THE METHODOLOGY OF ENGINEERING CORPORATION BASED ON A MATHEMATICAL SYSTEM MODELING AND VIRTUAL PRODUCTION

Кривошеев И.А., Куликов Г.Г., Ризванов К.А.

¹Профессор, доктор технических наук, декан факультета авиационных двигателей, Уфимский государственный авиационный технический университет (УГАТУ); ²профессор, доктор технических наук, заведующий кафедрой автоматизированных систем управления (АСУ), УГАТУ; ³кандидат технических наук, доцент кафедры АСУ, УГАТУ

РАЗРАБОТКА МЕТОДОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОЙ КОРПОРАЦИЕЙ НА ОСНОВЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО И СИСТЕМНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ВИРТУАЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

Аннотация

Рассматриваются  методологические основы (концепция) управления машиностроительной корпорацией на основе математического и системного моделирования формальных виртуальных производств. В качестве примера приводится проектирование и производство газотурбинных двигателей и их систем автоматического управления в рамках Дивизиона ОДК, включающего ряд ОКБ и заводов. Предлагается организация информационного обеспечения такой виртуальной корпорации на основе единого информационного пространства с использованием концепции и инструментария CALS.

Ключевые слова: виртуальные производства, математическое и системное моделирование, единое информационное пространство.

Krivosheev I.A., Kulikov G.G., Rizvanov K.A.

¹Professor, Doctor of Technical Sciences, Dean of the Faculty of aircraft engines, Ufa State Aviation Technical University (USATU); ²Professor, Doctor of Technical Sciences, Head of the automated control systems (ACS), USATU; ³Ph.D., assistant professor of ACS, USATU

THE METHODOLOGY OF ENGINEERING CORPORATION BASED ON A MATHEMATICAL SYSTEM MODELING AND VIRTUAL PRODUCTION

Abstract

The methodological framework (concept) Control Engineering Corporation on the basis of mathematical modeling and formal system of virtual enterprises. As an example, the design and manufacture of gas turbine engines and automation systems within the Division of the United Engine Corporation, which includes a number of design bureaus and plants. It is proposed organization of information security of the virtual corporation on the basis of a common information space, using the concepts and tools of CALS.

Keywords: virtual production, mathematical and systems modeling, a single information space.

В настоящее время, в связи с созданием объединенных структур, таких как ОАК, ОДК (а внутри них Дивизионов - например, «Двигатели для боевой авиации», включающих ряд ОКБ и заводов) требуется организация эффективного управления таким распределенными в пространстве производственными структурами. С другой стороны, известна современная технология создания единого информационного пространства (ЕИП) [1] для управления машиностроительной корпорацией на основе организации виртуальных производств [2]. Она является эффективным средством для управления виртуальной корпорацией и может быть реализована рамках концепции CALS с использованием инструментариев математического и системного моделирования, а также интегрированной логистической поддержки жизненного цикла (ЖЦ) («гейтовой системы») сложных изделий, таких как авиационный двигатель [3, 4].

В такой постановке одной из актуальных задач является организация виртуальных производств (ВП) на уровне предприятия, корпорации (холдинга или дивизиона) и виртуальной корпорации (виртуального холдинга или дивизиона), объединенной для выполнения конкретных проектов [5, 6]. Зарубежный опыт показывает, что такие технологии позволяют объединять различные ресурсы, например, интеллектуальные, вычислительные, производственные и др. предприятий, научных организаций и университетов. Использование таких технологий для организации ВП является необходимым условием достижения конкурентоспособности в современном мире.

Опыт авторов показывает, что поставленная задача решается с использованием проектно-процессного и ситуационного управления, которые применяются для принятия решений в сложных аналитических задачах, возникающих на ВП при управлении машиностроительной корпорацией. Выполненный анализ информационных технологий и инструментария, используемых в машиностроительных корпорациях, показал, что для электронного описания сложных изделий необходимо выполнять Программы (проекты) на основе принципов CALS-технологий. При этом использование проектно-процессного и ситуационного управления при организации ВП машиностроительной корпорации позволяет:

• эффективно управлять различными ресурсами корпорации;
• централизованно управлять проектами с применением ERP-систем (например, Infor ERP LN) [7];
• централизованно хранить проектные данные в PLM-системе (например, Teamcenter);
• обеспечивать коллективное взаимодействие на основе проведения видеоконференцсвязи;
• централизованно решать задачи контроля и управления.

В настоящее время на одном из начальных этапов ЖЦ – «функциональное проектирование» рассчитываются различные характеристики и производится оценка будущей стоимости ГТД и их САУ. Для оценки необходимо наличие ERP системы. Начиная с этого момента, вводятся понятия виртуальных ГТД и их САУ, которое ведется на протяжении всех этапов. В соответствии с требованиями стандартов аэрокосмической отрасли серии AS 9100 [8] необходимо обеспечивать сертификацию ГТД и их САУ. Для успешного выполнения сертификации после этапа проектирования, когда создается электронный макет ГТД и их САУ, начинается виртуальная сертификация. По экспертным оценкам это позволяет сократить в 2 раза сроки разработки и время выхода изделий на мировой рынок, а также повысить качество продукта [1, 2, 9].

Проектно-процессную функциональную структуру управления ВП предлагается разрабатывать на основе построения системной модели с применением инструментариев SADT (Рис. 1), UML и DEMO в соответствии с методологией CALS, стандартами системной инженерии ИСО 15288, ИСО 9100 и др.

Рис. 1 – Декомпозиция процесса «Организация виртуального производства»

Введем основные правила для ЛПР – лица, принимающего решения, в модели формирования контуров управления ВП (Рис. 2) в рамках ЕИП:

Рис. 2 – Контур управления виртуальными производствами

• объекты, функции, документы выбираются из соответствующих справочников;
•  связи выбираются из множества связей моделей объекта организационно-функциональной и технологической моделей бизнес-процесса;
• контуры управления (КУ) документируются соответствующей инструкцией;
• документация в КУ включается в систему менеджмента качества.

В настоящее время выделяют 2 основных принципа интеграции в БП:

• комплексное производство, включающее в себя опытное и БП;
• интеграция опытного производства в БП.

Предлагается системно-структурные семантические модели детализировать до IDEF, UML и BPMN-моделей. Рассмотрим фрагменты BPMN-моделей проектно-ситуационного управления ВП (Рис. 3). Они применяются для организации совещаний по проектированию, КТПП, финансовым вопросам, организации ВП и т.д.

Рис. 3 – Фрагмент BPMN-модели проектно-ситуационного управления

В заключении сформулируем необходимые условия и правила структуризации и формализации единого информационного пространства при разработке указанной методологии:

• основными объектами являются информационные модели (информационные объекты) физических, конструкторских и технологических элементов, отображаемых в форме документов;
• для обеспечения идентификации и прослеживаемости указанных информационных объектов (документов) необходимы системные иерархические классификаторы, кодификаторы или реестры;
• для идентификации прослеживаемости с помощью указанных классификаторов необходимо составить информационные модели для документов (объектов) в соответствии с CALS-методологией.

       Работа по реализации данной концепции ведется авторами на основе накопленного ранее опыта и разработанных средств [1-7].