователем PLM-системы) и разработчиком PLM-системы при необходимости оптимизации ключевых бизнес-процессов;
- обеспечение работы с информацией, составляющую государственную тайну.
С использованием этой методологии в АО «ОКБМ Африкантов» был подготовлен переход с PDM-системы SEARCH на PLM-систему SEARCH IPS. В настоящее время идет ответственный период - период внедрения PLM-систем SEARCH IPS, который требует использования «системного подхода» [6].
5. Разработка электронной эксплуатационной документации
Еще одним этапом развития системы подготовки обслуживания и ремонта для наиболее сложных видов промышленной продукции, к которым относятся РУ и их составные части, является разработка и обеспечение обслуживающего персонала электронной эксплуатационной документацией в формате интерактивных электронных технических руководств (ИЭТР), представляющих структурированный программно-аппаратный комплекс, содержащий взаимосвязанные технические данные, необходимые при эксплуатации, обслуживании и ремонте изделия (Рис. 2).
ИЭТР предназначены для решения следующих основных задач:
- обеспечение пользователя справочными материалами об устройстве и принципах работы изделия, необходимыми для эксплуатации, выполнения ремонтов, планирования и учета регламентных работ;
- обеспечение пользователя информацией о технологии выполнения операций с изделием, потребности в необходимых инструментах и материалах, количестве и квалификации персонала;
- подготовка и реализация автоматизированного заказа материалов и ЗИП.
Структура базы данных ИЭТР позволяет пользователю быстро получать доступ к
нужной текстовой, графической информации, или к данным в мультимедийной форме по всему изделию, что позволяет поднять качество сопровождения эксплуатации на более высокий уровень.
Однако, в реальных условиях эксплуатации, часто очень важно провести оперативный ремонт, в том числе в условиях ограниченного пространства. В этом случае роль электронной эксплуатационной документации (ИЭТР), включающей анимационные материалы по выполнению тех или других технологических операций, размещенной, в том числе на мобильных устройствах, становится незаменимой.
Для подготовки такой электронной документации используются специальные программные средства, к которым относится системы TG Builder, Seamatica, Delmia, позволяющие подготовить ее в соответствии с международным стандартом на технические публикации S1000D.
Рис. 2. ИЭТР (фрагмент).
С использованием систем TG Builder, Seamatica в АО «ОКБМ Африкантов» разработаны и разрабатываются ИЭТР для оборудования и систем РУ. Система Delmia позволяет создавать мультимедийные инструкции для подготовки и выполнения технологических операций авторского надзора, технического обслуживания изделий и ремонта. Результаты, полученные в Delmia, используются как самостоятельные документы и элементы ИЭТР. Очень важно, чтобы разработанные ИЭТР также были интегрированы в PLM-систему.
Одна из задач эксплуатации - это обучение персонала, проводящего ремонтно-профилактические работы. Обучение эксплуатирующего персонала транспортных установок - хорошо отработанная задача, включающая подготовку личного состава в специальных учебных центрах.
6. Комплект учебно-тренировочных средств
Использование только ИЭТР не позволит эффективно решить задачу подготовки персонала. Эта задача эффективно решается при использовании специализированных комплектов учебно-тренировочных средств (КУТС). Так, составной частью специального оборудования по обращению с ядерным топливом, поставленного АО «ОКБМ Африкантов» в 2012 году для первого плавучего энергоблока «Академик Ломоносов», является КУТС, предназначенный для обучения персонала, выполняющего работы по перегрузке активных зон РУ КЛТ-40С с использованием перегрузочного комплекса.
КУТС состоит из трех рабочих мест обучаемых и рабочего места инструктора, оснащенных персональными компьютерами, и полномасштабных имитаторов пультов системы управления перегрузочного комплекса.
Компьютеры оснащены обучающими программами, позволяющими изучить конструкцию устройств перегрузочного комплекса, понять принцип их работы, увидеть внешний облик и внутреннее устройство на 3D моделях.
Имитаторы пультов оснащены программным обеспечением в объеме выполнения
штатных операций по перегрузке активных зон. Каждая операция имеет свой видеокадр, на котором отображается ход выполнения операций, отображаются переменные технические показатели работы оборудования, что позволяет обучающимся понять и реально прочувствовать ход выполнения работ по перегрузке активных зон.
В целом КУТС расширяет возможности проведения процесса обучения операторов безопасному управлению работами, технологическим операциям обращения с изделиями, составу и конструктивному устройству оборудования с ведением протокола обучения и последующем предоставлением данных для итоговой аттестации персонала различных категорий.
7. Заключение
Подводя итоги, необходимо отметить, что система ИЛП становится реально востребованной на постпроизводственных стадиях ЖЦИ корабельных РУ, позволяет поднять качество эксплуатации, технического обслуживания и ремонта на более высокий уровень.
Дальнейшая работа должна будет вестись в трех направлениях:
- включение разработанных систем в интегрированную информационную среду (ИИС);
- анализ и разработка других необходимых систем, которые также должны быть включены в ИИС;
- разработка мероприятий по развитию ИЛП и переходу к созданию системы управления полным ЖЦИ.
Список литературы:
[1] Тарасов А.П. Текущее состояние и перспективы развития работ по управлению жизненным циклом продукции, поставляемой в рамках государственного оборонного заказа / Доклад в ФГУП «Оборонстандарт», 01.02.2016.
[2] Судов Е.В., Левин А.И., Петров А.В., Елизаров П.М., Бриндиков А.Н., Незеленов Н.И., Кар-ташов А.В. Повышение конкурентоспособности отечественной продукции военного назначения за счет применения технологий интегрированной логистической поддержки и катологизации / Электронный журнал «Технологии PLM и ИЛП", выпуск 2, 17с.
[3] Судов Е.В., Кондрашина С.С. О концепции управления жизненным циклом изделия/ Электронный журнал «Технологии PLM и ИЛП», выпуск 6, 8 с.
[4] Кузин Е.И., Кузин В.Е. Управление жизненным циклом сложных технических систем: история развития, современное состояние и внедрение на машиностроительном предприятии/ Инженерный журнал: наука и инновации, 2016, вып. 1.
[5] Яблочников Е.И., Фомина Ю.Н., Саломатина А.А. Компьютерные технологии в жизненном цикле изделий / Учебное пособие - СПб: СПбГУ ИТМО, 2010. - 188 с.
[6] Левенчук А.И. Системноинженерное мышление в управлении жизненным циклом, prtab.tp.ru, 306 с.
LOGISTIC SUPPORT SYSTEM FOR RP ARTICLES. DEVLOPMENT OF METHODS AND TECHNOLOGIES TO IMPROVE ITS EFFECTIVENESS
V. V. Petrunin, S.M. Neevin, S.A. Dushev, I. V. Malinovsky, V. V. Bankrutenko, I.N. Onishchuk, A. Yu. Golubev
Key words: integrated logistic support, product life cycle, maintenance and repair, PDM, PLM-systems
Experience of program product development and application is analyzed within information support of product life cycle (PLC) stages with emphasis on the maintenance and repair stage
Статья поступила в редакцию 27.03.2017 г.
