Предлагаемая методология создания единой информационной среды для управления жизненным циклом проектной документации технических систем в период их создания (проектирование, изготовление и испытания) и эксплуатации в конструкторских подразделениях организации была создана с учетом особенностей действующей в ОАО «КБСМ» нормативной базы, регламентирующей обмен информацией о составе и структуре изделий. При этом учитывалась и возможность обновления систем (модернизации) путем замены определенной части элементов (комплектующие и др.) на более совершенные, соответствующие достигнутому за определенный период эксплуатации технологическому уровню, и необходимость демонтажа систем по исчерпании их ресурсов.
Работы по созданию единой информационной среды для управления жизненным циклом проектной документации в ОАО «КБСМ» проводятся в соответствии с концепцией создания информационной системы управления ОАО «Концерн ПВО Алмаз — Антей».
Единая среда проектирования призвана обеспечить коллективную работу проектно-конструкторских подразделений над проектом с разграничением прав доступа к его составным частям, надежное хранение и быстрый поиск информации в электронных архивах, максимальное использование в новых разработках отработанных и проверенных технических решений, хранящихся в архиве, а также исключение ошибок за счет устранения нескольких источников для хранения одной и той же информации.
Основной задачей проводимых работ стало создание единой среды для работы подразделений — от планирования проводимых конструкторских работ до сдачи разработанных документов в электронный архив с учетом промежуточных этапов: выдачи производственных заданий, технического документооборота, проведения изменений конструкторской документации (КД) и прочих процессов основной деятельности организации.
Специфика работы многих отечественных проектных организаций заключается в вынужденном использовании нескольких 2D- и 3D-САПР, и ОАО «КБСМ» здесь не исключение. При этом конечным продуктом является проектная документация, которая должна быть оформлена в соответствии с ЕСКД.
Несмотря на наличие отечественных стандартов на электронные документы и модели, неосвоенность в отечественном машиностроении производственных процессов на электронных документах заставляет предприятия обмениваться между собой и с заказчиком проектной документацией на бумажных носителях.
Разнородность САПР, имеющихся в организации, обусловлена:
Поскольку единого программного продукта и единого регламента работы с САПР не существует, каждое предприятие в освоении электронного документооборота идет своим путем. В рамках совместной работы с организациями-смежниками инженерам-проектировщикам приходится работать с различными программными продуктами. По этой причине получаемые из 3D-моделей двумерные документы обычно «дорабатываются» в AutoCAD или КОМПАС, что вызывает разрыв ассоциативных связей между 2D-объектом и 3D-моделью. Следует отметить, что проведение изменений в КД целесообразно проводить «от модели», но с разорванными связями автоматизация изменений в 2D-документах является проблематичной.
Несмотря на некоторое отставание России в области информационных технологий, связанное с политическими событиями конца прошлого века, страна имеет огромный промышленный и интеллектуальный потенциал, а также отработанные и стандартизированные ГОСТы на способы проектирования и производства сложнейшей продукции. С другой стороны, применение зарубежных САПР и PDM/PLM-систем имеет свои недостатки.
С учетом данной специфики, присущей, на наш взгляд, большинству проектных организаций отечественной промышленности, в ОАО «КБСМ» был реализован проект создания единой информационной среды для управления жизненным циклом проектной документации в конструкторских подразделениях организации.
Основной задачей проведенных работ являлась реализация в среде TDMS полного технологического цикла создания КД — от планирования работ по договору до электронного архива для хранения, классификации потока проектных данных, нормативно-справочной и технической документации.
Основные программные модули системы условно можно классифицировать следующим образом:
Отметим, что эта классификация достаточно условная: тесная взаимосвязь между решаемыми задачами не позволяет провести между ними четкие границы. Ниже приведено описание перечисленного функционала.
В отличие от проектирования с использованием бумажного документооборота, в электронном проектировании появляются новые виды объектов: 3D-модель, расчетная модель (2D или 3D), объект с видео- и аудиозаписью, комбинированный объект, включающий в себя посредством ссылок в локальной сети или сети Internet другие объекты различных типов.
В связи с этим в реализуемой среде разработки создается не одно дерево объектов, отражающих структуру проекта, а два: дерево 3D-моделей, описывающих геометрию разрабатываемого изделия (в дальнейшем — «дерево 3D-моделей»), и дерево документов, в которое включаются 2D-модели и все остальные типы моделей и объектов проекта (в дальнейшем — «дерево документов»).
В качестве системы планирования на предприятии предложено использовать систему MS Project и программный интерфейс ее взаимодействия с системой TDMS.
Кратко опишем организацию программного взаимодействия систем TDMS и MS Project.
Перед началом работы по составлению плана-графика главный конструктор проекта создает в среде TDMS лист ресурсов, используя справочники, отражающие структуру предприятия, отделов, пользователей системы. Необходимость реализации этой функции связана прежде всего с тем, что один и тот же пользователь системы TDMS в различных проектах может выполнять различные роли (например, в одном проекте быть руководителем, а в другом — лишь согласовывать часть КД).
Руководитель проекта разрабатывает схему деления изделия на составные части и на ее основании создает в среде MS Project укрупненный план-график разработки проекта с указанием сроков, ресурсов (разработчиков) и взаимосвязей между задачами. При этом ресурсы, назначаемые каждой задаче плана-графика, «поступают» в среду MS Project из упомянутого выше ресурсного листа, созданного по данному проекту в среде TDMS. Автоматизированное взаимодействие TDMS и MS Project в области передачи ресурсов осуществляет реализованный модуль программного взаимодействия.
После составления плана-графика начинает действовать стандартный механизм автоматизированной маршрутизации и согласования документов системы TDMS. Иными словами, используется стандартная система документооборота, описывать которую нет надобности.
По завершении корректировок, согласований и утверждения плана-графика руководитель проекта получает возможность путем выбора соответствующей функции (специально разработанный программный интерфейс) в среде MS Project запустить процедуру автоматического формирования в среде TDMS древовидной структуры — дерева документов. Подчеркнем, что каждый узел сформированной иерархии является «заготовкой» документа (объекта) и/или группы документов (например, альбома) в составе которой производится регистрация в БД и разработка под управлением TDMS моделей, объектов и документов.
При ведении такой разработки под управлением среды TDMS, более подробно описанной в разделе «Проектирование», каждая 3D-сборка, объект или документ имеет свой статус, отражающий стадию разработки. В свою очередь, каждой стадии разработки соответствует определенный процент выполнения работ над документом. В зависимости от статуса этот процент «переносится» посредством программного интерфейса из среды TDMS в систему планирования MS Project. По окончании разработки КД в среде TDMS в среду MS Project через интерфейс поступает команда на отображение отметки о выполнении работ по соответствующей строке плана-графика.
Кроме вышеперечисленных функций в настоящее время теоретически проработано и реализовано решение для следующей ситуации: по различным причинам структура изделия, КД по нему и, соответственно, структура плана-графика в MS Project могут меняться (в структуру изделия добавляются новые ветви и узлы, некоторые ветви и узлы могут удаляться или, наоборот, раскрываться). В связи с этим структура изделия в TDMS синхронизируется со структурой плана-графика. Кроме того, проработана и реализована на практике «обратная связь»: при изменении структуры изделия в TDMS план-график в MS Project синхронно изменяется.
Это позволяет:
Основным средством разработки трехмерных моделей на предприятии является система трехмерного твердотельного проектирования Pro/ENGINEER от компании PTC. Следует отметить, что окончательное формирование двумерных чертежей на предприятии осуществляется как в данной системе, так и в системах плоскостного проектирования, созданных сторонними разработчиками. При этом ассоциативная связь между трехмерной моделью и порожденными ею двумерными чертежами может оказаться разорванной. Для предотвращения подобной ситуации в системе TDMS была разработана структура хранения данных, обеспечивающая сохранность ассоциативной связи. Ее идеологическим отличием является интеграция двух древовидных структур объектов TDMS, предназначенных соответственно для хранения трехмерных (дерево 3D-моделей) и двумерных (дерево документов) структур изделия. Такая интеграция предусматривает наличие горизонтальных перекрестных связей для ускорения навигации между деревьями, скажем, при переходе от трехмерной детали к ее проекции. По этим перекрестным связям также автоматически отслеживаются изменения трехмерной модели или плоского чертежа, и в случае изменения объекта с одной стороны связи автоматически формируется соответствующее уведомление конструктору о несоответствии оригинала порожденному им чертежу с требованием исправления возникшей ситуации. Рассмотрим поэтапно методологию работы конструкторов предприятия после завершения описанных выше процессов планирования.
Механизм внесения изменений в конструкторские документы в системе TDMS был разработан на основании типовой схемы процесса внесения изменений в КД, принятой в ОАО «КБСМ». При этом во время проведения регламентных работ предусматривается возможность вносить в КД данные о замене устаревших элементов на новые, соответствующие достигнутому технологическому уровню. Таким образом, производится модернизация технических систем. Внесение изменений в электронном виде осуществляется в соответствии не только с положениями
При проведении изменений в электронных конструкторских документах реализован следующий алгоритм.
Через определенные периоды времени эксплуатации инициатор проводит проектно-конструкторские работы по модернизации технических систем и вносит изменения, направленные на улучшение характеристик технических систем. Это влечет за собой замену определенного числа элементов, что вызывает необходимость внесения изменений в документацию по описанному выше алгоритму.
После исчерпания ресурса технических систем должен быть произведен их демонтаж по одному из вариантов, определяемых структурой технических систем, полученной в результате их модернизации.
В процессе разработки и тестирования находится модуль, являющийся логическим завершением организации единой информационной среды, — система электронного архива, выполняющая следующие функции:
Полное внедрение описанной методологии, скажем откровенно, — непростая задача, связанная прежде всего с принятием ряда организационных мер, направленных на оптимизацию работы организации, разработкой и внедрением новых стандартов работы, и даже с рядом психологических аспектов, которые неизбежно приходится преодолевать. Несмотря на это, представленный способ создания единой информационной среды для управления жизненным циклом проектной документации, на наш взгляд, является перспективным. И прежде всего потому, что снижает ресурсоемкость и трудоемкость проведения проектно-конструкторских работ, повышает производительность труда и ведет к повышению прибыли организации.
Представленная методология создания единой информационной среды для управления жизненным циклом проектной документации позволяет с помощью современной технологии САПР, реализуемой в единой информационной среде, выполнять проектирование, корректирование документации в период изготовления и испытаний технических систем, а также осуществлять их проектно-конструкторское сопровождение в течение эксплуатации, включая модернизацию и демонтаж, то есть эффективно управлять жизненным циклом технических систем.