На правах рукописи

ВЕРЕТЕХИНА Светлана Валерьевна

МЕТОДИКА РАЗРАБОТКИ ИНТЕРАКТИВНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ

ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ ДЛЯ НАУКОЁМКИХ

ИЗДЕЛИЙ ОТРАСЛИ СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ

по специальностям:

08.00.05 – Экономика и управление народным хозяйством (по отраслям и

сферам деятельности в т.ч. связь и информатизация).

08.00.13 – Математические и инструментальные методы экономики;

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

Москва – 2008 1

Работа выполнена в отделе разработки и проектирования информационных систем и технологий Всероссийский НИИ проблем вычислительной техники и информатизации

Научный руководитель: доктор экономических наук, профессор Росс Геннадий Викторович

Официальные оппоненты: доктор экономических наук, профессор Квасницкий Виктор Николаевич кандидат экономических наук Матвеев Сергей Геннадьевич

Ведущая организация: ФГУП СТАНДАРТИНФОРМ

Защита диссертации состоится 25 ноября 2008 г. в 12.00 часов на заседании диссертационного совета Д219.007.01 во ВНИИПВТИ по адресу:

115114, Москва, 2-й Кожевнический пер., д. 8, конференц-зал (ауд. 213).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИПВТИ по адресу: 115114, Москва, 2-й Кожевнический пер., д. 8.

Автореферат разослан «_» октября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат экономических наук Гвритишвили П.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

.

Актуальность темы исследования. Последние годы характеризуются все более активным и широким использованием компьютерной техники и информационных технологий в различных сферах инженерной и управленческой деятельности. Разработчики наукоёмкой продукции окончательно переходят от разработки конструкторской документации на бумаге к проектированию в среде CAD/CAM. Управление производством сложной технической продукцией также уже немыслимо без использования современных информационных систем. Аналогичная ситуация складывается и в процессах эксплуатации, технического обслуживания и ремонта. Все это обусловлено тем, что увеличение сложности наукоемкой продукции приводит к такому росту объема информации и документации, что управление ей в «бумажной» форме становится практически невозможным.

Сегодня наличие эксплуатационной документации на изделие и каталогов запасных частей в электронной форме становятся обязательным условием выхода на международные рынки и необходимым условием конкурентоспособности продукции. Указанные факторы предопределили возникновение и активное развитие нового класса информационных и управленческих технологий, получивших на западе название CALSтехнологий1, одной из составных частей которых является технология разработки и применения эксплуатационной документации на изделия в электронной форме, в том числе в форме интерактивных электронных технических руководств (ИЭТР).

Основная идея международных и российских стандартов в области подготовки ИЭТР заключается в формировании электронной эксплуатационной документации из элементарных информационных единиц – модулей данных (МД), выстроенных в форме иерархической структуры, отображающей структуру изделия и задачи по его обслуживанию.

Разработанные модули данных хранятся в специально организованной базе данных, при этом они оформляются и кодируются таким образом, что при разработке последующих модификаций изделия «унифицированные» части целиком заимствуются из предыдущего проекта, что многократно ускоряет разработку нового комплекта документации и упрощает внесение необходимых изменений.

Однако для широкого применения указанных технологий в промышленности необходимо решение целого ряда задач, связанных с CALS (Continuous Acquisition and Life Cycle Support) – это концепция, объединяющая принципы и технологии информационной поддержки жизненного цикла наукоемкого изделия (продукции) на всех его стадиях, основанная на использовании интегрированной информационной среды, обеспечивающая единообразные способы управления процессами взаимодействия всех участников этого цикла.

разработкой нормативной базы, научно-методического обеспечения и программно-технических решений. Несмотря на существование западных стандартов в указанной области, в частности стандарта ASD S1000D, их применение в российской промышленности требует определенной адаптации, учитывающей требования российской нормативной базы:

стандартов ЕСКД и военных стандартов РФ. Кроме того, приведенные в S1000D информационные модели требуют развития в части их применения для изделий наземной техники.

Следует также отметить, что зарубежные стандарты содержат только требования к документации в электронной форме и не содержат конкретных методик. Все это обусловливает необходимость разработки комплексной методики создания и сопровождения интерактивной электронной документации, основанной на использовании базовых информационных моделей, описанных в международных стандартах и спецификациях типа ASD S1000D.

В нашей стране работы в указанном направлении активно ведутся в последние несколько лет. Значительный вклад внесли такие российские ученые, как Е.В. Судов, А.И. Левин, А.Н. Давыдов, В.В. Барабанов, А.В.

Петров, Е.В. Чубарова, А.Ф. Колчин, А.Г. Кабанов, И.Ю. Галин В.Н., Квасницкий, В.Е. Сапаров, И.Б. Виннер, А.Н. Наголкин, О.Н. Юрин и др.

Усилиями этих ученых была сформирована необходимая научная база для дальнейших исследований.

Целью диссертационной работы является разработка методики создания интерактивной электронной эксплуатационной документации для наукоёмких изделий отрасли связи и информатизации.

Объектом исследования являются наукоёмкие изделия отрасли связи и информатизации и их эксплуатационная и ремонтная документация.

Предметом исследования являются методы разработки эксплуатационной документации в форме ИЭТР и способы её представления в общей базе данных.

В соответствие с этой целью в работе поставлены и решены следующие задачи:

1. Проведен анализ эксплуатационной документации в соответствии с видом и комплектностью на изделие отрасли связи и информатизации.

2. Выявлены особенности построения моделей ИЭТР, учитывающие специфические особенности международного стандарта ASD S1000D.

3. Разработаны функциональная модель процессов создания ИЭТР и информационная модель ИЭТР, которые положены в основу комплексной методики разработки ИЭТР.

4. Разработан типовой стандарт предприятия, описывающий порядок взаимодействия подразделений предприятия, форматы технической информации и правила работы с ней.

5. Проанализированы существующие на рынке инструментальные программные средства разработки электронной эксплуатационной документации в виде ИЭТР разных классов.

6. Проведена экспериментальная проверка методики создания ИЭТР наукоемких изделий при подготовке ИЭТР наземного робототехнического изделия.

Методология исследования. Теоретическую и методологическую базу исследования составляют методы системного анализа, ориентированные на комплексное построение системы ИЭТР. В ходе проведения подготовки методики создания ИЭТР использовались труды отечественных и зарубежных ученых в области кодирования информации, построения баз данных, а также существующих российских и перспективных зарубежных стандартов: ГОСТ 2.601-95 в редакции 2006г; ГОСТ 2.610-2006; Р50-1-029Требования к диалоговому представлению информации в ИЭТР»), использованием общей базы данных».

Диссертационная работа по своему содержанию соответствует п.15. специальности 08.00.05-Управление народным хозяйством по отраслям и сферам деятельности в т.ч. связь и информатизация, п.2.5, п.2. специальности 08.00.13-Математические и инструментальные методы экономики.

Научная новизна работы заключается в разработке методики создания интегрированной информационной среды, объединяющей различные виды эксплуатационной и ремонтной документации, в том числе электронные каталоги, электронные перечни, руководства по эксплуатации и ремонту, инструкции по пуску, наладке и обкатке наукоёмких изделий отрасли связи и информатизации.

Научную новизну содержат следующие положения.

По специальности 08.00.05:

1. Выявлена область рационального применения технологии создания ИЭТР изделий, позволяющая определить экономическую эффективность применения технологии ИЭТР.

2. Предложен механизм повышения качества подготовки электронной эксплуатационной и ремонтной документации изделий отрасли связи и информатизации на базе разработанного типового стандарта предприятия «Интерактивные электронные технические руководства. Порядок построения и обращения», реализующий новую информационную услугу.

3. Исследована экономическая эффективность новых форм и способов разработки электронной эксплуатационной документации, которые обеспечивают сокращение затрат при плановом обслуживании на 3-5%.

Дополнительный эффект в 5-10% достигается за счет сокращения затрат на неплановое обслуживание, за счет уменьшения потерь времени на поиск и устранение неисправностей.

По специальности 08.00.13:

1. Разработана усовершенствованная функциональная модель новых информационных технологий создания ИЭТР, отличающаяся от существующих расширенной системой классификации и кодирования (SNS) модулей данных эксплуатационной документации.

2. Разработана информационная модель ИЭТР, учитывающая специфику структурных элементов наземных изделий в части кодирования различных элементов изделия и модулей данных.

3. Разработана методика создания интерактивной электронной эксплуатационной документации, обеспечивающая интеграцию различных видов эксплуатационной и ремонтной документации в общую базу данных эксплуатационной документации, в том числе электронных каталогов, электронных перечней, руководств по эксплуатации и ремонту, инструкций по пуску, наладке и обкатке наукоёмких изделий отрасли связи и информатизации.

Практическая ценность работы заключается в том, что основные положения, выводы и рекомендации диссертации ориентированы на широкое применение информационных технологий создания интерактивных электронных технических руководств для формирования электронной эксплуатационной документации изделий отрасли связи и информатизации.

Проведенные исследования и полученные результаты составляют теоретическую и практическую основу при формировании электронной эксплуатационной документации изделий отрасли связи и информатизации.

Предложенные подходы направлены на решение практической задачи – повышения качества сопроводительной документации электронного вида изделий. Результаты исследований доведены до конкретных методик, алгоритмов и рекомендаций, программных продуктов и информационных технологий.

Основные результаты исследования, имеющие практическое значение – это интерактивные технические руководства изделий отрасли связи и информатизации, которые можно использоваться в различных отраслях промышленности. Разработанный типовой стандарт предприятия может быть использован в качестве методической базы.

Внедрение и апробация результатов исследования. Проведенные в диссертации исследования непосредственно связаны с реализацией Федеральной целевой программы «Электронная Россия», а также планами научно-исследовательских работ ВНИИПВТИ по использованию CALSтехнологий в отрасли связи и информатизации.

Материалы диссертационного исследования Веретехиной С.В.

использовались на предприятии ОАО «РАТЕП» г. Серпухов при разработке и апробации технологии подготовки электронной эксплуатационной документации на изделия в форме ИЭТР. Разработан стандарт предприятия (СТП), регламентирующий взаимодействие существующих отделов предприятия, участвующих в разработке ИЭТР и дальнейшее согласование ИЭТР с Военным Представительством. Разработано интерактивное электронное руководство на машиностроительное изделие специального назначения. Апробирован принцип интерактивной поддержки наукоемкого изделия через Интернет.

Разработана система классификации и кодирования модулей данных робототехнических изделий, которая была использована на НПО НТЦ «ТАРИС» г. Москва. В этом изделии использована многоступенчатая система деления на составные части (система-подсистема-блок/узел), разработанная на базе стандарта АС.1.1.S1000DR-2007. Разработано интерактивное электронное руководство робототехнического изделия.

Теоретические и практические результаты диссертационного исследования докладывались и получили одобрение на I-ой Международной НПК «Информатизация и глобализация экономических процессов в XXI веке: теория и практика» (г. Москва, ВЗФЭИ, 2006г.); Всероссийской НПК «Стратегия и тактика развития России» (г. Москва, ВЗФЭИ, 2007г.);

Межвузовской НПК для аспирантов на английском языке «The 7 International Moscow Annual Postgraduate Conference «English is the key to the world of Economics and Law» under Moscow Academy of Economic and Law» (May, 2007), а также на семинарах кафедры автоматизированной обработки экономической информации ВЗФЭИ, ВНИИПВТИ, ОКБ САПР, НИЦ CALSтехнологий «Прикладная логистика», ОАО «НПК НИИДАР».

Публикации: По теме диссертации опубликовано 4 работы авторским объёмом - 1,7 п.л.

Структура и объём работы: Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения, списка литературы, приложения, актов внедрения результатов работ. Общий объем диссертации 129 страниц, содержащих машинописный текст, 8 таблиц, 17 рисунков, в т.ч. 2 графика.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность диссертационной работы, формируются цели и задачи исследования, определяется научная новизна, описывается практическое использование результатов.

Первая глава посвящена анализу проблем организации процессов, поддержки жизненного цикла изделий. Проанализирован зарубежный и отечественный опыт внедрения CALS-технологий, нацеленный на повышение конкурентоспособности предприятий и выпускаемой продукции.

Обоснована необходимость применения интерактивной электронной эксплуатационной документации как составной части интегрированной системы CALS, обеспечивающей сокращение затрат на разработку и сопровождение эксплуатационной документации в электронной форме, повышения эффективности процессов технического обслуживания и ремонта систем связи и информатизации при использовании ИЭТР. Проведён анализ требований к эксплуатационной документации, содержащихся в действующих российских и международных стандартах в области разработки ИЭТР.

Вторая глава посвящена разработке принципов и методик создания ИЭТР. Определены первоочередные задачи обследования предприятий по проверке готовности предприятий к внедрению технологии ИЭТР.

Проанализированы классы ИЭТР.

Проведен анализ программных средств создания ИЭТР. Проведенный анализ показал, что на рынке представлен целый ряд программных средств подготовки и управления документацией, но они не в полной мере соответствуют предъявляемым требованиям и не обеспечивают необходимой адаптации. Обосновано применение системы Technical Guide Builder (TGBuilder), разработанной в РФ и получившей достаточно широкое распространение на отечественных предприятиях.

На основе проведенного анализа особенностей изделий систем связи, выявлена необходимость адаптации информационных моделей эксплуатационной документации, предложенных в международной спецификации AECMA S1000D (ее русскоязычный аналог - АС.1.1.1000DRСогласно новой редакции стандартов серии ЕСКД (2.601, 2.610) для электронной документации на изделия с многоступенчатой системой деления на составные части устанавливают систему нумерации (классификации) и кодирования структурных элементов, каждому из которых должны быть поставлены в соответствие один или несколько модулей данных.

Адаптация системы кодирования модулей данных нацелена на выделение в составе эксплуатационной документации типовых, унифицированных разделов документации (модулей данных) из которых в автоматизированном режиме могут формироваться комплекты документации на новые изделия и модификации существующих.

В соответствии с международной спецификацией АС.1.1.1000DR- код модуля (рис.1) данных включает в себя:

Рис.1 Структура кода модуля данных (АС.1.1.1000DR-2007DR).

MI – идентификационный код модели изделия - условное обозначение типа изделия;

SDC – отличительный код системы - код конфигурации изделия (в случае, если возможен выпуск изделия в разных конфигурациях, это поле указывает, для какой конфигурации применим модуль данных);

SNS – код стандартной системы классификации и кодирования модулей данных;

DC – код демонтажа – используется для идентификации составных частей сборочных единиц, к которым применяется информация по техническому обслуживанию;

DCV– вариант кода демонтажа – данный код обозначает альтернативные составные части сборочных единиц;

IC – информационный код - данный код используется для указания типа информации, содержащейся в модуле данных;

ICV – вариант информационного кода – данный код используется для уточнения типа информации в модуле данных;

ILC – код расположения изделия - данный код определяет место выполнения работ по обслуживанию компонента изделия, к которому относиться модуль данных (на изделии, в лаборатории, на испытательном стенде).

В работе проанализированы приведенные в нормативно - техническом документе «International specification for technical publications – АС.1.1.1000DR-2007» сопровождаемые коды стандартной системы классификации и кодирования модулей данных (SNS) артиллеристских систем, средств связи общего назначения, летательных аппаратов, морских транспортных судов и систем навигации. Из проведенного анализа видно, что коды модулей данных, приведенные в нормативно - техническом документе АС.1.1.1000DR-2007 не подходят для разработки ИЭТР на наземное робототехническое изделие.

В виду несоответствия сопровождаемых кодов SNS АС.1.1.1000DRи требуемых кодов SNS робототехнического изделия, возникает необходимость расширения стандартной системы классификации и кодирования модулей данных. В связи с несоответствием предложенных в нормативно-техническом документе АС.1.1.1000DR-2007 SNS и требуемых, дополняются отсутствующие системы и подсистемы. Разрабатывается расширение стандартной системы классификации и кодирования модулей данных. (Приложение Стандартная система классификации и кодирования модулей данных робототехнических изделий).

Стандартная система классификации и кодирования (SNS) модулей данных разрабатывается для класса изделий и далее используется для создания ИЭТР на модифицированные изделия.

Структура кода модуля данных электронной эксплуатационной документации робототехнического изделия имеет вид (рис 2).

Рис. 2 Структура кода модуля данных робототехнического изделия с использованием расширенной системы классификации и кодирования (SNS) На рис. 3 изображена функциональная модель процессов создания ИЭТР. Данная модель описывает взаимодействие следующих блоков: блок расширения SNS (стандартная система классификации и кодирования модулей данных), блок формирования ИЭТР, блок формирования электронного каталога, блок формирования изменений в модулях данных, блок использования ИЭТР на объекте.

Система разработки ИЭТР включает в себя автоматизированные рабочие места разработчиков ИЭТР и блок администрирования. Система подготовки публикаций включает в себя: подготовку публикаций для записи на электронных носителя данных и подготовку публикаций для печати. С целью повышения эффективности разработки ИЭТР на основе информационной модели ИЭТР и расширенной функциональной модели процессов создания ИЭТР определена последовательность процедур построения электронной документации.

Рис.4. Структура информационной модели ИЭТР.

Предложенная методика создания ИЭТР, основана на взаимодействии функциональной модели процесса создания ИЭТР (рис.3) и информационной модели ИЭТР (рис.4). Применение предложенной методики создания ИЭТР исключает дублирование модулей данных при подготовке публикаций модифицированных изделий.

Действуя в соответствие с предложенной методикой, процесс подготовки и сопровождения электронной документации можно условно разбить на несколько этапов. Предложенная методика предполагает последовательное выполнение следующих процедур:

1. Проектирование шаблонов электронной документации. Шаблон проекта создаётся в программном модуле TG-Designer и является набором базовых правил для построения проекта.

2. Построение системы кодирования элементов структуры изделия (SNS). Выполняется на основе анализа состава изделия (или типовых изделий для отрасли). Структура кода модуля данных отражается в стандарте предприятия.

3. Разработка DMRL - формирование перечня необходимых модулей данных.

4. Определение форматов представления технических данных.

5. Формирование информационного наполнения модулей данных. Для установления области применения технической информации и стратегии кодирования модулей данных используются информационные наборы.

Информационные наборы определяют назначение, область применения и полноту технической информации для эксплуатации и технического обслуживания изделия. Глубина информации определяется сочетанием способа декомпозиции (представленного стандартной системой нумерации (SNS) и кодом демонтажа) и требований к политике технического обслуживания и ремонта изделия.

6. Управление извещениями об изменениях. Изменение в документе сопровождается внесением соответствующих изменений во всех взаимосвязанных документах. Вносимые изменения выполняются по ГОСТ 2.503 в программном комплексе TG-Builder и хранятся в дереве «извещений об изменениях».

7. Утверждение ИЭТР. Отделом качества предприятия проводиться утверждение ИЭТР, после чего ему присваивается обозначение.

8. Применение ИЭТР. ИЭТР предназначается эксплуатирующему и военнотехническому персоналу.

Работа пользователя на объекте складывается из следующих составляющих: работа в интерактивном режиме с использованием информации ИЭТР и получение информации от производителя. ИЭТР выполняется в цифровой форме и отображается конечному пользователю через электронную систему отображения (ЭСО).

На основе апробированной методики, разработан типовой стандарт предприятия. Стандарт предприятия описывает назначение, область распространения, структуру кода модуля данных, вид и форматы технической информации, правила внесения изменений, правила хранения извещений об изменениях, а также правила хранения ИЭТР. Применение разработанного стандарта позволяет систематизировать процесс сбора информации от отделов предприятия, автоматизировать процесс внесения технический информации в программный комплекс TG-Builder. Такой подход позволяет повысить эффективность разработки ИЭТР на множество изделий одновременно, а также существенно сократить сроки подготовки ИЭТР используя общую базу данных эксплуатационной документации (ОБДЭД).

Третья глава посвящена выявлению области рационального применения технологии создания ИЭТР. Для более точного выявления области рационального применения разработанной технологии в работе проанализированы основные составляющие затрат в процессе разработки эксплуатационной документации. Под величиной экономического эффекта (Э) понимается величина равная разности затрат при разработке эксплуатационной документации традиционного (бумажного) вида (S1) и стоимости разработки ИЭТР (S2) на изделие.

Затраты на разработку эксплуатационной документации традиционного (бумажного) вида на множество модификаций (К) изделия в семействе одного вида имеют вид:

Где S1 – затраты на разработку и сопровождение одного комплекта ЭД (традиционного вида); Sмд – средние затраты на разработку одного МД; N – число МД в ЭД; К – количество модификаций.

Затраты на разработку и сопровождение ИЭТР (S2) на (N) количество модификаций (К) изделий в семействе со степенью унификации (L):

Величина экономического эффекта имеет вид.

Зависимость стоимости затрат производства традиционной эксплуатационной документации (S1) и ИЭТР (S2) от количества модулей данных (N), необходимых для разработки ИЭТР на одно изделие (К=1) с различной степенью модификации (L=0,1 и L=0,9) изображена на рис.5.

Рис.5 График зависимости экономического эффекта от количества МД в проекте при различной степени унификации изделия.

На рис.6 приведена зависимость величины экономического эффекта получаемого при разработке эксплуатационной документации объемом 500модулей данных в проекте.

Рис. 6 Область рационального применения технологии ИЭТР.

Кривые 1 и 2 (рис.6) показывают возрастание экономического эффекта в зависимости от количества модификаций (К) изделий в семействе и степени унификации изделия (L). Опыт внедрения технологии ИЭТР показывает, что применение разработанной методики создания ИЭТР обеспечивает сокращение затрат на плановое обслуживание Sпл на 3-5%. Дополнительный эффект в 5-10% достигается за счет сокращения затрат на неплановое обслуживание Sнп, за счет уменьшения потерь времени на поиск неисправностей Tпоиск.

Рис. 12 Лепестковая диаграмма суммарной эффективности применения технологии ИЭТР.

Автоматизированный поиск и навигация по электронному руководству, визуализация элементов структуры, интерактивные схемы ИЭТР, позволяют сократить время поиска и устранения неисправностей наукоёмких изделий.

Общие выводы. В результате проведенных исследований была разработана методика создания интерактивных электронных технических руководств на основе современных информационных технологий и стандартов. При этом получены следующие результаты:

1. Выполнен анализ бумажной эксплуатационной документации, который определил проблемные вопросы разработки ИЭТР и отсутствие нормативной базы.

2. Разработаны функциональная модель процессов создания ИЭТР и информационная модель ИЭТР.

3. На базе этих моделей разработана методика создания ИЭТР в единой информационной среде.

4. Разработан стандарт предприятия, регламентирующий порядок взаимодействия подразделений, описывающий форматы технической информации и правила работы с нею.

5. Выявлена область рационального применения технологии ИЭТР.

Определена абсолютная величина эффекта, которая пропорциональна уровню унификации.

По теме опубликованы следующие работы:

Веретехина С.В. Проблемы создания электронной эксплуатационной документации обеспечения и сопровождения изделий предприятия/ Сборник статей Международной НПК «Информатизация и глобализация экономических процессов в XXI веке: теория и практика»/ Веретехина С.В., Росс Г.В.. М.: ВЗФЭИ – 2006, 0,5 п.л.

руководства. Перспективы развития/Сборник статей Всероссийской НПК «Стратегия и тактика развития России»/ Веретехина С.В., Росс Г.В. М.: ВЗФЭИ, – 2007, 0,5 п.л.

3. Veretekhina S.V. «Development Interactive Electronic Technical documents»// Межвузовская, научно-практическая конференция для аспирантов на английском языке «The 7 International Moscow Annual Postgraduate Conference «English is the key to the world of Economics and Law» under Moscow Academy of Economic and Law», May, 26 – 2007, 0, Веретехина С.В. О снижении затрат на разработку Интерактивной Международный журнал ЭПОС «Экономика. Предпринимательство.

Окружающая Среда»/ Веретехина С.В., Росс. Г.В. №3(31) – 2007, 0, п.л. (рекомендован ВАК).