Актуальные вопросы построения информационных систем в судостроении

Владимир Кукушкин, заместитель начальника ПКБ «Севмаш» по ИТ, заместитель главного конструктора АО «ПО «Севмаш», заведующий базовой кафедрой АО «ПО «Севмаш» в филиале САФУ в г. Северодвинске

Алексей Рындин, заместитель директора ООО «Бюро ЕСГ»

Электронные структуры изделия судостроения: разновидности и практическое использование

Предисловие

ГОСТ 2.054­2013 «ЕСКД. Электронное описание изделия» вводит понятие «ЭСИ­PDM», определяя его как «электронная структура изделия (ЭСИ) в PDM­системе». ЭСИ, являясь объектом управления, во многом определяет требования к инструменту управления, то есть к PDM­системе. Отсюда следует, что, решая задачу внедрения PDM­систем в судостроительной области, в первую очередь нужно разобраться со структурой изделия судостроения вообще и ее электронными представлениями в частности.

Рассматривая данный вопрос, будем опираться на существующую нормативную базу, то есть на основные положения действующих стандартов, касающиеся структур изделий:

• ГОСТ 2.101-68 «ЕСКД. Виды изделий»;
• ГОСТ 2.102-2013 «ЕСКД. Виды и комплектность конструкторских документов»;
• ГОСТ 2.711-82 «ЕСКД. Схема деления изделия на составные части»;
• ГОСТ 2.053-2013 «ЕСКД. Электронная структура изделия. Общие положения»;
• ГОСТ 2.054­2013 «ЕСКД. Электронное описание изделия. Общие положения»;
• ГОСТ 23891­79 «Рабочие конструкторские документы судостроительной верфи. Спецификация».

Особенности структуры изделий судостроения

Существует мнение, что современные PDM­системы, изначально рассчитанные на машиностроение, не обладают полным функционалом для судостроения.

В связи с этим возникает вопрос — что является источником особых судостроительных требований и чего не хватает «судостроению» в современных «машиностроительных» PDM­системах?

Рис. 1. Структура изделия машиностроения (ГОСТ 2.101)

А, может быть, следует поставить вопрос по­другому — что такое «судостроение» с точки зрения «машиностроительных» PDM­систем?

Проведем сравнительный анализ структуры изделия машиностроения по ЕСКД (рис. 1) и структуры изделия судостроения, вытекающей из стандартов на разработку РКД судостроительной верфи (рис. 2).

Рис. 2. Структура изделия судостроения

Следует отметить, что «стандарты верфи» — это свод узаконенных отступлений от ЕСКД, позволяющих многократно сократить объем, а следовательно, трудоемкость выпуска бумажной конструкторской документации для постройки судна. Одно из принципиальных отступлений, резко сокращающих количество бумажной КД, — использование бесчертежных сборочных единиц. (Например, труба и детали соединений, записанные в спецификацию верфи под одной позицией, или группировка деталей корпуса в узлы, подсекции и секции без выпуска отдельных чертежей корпусных подсборок.)

Важные особенности структуры изделия судостроения:

• сборочные единицы, представленные спецификациями верфи по ГОСТ 23891­79, разбиваются, как правило, на виды составных частей судна по классификатору ЕСКД (конструктивные группы) и располагаются только на верхнем уровне структуры (никогда не входят друг в друга);
• сборочные чертежи на строительные районы (зоны, помещения, отсеки и т.п.), включающие ряд составных частей с разными функциями (конструктивными группами), выпускаются редко;
• изделия машиностроения, входящие в спецификации верфи, в структуре судна считаются «неделимыми» частями.

Таким образом, судостроительная структура выглядит даже проще структуры изделия машиностроения и не дает оснований полагать, что стандартного функционала «машиностроительных» PDM­систем может не хватить для управления ею.

Может быть, разновидности ЭСИ, определенные ГОСТ 2.053-2013, неприменимы в судостроении? Разбираемся дальше.

Электронные структуры изделий судостроения

ГОСТ 2.053-2013 «ЕСКД. Электронная структура изделия. Общие положения» устанавливает следующие разновидности электронной структуры изделия:

• функциональная ЭСИ;
• конструктивная ЭСИ;
• производственно­технологическая ЭСИ;
• эксплуатационная ЭСИ;
• физическая ЭСИ.

Как показывают приведенная ниже таблица и рис. 3, все эти разновидности электронной структуры в полной мере присущи и изделиям судостроения.

Рис. 3. Последовательность формирования судостроительной ЭСИ

ЭСИ по ГОСТ 2.053-2013 с учетом судостроительной специфики

Практические реализации

Требования к PDM/PLM­системам

Определив архитектуру, содержание и прикладное значение судостроительных ЭСИ, можно переходить к рассмотрению PDM/PLM­системы, выполняющей функции механизма управления этими структурами и интеграции с прочими автоматизированными системами.

Поскольку судостроительные ЭСИ не содержат специфики, требующей крупномасштабной адаптации существующих коммерческих систем или разработки «с нуля» специализированных решений, в качестве основных потребительских требований к PDM/PLM­системе следует рассматривать следующие:

• обеспечение информационной совместимости с различными системами проектирования, управления производством, эксплуатацией и ремонтом, уже используемыми на судостроительных предприятиях;
• использование в качестве интегрированной информационной среды для КБ и верфей;
• наличие внутренних планировщиков, позволяющих решать задачи проектного управления, включая создание WBS (work breakdown structure — декомпозиция работ) на основе производственно­технологической ЭСИ для конкретного проекта/заказа, синхронизацию ЭСИ и WBS и обратную связь с производством.

Пример реализации данных требований в PDM/PLM­системе IPS представлен ниже.

Представление судостроительной ЭСИ в PDM/PL­системе IPS

IPS­система поддержки ЖЦ изделий — новая разработка компании «Интермех». На базе этой системы компанией Бюро ESG предлагается решение «IPS­Судостроение», зарегистрированное в реестре Минкомсвязи, в которое уже встроена возможность использования классификатора ЕСКД «Класс 36. Суда, судовое оборудование». Продукт имеет широкий функционал, автоматизирующий конструкторскую и технологическую подготовку производства. Система позволяет строить все перечисленные ЭСИ. Один из примеров ЭСИ приведен на рис. 4.

Рис. 4. Часть конструктивной ЭСИ в среде IPS

Важными свойствами программного комплекса IPS являются:

• гетерогенность — работа с большинством используемых CAD­систем:
  • AutoCAD,
  • Autodesk Inventor,
  • BricsCAD,
  • Catia,
  • Pro/ENGINEER/PTC Creo Parametric,
  • Solid Edge,
  • SolidWorks,
  • КОМПАС­3D,
  • КОМПАС­График,
  • с системами проектирования печатных плат электронных изделий (ECAD): Mentor Graphics и Altium Designer;
• управление жизненным циклом любых объектов;
• модульная организация системы позволяет приобретать только необходимый набор функций;
• открытость программных интерфейсов, позволяющая разрабатывать плагины, дополняющие или замещающие функциональность системы;
• механизмы организации территориально­распределенной работы, web­сервисы, web­доступ, групповая работа удаленных подразделений, автоматизация территориально­распределенных бизнес­процессов.

Территориально­распределенная работа с использованием IPS

Территориально­распределенная работа в системе IPS организована с использованием специализированного сервиса, позволяющего производить обмен электронными документами, моделями и данными между территориально­распределенными участниками ЖЦ корабля/судна. Такая работа может быть организована даже в случаях, когда на удаленном предприятии используется PLM­система, отличная от IPS. Схема территориально­распределенной работы приведена на рис. 5.

Рис. 5. Организация территориально-распределенной работы с использованием IPS

Организация обмена данными системы IPS со смежными системами

О взаимодействии IPS с CAD­системами говорилось выше. Остановимся на проблематике организации информационного обмена между PDM/PLM­, ERP/MES­системами. С одной стороны, крайне сложно, а порой и невозможно провести четкую грань между функционалом ERP­ и PLM­системы, особенно в части, касающейся справочников изделий, оборудования, материалов, комплектующих. С другой стороны, на рынке программного обеспечения часто наблюдается следующая тенденция: производители пытаются расширить функционал систем, занимая ранее «не традиционные» для них ниши: функционал MRP/ERP/MES расширить до функционала PDM/PLM и наоборот. На наш взгляд, это далеко не всегда дает ожидаемый производителями систем эффект.

Примеры интеграционных решений IPS с ERP/MES проиллюстрированы рис. 6.

Рис. 6. Примеры интеграционных решений IPS и ERP/MES

Среди прочих интеграционных механизмов, позволяющих организовать единое информационное пространство судостроительного предприятия, остановимся еще на одном. Поговорим о механизме календарного ресурсного планирования уровня предприятия, о планировании конкретных инженерно­конструкторских, технологических, производственных задач.

Несомненно, на предприятиях используются «полновесные» системы управления проектами ИСУП, позволяющие вести ресурсное планирование в масштабах крупного предприятия, холдинга. Заметим, что опыт показывает недостаточную эффективность попыток использования ИСУП уровня предприятия для планирования деятельности вплоть до исполнителя, например инженера­конструктора. Зачастую получается громоздкое решение, процесс внедрения которого трудоемок, а в ряде случаев неэффективен и невозможен. В ИСУП уровня предприятия весь проект (с точки зрения деятельности конструкторов, например) может представлять одну строку диаграммы Ганта или достаточно небольшое количество строк. Тем не менее планирование в рамках укрупненной диаграммы ИСУП, например для конструкторских подразделений, весьма актуально. Кроме того, для определения факта и процента выполнения строки укрупненной диаграммы ИСУП необходимы актуальные данные, получаемые от конструкторских подразделений. С учетом приведенных двух, на первый взгляд, противоречивых факторов и разработаны подходы к детальному планированию в рамках проекта с использованием модуля ImProject. При использовании интеграционных механизмов IPS осуществляется синхронизация с планом­графиком ИСУП предприятия.

Модуль ImProject, являющийся частью системы IPS, позволяет реализовать календарное и ресурсное планирование в рамках проекта, не прибегая к использованию полновесных ИСУП, что значительно облегчает нагрузку на исполнителей. ImProject, по заявке разработчика, «предназначен для решения задач календарного планирования, контроля и координации работ по проекту. Он позволяет разрабатывать и наполнять содержимым проекты, распределять ресурсы по задачам, отслеживать прогресс выполнения и анализировать объемы работ». То есть, поддерживая базовые возможности ИСУП (составление диаграммы Ганта, ресурсное планирование, управление исполнением проекта), ImProject также является модулем, обеспечивающим автоматизированную рассылку заданий исполнителям и автоматизированный сбор фактических данных. На наш взгляд, интеграция в среду IPS дает ряд неоспоримых преимуществ:

• синхронизация ресурсов. При составлении плана­графика ресурсами могут являться пользователи и/или структурные подразделения предприятия, внесенные в среду IPS и реально принимающие участие в выполнении планируемых задач;
• синхронизация работ (задач). Каждой строке диаграммы Ганта соответствует работа (задача) в системе IPS (а при необходимости — любой информационный объект);
• синхронизация плана выполнения работ (задач). При составлении графика IPS плановые сроки выполнения из плана­графика передаются планируемым задачам в среде IPS;
• синхронизация факта выполнения. Факт выполнения работы (задачи) в среде IPS передается в календарный план­график;
• определение процента выполнения проекта на основании факта выполнения предыдущих задач;

определение процента выполнения отдельной задачи. Система IPS имеет встроенные механизмы, позволяющие создавать программы­плагины. Опыт создания подобных плагинов есть у сотрудников Бюро ESG. При наличии алгоритма определения процента выполнения работы на конкретном предприятии мы гарантируем его перенесение в среду IPS.

Кроме перечисленных функций, специалистами Бюро ESG в одном из крупных ЦКБ проработаны подходы к предоставлению данных для экономистов планово­экономического отдела. Пока разработаны два пути (использование одного из них не исключает одновременного использования другого). Первый путь: определение стоимости работ по затраченной трудоемкости ресурсов. Подразумевает внесение дополнительного параметра ресурса — его стоимость в единицу времени; получение данных для расчета плановой стоимости по окончании планирования (данные для расчета содержат стоимость задействованных ресурсов и плановое время их работы, выдаются в виде отчета в формате XML, передаваемого в соответствующую внешнюю систему); получение данных для расчета фактической стоимости на тот или иной временной срез или по окончании проекта для корректировки деятельности и анализа. Второй вариант — определение стоимости работ по затраченному времени и данным классификатора типов работ: при планировании каждая работа синхронизируется с соответствующей строкой классификатора типов работ, части внешней системы предприятия; получение данных для расчета фактической стоимости работ (какая работа и сколько длилась).

Подчеркнем, что система IPS не проводит финансово­экономических расчетов, а осуществляет выдачу данных для их проведения в специализированных «экономических» системах.

Кроме того, подчеркнем, что:

• модуль ImProject не выполняет всех функций глобальной системы календарного ресурсного планирования, с одной стороны;
• с другой стороны, ImProject обеспечивает планирование деятельности в рамках проекта без отрыва от ресурсов­пользователей PDM/PLM­системы, позволяет реально определить факт и процент выполнения работ, получая фактическое состояние из PDM/PLM­системы, представляя актуальную картину.

В связи с этим, существуют возможности интеграции модуля ImProject с глобальной ИСУП. В самом простом случае это обеспечивается импортом­экспортом XML­файлов. Такой подход позволяет избежать дублирования действий при разработке планов­графиков и оптимизировать данный процесс в рамках текущих проектов (модуль ImProject используется как локальный инструмент для детального планирования внутри отдела/группы и контроля фактического исполнения, а единый план­график «собирается» и актуализируется на верхнем уровне в плановом отделе или ОУП).

Пример схемы взаимодействия отделов/подразделений и соответствующего ПО представлен на рис. 7.

Рис. 7. Пример взаимодействия

Список литературы:

1. SFI GROUP SYSTEM. The Ship Research Institute of Norway. English edition, 1973.
2. Рындин А., Галкина О., Благодырь А., Кораго Н. Автоматизация потоков документации — важный шаг к созданию единого информационного пространства предприятия // REM. 2012. № 4.
3. Классификатор ЕСКД. Класс 36. Суда, судовое оборудование. Москва, 1985.
4. ГОСТ 2.101­68 «ЕСКД. Виды изделий».
5. ГОСТ 2.102­2013 «ЕСКД. Виды и комплектность конструкторских документов».
6. ГОСТ 2.711­82 «ЕСКД. Схема деления изделия на составные части».
7. ГОСТ 2.053­2013 «ЕСКД. Электронная структура изделия. Общие положения».
8. ГОСТ 2.054­2013 «ЕСКД. Электронное описание изделия. Общие положения».
9. ГОСТ 23891­79 «Рабочие конструкторские документы судостроительной верфи. Спецификация».
10. Тучков А., Рындин А. О путях создания систем управления инженерными данными // REM. 2014. № 1.
11. Казанцева И., Рындин А., Резник Б. Информационно­нормативное обеспечение полного жизненного цикла корабля. Опыт Бюро ESG // Korabel.ru. 2013. №. 3 (21).