BASIC CONCEPTUAL MODEL OF DATA OF DESIGN AND TECHNOLOGICAL PREPARATION OF PRODUCTION IN THE UNIFIED INFORMATION SPACE OF THE ENTERPRISE

全文:

ВВЕДЕНИЕ В последние десятилетия, в связи с переходом к информационному обществу, на предприятиях, производящих сложную наукоемкую продукцию, происходят колоссальные перемены в организации производства. Интенсивное развитие информационных технологий привело к тому, что необходимым условием конкурентоспособности предприятия является наличие современных информационных технологий и систем на всех этапах конструирования, производства и эксплуатации изделия, т.е. внедрение информационной поддержки изделия (ИПИ-технологий) в процессы конструкторско-технологической подготовки производства (КТПП) в едином информационном пространстве (ЕИП) предприятия. Для организации успешного внедрения ИПИ-технологий необходимо четкое представление о том, как будет организована информационная модель данных изделия на всех этапах его жизненного цикла в ЕИП предприятия. С этой целью разработана базовая концептуальная модель данных (БКМД) КТПП в ЕИП. ГРАФИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ БАЗОВОЙ КОНЦЕПТУАЛЬНОЙ МОДЕЛИ ДАННЫХ Выпуск изделия зависит от совместной и согласованной деятельности производственных и функциональных подразделений предприятия, связанных между собой информационно и технологически. На рисунке 1 представлена схема взаимосвязи конструкторско-технологической службы, в которой отмечены и обратные корректирующие связи по различным параметрам: по объемам, качеству, ценам реализуемого изделия и т.д. Реализация представленной схемы должна быть обеспечена соответствующими организационными механизмами взаимодействия между субъектами приведенной системы [1]. При внедрении ИПИ-технологий в производственные процессы предприятия организационный механизм взаимодействия между субъектами является «фундаментом» БКМД на основе полного электронного описания изделия (ПЭОИ). При этом, ПЭОИ должно обеспечивать совокупность данных в электронном виде, получаемых на разных этапах ЖЦИ и максимально полно описывающее изделие. Таким образом, в массиве основных данных БКМД должны быть отражены: . участники ЖЦИ {O1; …; On}; . основные информационные объекты {IO1; …; IOn} системы управления данными об изделии (далее по тексту - PDM-системы), используемые для создания данных об изделии на протяжении всего ЖЦИ; . электронные технические документы {ED1; …; EDn}, описывающие как изделие, так информационные объекты (ИО) в PDM-системе; . статусы {ST1; …; STn}, присваиваемые ИО и документам в PDM-системе; . связи, устанавливаемые между ИО и документами, и используемые для консолидации всех данных об изделии. На рисунке 2 представлена разработанная БКМД, отражающая массив основных данных и организационный механизм взаимодействия между субъектами в ЕИП. Необходимо отметить, что при разработке информационной модели данных изделия на основании БКМД в информационную модель рекомендуется включать такие объекты, как: . ИО «Составная часть» - самостоятельная часть изделия (образца), предназначенная для выполнения определенных технических функций в его составе [2, 3]; . ИО «Изделие финальное» - сложное изделие, не нуждающееся в дальнейшей промышленной переработке, предназначенное для поставки (продажи) с целью его самостоятельного применения по назначению и состоящее из конструктивно, функционально и информационно связанных составных частей (изделий и материалов, в том числе систем, подсистем, программных и аппаратных средств) [3]; . ИО «Расцеховка» - разработка межцеховых технологических маршрутов для всех составных частей изделия [4]; . Документ «Технологический процесс» - предназначен для хранения файлов цеховых технологических документов общего и специального назначения на ТП; . ИО «Составная часть СТО» - предназначен для хранения в Windchill КД на СТО, проектируемой технологическими службами предприятия; . Документ «Управляющая программа» - предназначен для хранения файлов управляющих программ; . ИО «Рынок» - ИО, определяющий состояние ЖЦИ на этапе сбыта (реализации) продукции. ИО «Рынок» управляется процессом жизненного цикла, каждому этапу которого присваивается соответствующий статус, например, «Продажа», «Продано», и др.; . ИО статус (набора данных) - ИО, содержание которого определяет возможность (или, напротив, невозможность) дальнейшего использования набора данных (в т.ч. представленного в форме документа) по назначению [5]; . ИО «связь в PDM-системе» - ИО, описывающий отношения между другими информационными объектами, представленными в PDM-системе, в частности, информационными объектами, описывающими идентификационные данные об изделии. Массив данных БКМД зависит от количества производственных процессов и неотъемлемых их составляющих (участники процессов, разрабатываемая документация и т.д.), реализуемых в информационном пространстве предприятия [5]. На рисунках 3 и 4 изображены примеры упрощенных представлений информационных моделей изделия и оснастки, разработанных на основании БКМД. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ БАЗОВОЙ КОНЦЕПТУАЛЬНОЙ МОДЕЛИ ДАННЫХ На основании вышеизложенного следует, что БКМД представляет собой множество в виде: . изделия «Составная часть (изделие финальное)» и ее составляющих: сборочная единица, деталь, узел и т.д.: . ИО, описывающих изделие; . электронных документов (ДЭ), описывающих ИО; . сотрудников подразделений, выполняющих процессы с изделие, ИО, ДЭ и т.д.; . процессов с изделием, ИО, ДЭ и т.д.; . статусов (наборов данных), приобретаемых изделием, ИО, ДЭ и т.д., после выполнения процессов сотрудниками подразделений. Основываясь на научных исследованиях в данной области [1, 6], определено математическое представление БКМД следующим образом: A1=<{Msl(Ui)}, r>, (1) Msl(Ui)=<{Uj|Uir>Uj},> (2) где: Ui - элемент изделия: сборочная единица, деталь, узел и т.д.; - отношение полного порядка (древовидное отношение), определяющее иерархию элементов изделия; {Uj|Uiρ>Uj}- множество элементов (деталей, сборочных единиц агрегатов) Uj, входящих в состав вышестоящего элемент (сборочной единицы, узла) Ui. БКМД представлена в ЕИП как структура взаимосвязанных ИО. A2=<{Msl(IOi)},α>, (3) Msl(IOi)=<{IOj|IOiα>IOj}, Mα(IOi)>, (4) где: IOi - ИО, описывающий информационную модель данных изделия; - отношение частного порядка, определяющее структуру ИО, описывающих информационную модель данных изделия; {IOj|IOiα>IOj} - множество ИО IOj, описывающих информационный объект изделия IOi (например, ИО «Составная часть»); Mα(IOi) - модель отношения, определяющего последовательность создания ИО, описывающих информационный объект изделия IOi. Каждый ИО описывается ДЭ. ИО и ДЭ могут иметь как прямую (описывающую) связь, так и ссылочную. A3=<{Msl(EDi)}, b>, (5) Msl(EDi)=<{EDj|EDib>Uj},> (6) где: EDi - электронный документ, описывающий информационный объект; - отношение частного порядка, определяющее назначение документа (КД, ТД и т.д.); - множество электронных документов Dj, разрабатываемых на основании данных электронных документов на изделие Di. Каждый ИО и ДЭ в ЕИП управляется соответствующим автоматизированным процессом нормоконтроля, согласования и утверждения. A4=<{Msl(Pi)}, y>, (7) Msl(Pi)=<{Pj|Piy>Pj}, My(Pi)> (8) где: Pi - автоматизированный процесс нормоконтроля, согласования и утверждения ИО и ДЭ в ЕИП; - отношение частного порядка (древовидное отношение); - множество бизнес-подпроцессов Pj, реализующих процесс Pi; My(Pi) - модель отношения, определяющего последовательность выполнения подпроцессов, реализующих процесс Pi. В свою очередь, каждый процесс управляется соответствующим подразделением. A5=<{Msl(Oi)}, j>, (9) Msl(Pi)=<{Oj|Oij>Oj}, Si, Q(Si)> (10) где: Oi - подразделение завода: цех, отдел, бюро, бригада и т.д.; - отношение частичного порядка (древовидное отношение), определяющее иерархию оргструктур; - множество подразделений Oj, входящих в структуру вышестоящего подразделения Oi. Si - множество сотрудников (должностей), работающих непосредственно в данном подразделении, т.е.: . (11) В итоге, после завершения процесса, ИО и ДЭ присваивается соответствующий статус (набор данных). A6=<{Msl(STi)}, g>, (12) Msl(STi)=<{STj|STig>STj}, Mg(STi)> (13) где: STi - статус, присваиваемый ИО и ДЭ после завершения процесса (подпроцессов); - отношение частного порядка, определяющее количество вариаций статуса ИО и ДЭ; - множество статусов STj, реализующих процесс присвоения итогового статуса STi; Mγ(STi) - модель отношения, определяющего последовательность присвоения вариаций статуса до присвоения итогового статуса STi. Структура моделей процессов Pj при изменении ЖЦИ имеет вид: Pi=(A(Pj), PaE(Pj), PaC(Pj)), (14) где: A(Pj)= { ai(Pj)} - множество дескриптивных атрибутивных свойств; PaE(Pj)={pEi(Pj)} - множество параметров управления, воздействие на которые через отображение E влияет на течение процесса Pj, т.е. обеспечивает управляемость процесса; PaC(Pj)={pCi(Pj)} - множество параметров множество параметров контроля, значения которых обеспечивают наблюдаемость процесса Pj через отображение C. Элементы множества A(Pj) содержат общее описание процесса, опирающееся на некоторый нормативный документ (ОСТ, ГОСТ и т.д). Это требование реализуется через отношение ηP документирования процессов: ηp={(ai(Pj), Dk)}, ∀Pj, (15) где: ηP - документирование процессов; Dk - документация предприятия, разрабатываемая в ЕИП. Важно отметить, что оснастка является самостоятельным изделиям в ЕИП предприятия. В связи с этим, математические модели БКМД КТПП изделия также соответствуют оснастке. СИСТЕМА ОТЧЕТНОСТИ НА ОСНОВЕ БАЗОВОЙ КОНЦЕПТУАЛЬНОЙ МОДЕЛИ ДАННЫХ В соответствии с требованиями стандартов ISO 9000 процедуры управления процессами и их контроля должны быть задокументированы: - документирование параметров управления: ηPE={(pEi(Pj), Dk)}, ∀ pEi(Pj), (16) - документирование параметров контроля: ηPC={(pCi(Pj), Dk)}, ∀ pCi(Pj), (17) Итоги выполнения процесса документируются через систему отчетности. Структура отчета: R=(t, {di}, ξ), (18) где: t - момент времени актуальности отчета в жизненном цикле документа; {di} - множество показателей отчета (данные); ξ - специальное отношение на множестве {dj}, определяющее форму («бланк») отчета; При этом {ξi} - количество реестров в виде отчетов предприятия. Для форм отчетов также вводится отношение документирования: ηR={(ξi), Dk)}, ∀ ξI, (19) Необходимо отметить, что реализация ИПИ-технологий в ЕИП предприятия позволяет формировать такие виды отчетов, как: . «Разработка конструкторской документации на изделие» (ξ1); . «Проработка листков запуска и извещения об изменении КД в технологических службах» (ξ2); . «Задержка проработки листков запуска и извещения об изменении КД в технологических службах» (ξ3); . «Перечень документов, направленных на предварительную технологическую проработку» (ξ4); . «Разработка технологических процессов на изделие» (ξ5); . «Отчет о разработанных и измененных технологических процессов» (ξ6) . «Разработка конструкторской документации на средства технологического оснащения» (ξ7) ; . «Отчет об активности пользователей» (ξ8); . «Отчет о состоянии объектов (общий)» (ξ9); . «Отчет о состоянии созданных объектов» (ξ10); . «Разработка управляющих программ» (ξ11) и т.д. Реализация системы отчетности {ξ1; …; ξ11} на основании информационной модели данных должна включать в себя отчеты по параметрам процессов, состояниям элементов состава изделия и средствам обеспечения. Каждому отчету ставится также в соответствие подразделение или сотрудник, ответственный за составление данного отчета [1, 6]: µPEn={(pEi(Pj), ξi, Om)}, ∀ pEi(Pj), (20) µPC={(pCi(Pj), ξi, Om)}, ∀ pCi(Pj), (21) µPL={(ai(Uj), ξi, Om)}, ∀ ai(Uj), (22) mEQ={(ai(Ej), ξi, Om)}, ∀ ai(Ej), (23) Ранее было отмечено, что оснастка также является самостоятельным изделием, что исключает применение выражения 23. Выражение 23 необходимо рассматривать как отчет о состоянии ИО в PDM-системе, которым также является оснастка: mIO={(ai(IOj), ξi, Om)}, ∀ ai(IOj), (24) Учитывая, что каждый ИО описывается электронным документом, а руководству предприятия для обеспечения контроля и управления процессом ЖЦИ, в первую очередь, необходимо знать текущий статус разрабатываемой документации, то выражение 24 должно быть дополнено следующим выражением: mED={(ai(EDj), ξi, Om)}, ∀ ai(EDj), (25) Таким образом, система отчетности на основании БКМД КТПП в ЕИП иметь следующий вид: µPE={(pEi(Pj), ξPE, Om)}, ∀ pEi(Pj), (26) µPC={(pCi(Pj), ξPC, Om)}, ∀ pCi(Pj), (27) µPL={(ai(Uj), ξPL, Om)}, ∀ ai(Uj), (28) mIO={(ai(IOj), ξIO, Om)}, ∀ ai(IOj), (29) mED={(ai(EDj), ξED, Om)}, ∀ ai(EDj), (30) ЗАКЛЮЧЕНИЕ «Базовость» разработанной модели данных КТПП в ЕПИ обеспечивается тем, что она разработана на основании общепринятых принципов ПЭОИ в ЕИП и представлена как массив основных данных об изделии в электронном виде, получаемых на разных этапах его жизненного цикла. А графическое и математическое представление БКМД демонстрирует ее концептуальность, так как данная модель не привязана к конкретной структуре производственных процессов кого-либо предприятия Таким образом, разработанная БКМД КТПП в ЕИП обеспечивает системный подход к формированию информационной модели данных об изделии, что позволяет «внедренцам» информационных систем и технологий на предприятии сформировать образ модели данных об изделии в информационном пространстве предприятия на начальных этапах внедрения ИПИ-технологий. Как следствие, сократить сроки проведения работ по внедрению современных информационных систем и технологий в производственные процессы предприятия.

作者简介

S. Churilin

Samara National Research University named by academician S.P. Korolyov

Email: sergejkupanov@gmail.com
Samara, Russian Federation

I. Khaimovich

Samara National Research University named by academician S.P. Korolyov

Email: kovalek68@mail.ru
Samara, Russian Federation

参考

补充文件