6 - 2017

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
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»
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)

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

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

Рис. 3. Последовательность формирования судостроительной ЭСИ

ЭСИ по ГОСТ 2.053-2013 с учетом судостроительной специфики

ЭСИ по ГОСТ 2.053­2013

Судостроительная основа формирования ЭСИ

Аспекты практического использования на стадиях проектирования и постройки судна

разновидность

назначение с учетом судостроительной специфики

Функциональная ЭСИ

Отображает функциональные СЧ (составная часть (судна)) и иерархические связи между ними

Функциональная структура судна на основе одной из общепринятых классификаций его СЧ:

Подкласс 362 «Составные части судна» классификатора ЕСКД

«Класс 36. Суда, судовое оборудование»

или

SFI GROUP SYSTEM — функциональная классификация судна, разработанная The Ship Research Institute of Norway — (норв., former Skipsteknisk forskningsinstitutt, SFI)

Западные КБ, верфи и судовладельцы используют систему SFI с ранних стадий проектирования с целью создания судостроительной спецификации, определения предварительной стоимости строительства, планирования и учета сервисного обслуживания СЧ судна.

 

По­сути, трехзначный код СЧ по системе SFI (обозначение системы функциональной классификации в судостроении) аналогичен трехзначному обозначению конструктивной группы по российским стандартам (последние три цифры кода классификационной характеристики СЧ судна по классификатору ЕСКД «Класс 36»)

Конструктивная ЭСИ

Отображает деление судна на составные части по зональному принципу

Схема разбивки судна на строительные районы (зоны, помещения, отсеки и т.п.)

ГОСТ 23891­79 предусматривает поля «Строительный район» и «Место расположения», но не требует их обязательного заполнения в бумажной форме. При создании ЭСИ в PDM­системе соответствующие атрибуты следует считать обязательными для заполнения

Производственно­технологическая ЭСИ

Отображает технологические СЧ, обусловленные особенностями (этапами) постройки судна

Технологические и построечные акты, определяющие готовность строящегося судна к выполнению значимых технологических операций и объемы приемки службой технического контроля технологических СЧ в процессе постройки.

Построечные удостоверения, определяющие объемы приемок службой технического контроля, Заказчиком и/или Регистром технологических СЧ в процессе постройки

Технологические СЧ — совокупности конструктивных элементов, систем и устройств, включающие ряд позиций отдельных сборочных чертежей верфи, составляющих согласован­ные объемы приемок.

Важнейшая роль данной ЭСИ — обеспечение функционирования системы управления постройкой судна, от планирования работ до закрытия построечных документов: удостоверений и актов. Перечни чертежей к актам и удостоверениям, определяющие состав технологических СЧ, формируются как отчеты из PDM­системы

Эксплуатационная ЭСИ

Расширение функциональной (конструктивной) ЭСИ, отображающее те СЧ судна, которые подлежат обслуживанию и/или замене в процессе эксплуатации

Любой атрибут, служащий отличительным параметром для формирования особого представления ЭСИ для использования в процессе постройки и эксплуатации

Для заказов МО РФ может использоваться группировка по боевым частям ВМФ, в соответствии с которой на завершающей стадии постройки комплектуется и передается экипажу эксплуатационная документация

Физическая ЭСИ

Расширение эксплуатационной ЭСИ, отличающееся от последней наличием у СЧ таких признаков, как заводской номер, серийный номер и т.п.

Перечни ЗИП, паспорта и формуляры комплектующих изделий, устанавливаемых на судно

В PDM­системе паспорта и формуляры, перечни ЗИП, представленные как электронные документы, связываются (ассоциируются) с соответствующими элементами эксплуатационной ЭСИ

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

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

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

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

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).