|
|
|
|
Диплом: Разработка элементов учебно-тренировочных средств на основе интерактивных электронных технических руководств по подготовке разгонного блока «Бриз-М» на технической позиции
Диплом: Разработка элементов учебно-тренировочных средств на основе интерактивных электронных технических руководств по подготовке разгонного блока «Бриз-М» на технической позиции
Разработка элементов учебно-тренировочных средств на основе интерактивных
электронных технических руководств по подготовке Разгонного блока «Бриз-М» на
технической позиции.
Плакаты (13 шт.) весят 7,5 Мгб. Если есть желание – обращайтесь.
СОДЕРЖАНИЕ
| ВВЕДЕНИЕ | 6 | | 1. АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ | 9 | | 1.1. CALS (Непрерывная информационная поддержка продукции на стадиях жизненного цикла) | 9 | | 1.1.1. Обзор CALS-стандартов | 15 | | 1.1.2. Интерактивные электронные технические руководства – составная часть CALS | 17 | | 1.2. Анализ системы эксплуатации КРБ «Бриз-М» | 19 | | 1.3. Постановка задачи | 21 | | 2. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УТС НА ОСНОВЕ ИЭТР | 23 | | 2.1. Структура УТС | 23 | 2.1.1. Архитектура построения УТС на основе ИЭТР | 26 | | 2.1.2. Состав программных модулей УТС на основе ИЭТР | 28 | 2.2. Методика построения отдельных модулей УТС на основе ИЭТР | 31 | | 2.2.1. Анализ технологических процессов для определения структуры информации в подсистемах ПМК | 31 | | 2.2.2. Определение модели данных информационного ядра УТС ПМК | 33 | | 2.3. Требования к техническому обеспечению разработки УТС | 35 | | 3. РЕАЛИЗАЦИЯ УТС ПМК РБ «БРИЗ-М» НА ПРИМЕРЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОПЕРАЦИИ «ПОДГОТОВКА РБ «БРИЗ-М» К ТРАНСПОРТИРОВАНИЮ НА ЗАПРАВОЧНУЮ СТАНЦИЮ» | 37 | | 3.1. Анализ технологического процесса подготовки РБ на ТК космодрома «Байконур» | 37 | | 3.2. Информационное наполнение БД | 44 | | 3.3. Разработка графического интерфейса пользователя | 45 | 4. ЭКОЛОГИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА 4.1. Анализ технологического процесса и условий труда | 47 | | 4.2. Разработка мер защиты от выявленных УПФ и ОПФ | 58 | | 4.3. Организация рабочего места оператора | 63 | | 4.4. Обеспечение пожарной безопасности | 66 | | 4.5. Утилизация расходных материалов | 69 | | 4.6. Расчет воздухообмена в помещении с компьютером | 70 | | 5. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТКИ | 72 | | 5.1. Постановка задачи для расчета технико-экономической эффективности УТС на основе ИЭТР | 72 | | 5.2. Определение технико-экономической эффективности УТС на основе ИЭТР | 75 | | 5.3. Смета затрат на разработку и внедрение УТС на основе ИЭТР | 77 | | 5.4. Смета затрат (в стоимостном выражении) | 81 | 5.5. Расчет экономической эффективности от внедрения УТС на основе ИЭТР | 88 | | ВЫВОДЫ | 91 | | ЛИТЕРАТУРА | 92 | | ПРИЛОЖЕНИЕ №1 (СХЕМА ИЭ 10) | 95 | | ПРИЛОЖЕНИЕ №2 (ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ) | 116 |
ВВЕДЕНИЕ
Применение технологий информационной поддержки в ходе всего жизненного цикла
продукции, услуг и их компонентов - CALS-технологий, является одним из
важнейших направлений повышения эффективности промышленного сектора экономики
России, качества и конкурентоспособности на внешнем рынке наукоемкой
продукции с использованием современных высоких технологий.
Разгонный Блок «Бриз-М» как и все изделия ракетно-космической отрасли
является крайне сложным, дорогим и наукоемким. Поэтому внедрение CALS-
технологий на этапах его разработки необходимо. Так же необходимо внедрение
CALS-технологий, а точнее его составной части - Интерактивных Электронных
Технических Руководств (ИЭТР), на этапе эксплуатации разгонного блока «Бриз-
М» для создания учебно-тренировочных средств (УТС).
В настоящее время является актуальной задачей разработка УТС к КРБ «Бриз-М» в
связи с настоящим процессом подготовки и передачи комплекса в эксплуатацию.
Причем создание учебно-тренировочных средств обеспечивается силами
производителя.
Острая потребность эксплуатирующей организации в УТС обусловлена следующими
основными причинами:
· При разработке комплекса предполагается его значительное насыщение
средствами автоматизации, электронно- вычислительной техникой и т.д. Сама
техника становится всё более сложной по устройству и, как следствие, к
квалификации обслуживающего персонала предъявляются повышенные требования.
· Целый ряд специфических особенностей профессиональной деятельности
операторов в процессе подготовки РБ к запуску и в полёте, связанных с
восприятием огромного количества информации в ходе контроля протекающего
процесса, его анализа и принятия управленческого решения, приводит к
необходимости их более качественной подготовки и периодической тренировки.
· Ожидаемый темп пусков на начальной стадии эксплуатации КРБ не высок,
а поэтому для сохранения и совершенствования профессиональных навыков
необходима периодическая тренировка обслуживающего персонала.
Из вышесказанного следует, что разработка УТС на основе интерактивных
электронных технических руководств является актуальной и требующей быстрого
решения задачей.
ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ
CALS | непрерывная информационная поддержка продукции на стадиях жизненного цикла | | АРМ | автоматизированное рабочее место | | БД | база данных | | ВПФ | вредные производственные факторы | | ИЭТР | интерактивные электронные технические руководства | | КРБ | комплекс разгонного блока | | ОПФ | опасные производственные факторы | | ПМК | программно-методический комплекс | | РБ | разгонный блок | | СУ | система управления | | ТЗ | техническое задание | | ТС | тренировочное средство | | УТК | учебно-тренировочный комплекс | | УТС | учебно-тренировочное средство |
1. АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
1.1. CALS (Непрерывная информационная поддержка продукции на стадиях
жизненного цикла)
CALS (Continuous Acquisition and Life-cycle Support — непрерывная
информационная поддержка жизненного цикла продукции) — это идеология создания
единой информационной среды для процессов проектирования, производства,
испытаний, поставки, эксплуатации и утилизации продукции. Системность
информационного подхода заключается в охвате всех стадий жизненного цикла
(ЖЦ) продукции от замысла до утилизации.
Интеграция достигается путем стандартизации представления информации (или
скажем, результатов) в процессах проектирования, материально-технического
снабжения, производства, ремонта, послепродажного сервиса и т.д. Такой подход
создает новый базис для информационной интеграции и преемственности в
использовании информации.
В современных условиях повышение конкурентоспособности достигается путем
интеграции производственных мощностей производства. Заводы-производители
географически удалены от друга, что ведет к возникновению проблемы
информационной интеграции производства. Решением является создание, так
называемых, «виртуальных» предприятий - форма объединения на контрактной
основе предприятий и организаций, участвующих в поддержке жизненного цикла
общего продукта и связанные общими бизнес-процессами. Это сложная
организационная система должна жить по единым правилам в едином
информационном пространстве, позволяющем непосредственно использовать данные
в электронной форме от партнеров и передавать им, в свою очередь, результаты
своей работы. В случае изменения состава участников — смены поставщиков или
исполнителей — обеспечивается преемственность и сохранность уже полученных
результатов (моделей, расчетов, документации, баз данных).
CALS-технологии представляют собой современную организацию процессов
разработки, производства, эксплуатации и утилизации изделий путем
информационной поддержки процессов их жизненного цикла на основе
стандартизации методов представления данных на каждой стадии жизненного цикла
и безбумажного электронного обмена данными. Концепция CALS определяет набор
правил, регламентов, стандартов, в соответствии с которыми строится
информационное («электронное») взаимодействие участников процессов
проектирования, производства, испытаний и т.д.
Цель применения CALS-технологий как инструмента организации и информационной
поддержки всех участников создания, производства продукта и пользования им —
повышение эффективности их деятельности за счет ускорения процессов
исследования и разработки продукции, придания изделию новых свойств,
сокращения издержек в процессах производства и эксплуатации продукции,
повышения уровня сервиса в процессах ее эксплуатации и технического
обслуживания.
В современных условиях CALS-технологии являются важнейшим инструментом
повышения эффективности бизнеса, конкурентоспособности и привлекательности
продукции.
Применение CALS-технологий позволяет эффективно, в едином ключе решать
проблемы обеспечения качества выпускаемой продукции, поскольку электронное
описание процессов разработки, производства, монтажа и т.д., как правило,
соответствует требованиям международных стандартов ИСО серии 9000, что
позволяет наиболее успешно выступать на международном рынке.
Ситуация на мировом рынке наукоемкой продукции развивается в сторону полного
перехода на безбумажную электронную технологию проектирования, изготовления и
сбыта продукции. Передовые зарубежные фирмы рассматривают работу в этом
направлении как действенное средство ограничения доступа на международный
рынок наукоемкой продукции тех стран, которые не сумеют своевременно освоить
соответствующие международным требованиям безбумажные электронные технологии.
Предположительно, в ближайшие несколько лет мировой рынок наукоемких
технологий, так же, как рынок промышленной кооперации, полностью перейдет на
стандарты CALS.
В настоящее время ряд отечественных предприятий в рамках международного
сотрудничества, в частности, при продаже сложных наукоемких изделий, а также
лицензий на их производство, уже столкнулся с требованиями соблюдения
стандартов CALS применительно к поставляемой с изделием технической
документации в электронной форме, а также к средствам компьютерной
информационной поддержки процессов технического обслуживания, материально-
технического обеспечения, заказа запасных частей, ремонта. Аналогичные
проблемы, связанные с электронным взаимодействием и совместным использованием
конструкторской, производственной и коммерческой информации в электронной
форме, возникают в рамках совместных проектов по разработке и производству
наукоемкой продукции, выполняемых с зарубежными партнерами. Таким образом,
практическое применение CALS-технологий является чрезвычайно актуальной
задачей.
В России концепция CALS и стандарты по CALS-технологиям пока не нашли
широкого применения. Основными причинами этого являются:
· общее отставание в процессах компьютеризации хозяйственной,
производственной и коммерческой деятельности;
· отсутствие отечественной нормативной базы, позволяющей перейти от
традиционных методов организации процессов проектирования, производства,
испытаний, эксплуатации и т.д., основанных на бумажном документообороте, к
новым, основанным на электронном взаимодействии и обмене данными.
Существующий комплекс отраслевых стандартов и других нормативных документов
не позволяет отказаться от традиционного бумажного документооборота.
Применение компьютерных технологий для обмена информацией только дублирует
бумажный документопоток. Это противоречит самой сущности концепции CALS,
которая предполагает равноправное использование информации в любой форме, в
том числе юридическую эквивалентность бумажных и электронных документов,
снабженных цифровой подписью;
· недостаток информации о существе концепции CALS, опыте применения
CALS в других странах, а отсюда недостаточное понимание преимуществ и
потенциального эффекта, достигаемого за счет применения CALS;
· отсутствие рынка предложений и услуг в области CALS. Рынок
предложений находится в начальном, зачаточном состоянии;
· недостаток подготовленных, квалифицированных и сертифицированных
специалистов, а также системы их подготовки и аттестации.
В сложившейся ситуации нужны кардинальные и оперативные меры по ликвидации
возникшего отставания отечественной промышленности в области разработки и
реализации CALS-технологий, соответствующих требованиям международных
стандартов. Дальнейшее отставание российской промышленности в области CALS-
технологий может привести к невосполнимому отставанию России в этой области,
в настоящее время в решающей степени определяющей не только уровень
национальной технологической базы, но и экономическую и оборонную
безопасность страны.
Учитывая исключительную актуальность работ по разработке и внедрению средств
поддержки CALS-технологий, Минэкономики России организовало выполнение
комплекса НИОКР по разработке и апробации этих технологий в различных
отраслях промышленности. Среди первоочередных задач, решаемых в рамках
действующей федеральной целевой программы реструктуризации и конверсии
оборонной промышленности, следующие:
· разработка и промышленная апробация программно-методических
средств, предназначенных для хранения и управления данными о продукции в
соответствии с требованиями стандартов CALS;
· разработка и внедрение программных средств подготовки электронной
эксплуатационной документации на изделие;
· разработка методики формализованного описания и анализа процессов,
протекающих в ходе жизненного цикла изделия, и создание на основе данного
формализованного описания системы обеспечения качества продукции в
соответствии с требованиями международных стандартов ИСО серии 9000;
· разработка нормативной базы применения CALS-технологий (стандартов,
руководящих документов, методических рекомендаций).
Госстандарт России в числе ведущих министерств и ведомств страны
рассматривает проблему стандартизации в области CALS как одно из приоритетных
направлений своей деятельности, что нашло отражение в Концепции национальной
системы стандартизации, принятой на коллегии Госстандарта России.
Стандарты и методические материалы в этой области, в основном, определяют
общий подход, способ представления и интерфейсы доступа к данным различного
типа, вопросы защиты информации и ее электронной авторизации (цифровой
подписи).
В рамках рассматриваемой проблемы под CALS-технологиями понимается создание,
внедрение и эксплуатация программно-методических решений и нормативной
документации, связанных с интеграцией автоматизированных и информационно-
телекоммуникационных систем различных уровней и видов, систем
автоматизированного проектирования и автоматизированного производства,
позволяющих обеспечить непрерывную информационную поддержку жизненного цикла
продукции.
Эффективность применения указанных технологий предполагает неукоснительное
соблюдение всеми участниками определенных и жестко регламентированных
стандартов, процедур, правил, технических решений.
Стандартизация в области CALS осуществляется как на международном, так и
национальных уровнях.
Работы по стандартизации в данной области за рубежом проводятся в рамках ИСО
ТК 184, а также США и другими странами НАТО. Разработанные нормативные
документы включают международные стандарты (ИСО), федеральные стандарты США
(FIPS), военные стандарты США (MIL), стандарты стран НАТО. В настоящее время
более 150 нормативных документов применяются на таких этапах жизненного цикла
продукции, как проектирование и анализ бизнес-процессов, создание и
эксплуатация изделий, материально-техническое снабжение.
1.1.1. Обзор CALS-стандартов
Сводная таблица зарубежных стандартов в области поддержки ЖЦ в мире приведена
в таблице 1.1
Таблица 1.1
| Этап ЖЦ | Название стандарта на английском языке | Назначение стандарта | Объект описания | | Проектирование и анализ бизнес-процессов | IDEF - Integrated Definition, (FIPS 183) ISO 10303 AP208 (STEP) | Функциональное моделирование жизненного цикла и выполняемых бизнес-процессов | ЖЦ продукции, бизнес-процессы | | Проектирование изделия, производство, эксплуатация, материально-техническое снабжение | ISO 10303 (STEP) - Standard for the Exchange of Product model data | «Нейтральный» формат представления конструкторских данных об изделии. | Структура, конфигурация и геометрия изделия, данные о проекте, данные об изменениях в проекте | | ISO-13584 (P-LIB) | Формат данных о библиотеках деталей у поставщиков | Данные о компонентах изделия | | ISO 8879 (SGML - Standard Generilized MarkUp Language), | Способ представления информации в тексто-графических документах. | Техническая документация на изделие | | ISO 10744 HyTime (Hypermedia/Time Based Structuring Language) | Расширение SGML в части использования гипертекста и мультимедийных объектов | Техническая документация на изделие | | ISO 10179 Document Style and Semantic Language | Требования к стилю и формату электронной документации | Техническая документация на изделие | | MIL-PRF-28001C, MIL-HDBK-28001, | Рекомендации по использованию ISO 8879 SGML. | Техническая документация на изделие | | | | | | | | Продолжение таблицы 1.1 | | MIL-PRF-28002B, Raster graphics representation in binary format | Требования к представлению растровых изображений в двоичном формате для технической документации в электронном виде | Техническая документация на изделие | | MIL-PRF-28003 Color Graphics Metafile (CGM) | Требования к представлению иллюстраций для технической документации в электронном виде | Техническая документация на изделие | | MIL-M-87268 Manuals, Interactive Electronic Technical General Content, Style, Format and User-Interaction, Requirements (IETM) | Требования к электронным руководствам: содержание, стиль, формат, интерфейс с пользователем | Электронная техническая эксплуатационная документация на изделие | | MIL-D-87269 Data Base, Revisable Interactive Electronic Technical Manuals, for the support of | Требования к оформлению баз данных и электронных справочников по изделиям | Электронная техническая эксплуатационная документация на изделие | | DEF STAN 0060 Integrated Logistic Support | Формат данных в процессах материально-технического снабжения | Электронная техническая эксплуатационная документация и объекты материально-технического снабжения | | | | | |
1.1.2. Интерактивные электронные технические руководства – составная часть CALS
В современных условиях, все более очевидным становится факт снижения
конкурентоспособности изделия, сопровождаемого большим объемом традиционной
бумажной документации.
Явно прослеживаются следующие тенденции:
· Увеличение количества и сложности применяемых изделий и техники
приводит к появлению все большего количества технических материалов,
инструкций по эксплуатации и обслуживанию техники. Это приводит к тому, что,
несмотря на усилия конструкторов по упрощению эксплуатации техники, постоянно
появляется большое количество информации (в основном на бумажных носителях),
которую специалистам необходимо при этом учитывать:
· Быстрое изменение, модификация таких устройств ведёт к тому, что
эти руководства и содержащаяся в них техническая информация становятся
неактуальными и не отражают действительное состояние данного изделия.
Ценность огромного количества такой бумажной информации сводится к нулю, да и
на создание, хранение и использование ее приходится затрачивать большие
деньги и время сотрудников;
· Увеличение номенклатуры и уменьшение сроков освоения новых изделий
требует повышения квалификации обслуживающего и ремонтного персонала и
необходимости его быстрого переучивания;
· Развитие автоматизированных средств диагностики и контроля как
внутри изделия, так и для использования на соответствующих сервисных службах.
Эти средства требуют электронных устройств для обработки той информации,
которую они выдают, они также позволяют автоматизировать решение ряда
вопросов по диагностике неисправностей, что позволяет резко повысить
надежность эксплуатации изделия и вероятность его безотказной работы;
· Для того чтобы иметь возможность интеграции в международное
производственное общество необходимо качественно улучшить дисциплину
эксплуатации и обслуживания изделий и оборудования. Требуется добиться, чтобы
повсеместно выполнялись все требования технологии эксплуатации, разработанной
производителем и обеспечивающей максимальные результаты.
С точки зрения концепции CALS, предусматривающей преемственность в передаче
информации на всех стадиях жизненного цикла, Интерактивное Электронное
Техническое Руководство - это документ, формируемый в значительной степени
автоматически на основе конструкторского описания изделия. Если в
подразделении, в котором создается ИЭТР, используется PDM-система, то все
исходные материалы - текстовые, графические, звуковые и т.д. - берутся из нее
в готовом виде. Информационное наполнение ИЭТР происходит главным образом на
стадиях разработки и производства изделия, а применение ИЭТР на стадии
эксплуатации и утилизации.
В рамках концепции CALS, информационная поддержка процессов эксплуатации
изделий обеспечивается путем использования интерактивных электронных
технических руководств (ИЭТР).
Интерактивное электронное техническое руководство (ИЭТР) представляет собой
структурированный комплекс взаимосвязанных технических данных,
предназначенный для предоставления в интерактивном режиме справочной и
описательной информации об эксплуатационных и ремонтных процедурах, и
определяется следующими показателями:
· Техническое руководство подготавливается в автоматизированной
системе композиции;
· Техническое руководство включает в себя всю информацию, относящуюся
к области применения технического руководства;
· Техническое руководство спроектировано для отображения на
электронном дисплее;
· Элементы данных в техническом руководстве логически взаимосвязаны
так, что пользователь может быстро получить доступ к нужной информации;
· Техническое руководство позволяет в интерактивном режиме
предоставлять справочную и описательную информацию о проведении
эксплуатационных и ремонтных процедур.
1.2. Анализ системы эксплуатации КРБ «Бриз-М»
Система эксплуатации Комплекса разгонного блока «Бриз-М» представляет собой
целенаправленно функционирующую совокупность структурно и функционально
связанных средств комплекса (РН, РБ, КА, технологическое и специальное
оборудование, здания и сооружения), органов управления и личного состава
войсковых частей и подразделений, а также специалистов промышленности,
предназначенную для решения задач обеспечения и использования комплекса по
назначению.
Свойства системы эксплуатации оцениваются как количественными показателями,
так и качественными признаками.
Количественные показатели или качественные признаками свойств системы
эксплуатации КРК и их элементов, которые проявляются в процессе эксплуатации,
определяя затраты материальных средств, труда и времени, называются
эксплуатационными характеристиками (эксплуатационно-техническими
характеристиками).
При определении большинства эксплуатационных характеристик предполагается,
что процесс функционирования системы эксплуатации реализуется идеально точно,
и не учитывается то обстоятельство, что на практике в подготовке систем к
использованию и их непосредственном использовании по назначению в подавляющем
большинстве случаев участвует человек, который может допускать ошибки,
особенно в условиях большой сложности в организации обслуживания систем и
при ограниченном времени обслуживания. От квалификации человека, от его
способностей и физиологических данных (реакции, физического состояния и т.
д.) зачастую во многом зависит процесс успешной подготовки техники к
применению и эффективное ее применение. В деле успешного решения задач
обслуживания и эксплуатации сложных систем большое значение отводится
предварительному обучению обслуживающего персонала и обучению (самообучению)
непосредственно в процессе эксплуатации систем. Даже в условиях тенденции
автоматизации процессов управления работой сложных систем (и процессов их
технического обслуживания) человеку принадлежит далеко не последняя роль.
1.3. Постановка задачи
Назначением разработки является создание программно-методического комплекса
(ПМК) «Функционирование системы эксплуатации КРБ «Бриз-М», предназначенного
для подготовки и поддержания профессиональных навыков руководящего состава,
инженерно-технического и обслуживающего персонала в учебных центрах и
непосредственно на рабочих местах.
ПМК является составной частью учебно-тренировочных средств КРБ 14К43,
предусмотренных схемой деления комплекса на составные части.
ПМК должен использоваться при решении следующих задач обучения руководящего,
инженерно-технического и обслуживающего персонала:
· осуществление организации подготовки РБ на ТК;
· изучение последовательности и содержания основных этапов и
технологических операций подготовки РБ на ТК, а также контролируемые
параметры и требования к выполняемым на ТК работам по подготовки РБ;
· изучение основных характеристик сооружений, средств
технологического оснащения ТК, а также агрегатов и систем РБ;
· прогнозировать возможное возникновение и по возможности имитировать
развитие нештатные ситуации;
· изучения функционирования основных систем РБ;
· изучения состава и основных требований эксплуатационной
документации, регламентирующей подготовку РБ на ТК;
· функционировать как в локальном варианте (одно рабочее место) так и
в сетевом исполнении (несколько рабочих мест);
· отражать индивидуальные конструкционно-технические особенности
каждого изделия;
· размещаться у производителя, на полигоне и в учебном центре.
Учебно-тренировочные средства должны обеспечить изучение личным составом
эксплуатирующей организации принципа действия, правил эксплуатации образцов
техники, а также отработку, совершенствование и поддержание профессиональных
навыков и умений по выполнению технологических операций на всех этапах
эксплуатации и использования составных частей комплекса РБ по назначению.
Не вызывает сомнения тот факт, что успешное применение КРБ по назначению
невозможно без чёткого функционирования его системы эксплуатации.
Поэтому УТС должны обеспечить изучение комплекса, а также совершенствование и
поддержание профессиональных навыков всеми специалистами, принимающими
участие в эксплуатации КРБ.
УТС должны обеспечить обучение специалистов на всех этапах их
профессиональной деятельности:
· обучение в учебном заведении;
· подготовка и допуск к самостоятельной работе в эксплуатирующей
организации;
· поддержание требуемого уровня и совершенствование профессиональных
навыков в условиях эксплуатирующей организации.
2. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УТС НА ОСНОВЕ ИЭТР
2.1. Структура УТС
По назначению учебно-тренировочные средства делятся на три основные элемента:
1. Учебно-тренировочные комплексы
2. Тренировочные средства
3. Технические средства
Учебно-тренировочные комплексы представляют собой комплексы технических и
программных средств на базе ПЭВМ, предназначенные для профессиональной
подготовки и тренировки руководящего и обслуживающего персонала на основе
моделирования этапов эксплуатации комплекса и его составных частей, а также
работы наиболее сложных систем (средств, комплексов) во всех режимах их
функционирования и анализа качества усвоения изучаемых и отрабатываемых
учебных задач.
Тренировочные средства представляют собой технические средства,
предназначенные для практической работы личного состава в целях формирования,
поддержания и совершенствования у эксплуатирующего персонала навыков в
эксплуатации комплекса и его составных частей.
Технические средства обучения, представляющие собой системы программного
обучения, учебные кинофильмы, телефильмы, диафильмы, компьютерные обучающие
программы и аппаратура для их демонстрации, а также электрофицированные
стенды и макеты, блоки, приборы, узлы и детали агрегатов и систем с
разрезами.
Интерактивные электронные технические руководства объединяют в себе
следующие элементы схемы деления УТС по назначению:
· Учебно-тренировочный комплекс;
· Элементы учебных средств:
· Системы и средства программного обеспечения на базе ЭВМ;
· Учебные фильмы и программы;
· Проекционная и кинопроекционная аппаратура;
· Плакаты, учебники, методические пособия, общетехническая литература.
На рис. 2.1. представлена структура деления УТС по назначению.
2.1.1. Архитектура построения УТС на основе ИЭТР
По организационной структуре процесс разработки и внедрения УТС на основе
ИЭТР можно разделить на три этапа:
1) «Производитель» - этап разработки электронной модели, занесение в базы
всей технической и конструкторской документации;
2) «Учебный центр» - этап проверки и отладки информационной модели,
полученной от производителя;
3) «Полигон» - этап практического тестирования информационной модели.
Выявление фактических несоответствий между реальным изделием и виртуальной
моделью.
Между этапами в процессе отладки происходит постоянный информационный обмен и
корректировка информационной модели
На рис. 2.2. приведена схема архитектуры построения УТС на основе ИЭТР.
Рис. 2.2. Архитектура построения учебно-тренировочных средств
2.1.2. Состав программных модулей УТС на основе ИЭТР
Программно-методический комплекс состоит из следующих модулей:
· основные этапы и последовательность выполнения технологических
операций подготовки РБ на ТК;
· подготовка средств технологического оснащения ТК;
· имитация нештатных ситуаций;
· функционирования систем изделия;
· состав и основные требования эксплуатационной документации,
регламентирующей подготовку РБ на ТК;
· информационное ядро;
· обслуживание (создание и редактирование) информационного ядра.
Модуль «Основные этапы и последовательность подготовки РБ на ТК» обеспечивает
в интерактивном режиме демонстрацию и изучение основных этапов подготовки РБ
на ТК космодрома.
Модуль «Подготовка средств технологического оснащения ТК» обеспечивает в
интерактивном режиме демонстрацию и изучение основных этапов подготовки
средств технологического оснащения ТК РБ.
Модуль «Имитация нештатных ситуаций» содержит перечень возможных нештатных и
аварийных ситуаций, а также обеспечивает в интерактивном режиме демонстрации
их развития и последствий, изучение мероприятий по предотвращению и
содержание этапов работ по устранению последствий нештатных и аварийных
ситуаций.
Модуль «Функционирования систем изделия» обеспечивает в интерактивном режиме
демонстрацию и изучение функционирования основных систем РБ.
Модуль «Состав и основные требования эксплуатационной документации,
регламентирующей подготовку РБ на ТК» обеспечивает в интерактивном режиме
изучение состава и основных требований эксплуатационной документации,
регламентирующей подготовка РБ на ТК космодрома.
Модуль «Информационное ядро» является основной информационным хранилищем
учебно-тренировочного программно-методического комплекса, необходим для
функционирования всех модулей и подсистем УТПМК, включает электронные модели
изделия, процессов, технологической системы, нормативно-техническую
документацию, представленную в электронном виде.
Модуль «Обслуживание информационного ядра» обеспечивает возможность ввода
принципиально новой (дополнительной) и редактирования уже занесенной в
информационное ядро информации по изделию (модернизация, варианты
исполнения), процессам функционирования основных систем, содержание этапов
подготовки РБ на ТК, средств технологического оснащения ТК РБ.
На рис. 2.3. представлена структура программных модулей УТС на основе ИЭТР
Рис. 2.3. Структура разработки ИЭТР
2.2. Методика построения отдельных модулей УТС ПМК на основе ИЭТР
По стандартам CALS-технологий основными методами анализа предметной области
для разработки информационных моделей являются методологии IDEF0 и IDE1X.
2.2.1. Анализ технологических процессов для
определения структуры информации в подсистемах ПМК
Методология моделирования IDEF0 предназначена для функционального анализа
процесса с точки зрения CALS.
Основные элементы этой методологии основываются на следующих концепциях:
· графическое представление блочного моделирования. Графика блоков и
дуг IDEF0-диаграммы отображает функцию в виде блока, а интерфейсы
входа/выхода представляются дугами, соответственно входящими в блок и
выходящими из него. Взаимодействие блоков друг с другом описываются
посредством интерфейсных дуг, выражающих "ограничения", которые в свою
очередь определяют, когда и каким образом функции выполняются и управляются;
· строгость и точность. Выполнение правил IDEF0 требует достаточной
строгости и точности, не накладывая в то же время чрезмерных ограничений на
действия аналитика. Правила IDEF0 включают:
· ограничение количества блоков на каждом уровне декомпозиции
(правило 3-6 блоков);
· связность диаграмм (номера блоков);
· уникальность меток и наименований (отсутствие повторяющихся имен);
· синтаксические правила для графики (блоков и дуг);
· разделение входов и управлений (правило определения роли данных).
· отделение организации от функции, т.е. исключение влияния
организационной структуры на функциональную модель.
Результатом применения методологии IDEF0 является модель, которая состоит из
диаграмм, фрагментов текстов и глоссария, имеющих ссылки друг на друга.
Диаграммы - главные компоненты модели, все функции и интерфейсы на них
представлены как блоки и дуги. Место соединения дуги с блоком определяет тип
интерфейса. Управляющая информация входит в блок сверху, в то время как
информация, которая подвергается обработке, показана с левой стороны блока, а
результаты выхода показаны с правой стороны. Механизм (человек или
автоматизированная система), который осуществляет операцию, представляется
дугой, входящей в блок снизу
Одной из наиболее важных особенностей методологии IDEF0 является постепенное
введение все больших уровней детализации по мере создания диаграмм,
отображающих модель.
Построение IDEF0 -модели начинается с представления всей системы в виде
простейшей компоненты - одного блока и дуг, изображающих интерфейсы с
функциями вне системы. Поскольку единственный блок представляет всю систему
как единое целое, имя, указанное в блоке, является общим. Это верно и для
интерфейсных дуг - они также представляют полный набор внешних интерфейсов
системы в целом.
Затем блок, который представляет систему в качестве единого модуля,
детализируется на другой диаграмме с помощью нескольких блоков, соединенных
интерфейсными дугами. Эти блоки представляют основные подфункции исходной
функции. Данная декомпозиция выявляет полный набор подфункций, каждая из
которых представлена как блок, границы которого определены интерфейсными
дугами. Каждая из этих подфункций может быть декомпозирована подобным образом
для более детального представления.
Во всех случаях каждая подфункция может содержать только те элементы, которые
входят в исходную функцию. Кроме того, модель не может опустить какие-либо
элементы, т.е., как уже отмечалось, родительский блок и его интерфейсы
обеспечивают контекст. К нему нельзя ничего добавить, и из него не может быть
ничего удалено.
Анализ блоков «Основные этапы и последовательность выполнения технологических
операций подготовки РБ на ТК» и «Подготовка средств технологического
оснащения ТК» производится при помощи методологии IDEF0.
Последовательность операций представляется в виде иерархического дерева по
принципу «от общего к частному».
В корне дерева находится операция «Подготовка РБ «Бриз-М» на ТК» На более
нижнем уровне происходит детализация этой операции. Соответственно операции
более нижнего уровня детализуют операции верхнего.
2.2.2. Определение модели данных информационного ядра
УТС ПМК
На аппаратном уровне для создания УТС на основе ИЭТР применяется СУБД Oracle.
На уровне пользователя системы Microsoft Access.
Для анализа модели данных используется методология IDEF1Х.
Методология IDEF1Х предназначена для моделирования данных о процессе и
указания взаимосвязей между группами данных.
Основным понятием данной методологии является сущность.
Сущность в методологии IDEF1X является независимой, если каждый экземпляр
сущности может быть однозначно идентифицирован без определения его отношений
с другими сущностями. Сущность называется зависимой, если однозначная
идентификация экземпляра сущности зависит от его отношения к другой сущности
Каждой сущности присваивается уникальное имя и номер, разделяемые косой
чертой "/" и помещаемые над блоком.
Связь может дополнительно определяться с помощью указания степени или
мощности (количества экземпляров сущности-потомка, которое может существовать
для каждого экземпляра сущности-родителя). В IDEF1X могут быть выражены
следующие мощности связей:
· каждый экземпляр сущности-родителя может иметь ноль, один или более
связанных с ним экземпляров сущности-потомка;
· каждый экземпляр сущности-родителя должен иметь не менее одного
связанного с ним экземпляра сущности-потомка;
· каждый экземпляр сущности-родителя должен иметь не более одного
связанного с ним экземпляра сущности-потомка;
· каждый экземпляр сущности-родителя связан с некоторым фиксированным
числом экземпляров сущности-потомка.
Если экземпляр сущности-потомка однозначно определяется своей связью с
сущностью-родителем, то связь называется идентифицирующей, в противном случае
– неидентифицирующей.
Связь изображается линией, проводимой между сущностью-родителем и сущностью-
потомком с точкой на конце линии у сущности-потомка.
2.3. Требования к техническому обеспечению разработки УТС
УТС на основе ИЭТР может использоваться, как для тренировки или обучения
одного человека, так и для подготовки целого боевого расчета (Пять человек).
Для корректной работы системы необходимо следующее оборудование:
1) Пять автоматизированных рабочих мест обучаемых со следующими параметрами ЭВМ:
- IBM PC совместимый компьютер с процессором Pentium 4 1.7 Ггц и выше;
- операционная система Microsoft Windows 98, Microsoft Windows NT 4.0,
Microsoft Windows 2000;
- оперативная память не менее 256 Мб;
- видеокарта с 32 Мб памяти, поддерживающая аппаратное ускорение графики;
- Windows совместимая звуковая карта;
- SVGA монитор поддерживающий разрешение экрана 1024х768.
- 32х скоростной и выше CD-ROM.
2) Рабочее место преподавателя/командира боевого расчета (выступает в роли
сервера):
- IBM PC совместимый компьютер с процессором Pentium 4 1.7 Ггц и выше;
- операционная система Microsoft Windows 98, Microsoft Windows NT 4.0,
Microsoft Windows 2000;
- Объем жесткого диска не менее 40 Ггб;
- оперативная память не менее 256 Мб;
- видеокарта с 32 Мб памяти, поддерживающая аппаратное ускорение графики;
- Windows совместимая звуковая карта;
- SVGA монитор поддерживающий разрешение экрана 1024х768
3) Проекционный экран для группового просмотра видео изображений при
подготовке боевого расчета;
4) Локальная компьютерная сеть;
- топология «звезда»;
- протокол передачи fastethernet;
- кабель: экранированная витая пара;
5) Проектор.
3. РЕАЛИЗАЦИЯ УТС ПМК РБ «БРИЗ-М» НА ПРИМЕРЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОПЕРАЦИИ
«ПОДГОТОВКА РБ «БРИЗ-М» К ТРАНСПОРТИРОВАНИЮ НА ЗАПРАВОЧНУЮ СТАНЦИЮ»
В качестве примера, иллюстрирующего работу учебно-тренировочного средства на
основе ИЭТР была выбрана технологическая операция «Подготовка РБ «Бриз-М» к
транспортированию на заправочную станцию».
3.1. Анализ технологического процесса подготовки РБ на ТК космодрома
«Байконур»
Изначально информация о последовательности выполняемых операций содержалась в
Инструкции по эксплуатации № 10 в виде сетевых графиков. (См. Приложение №1).
Как видно из Приложения №1 представление информации в таком виде крайне не
удобно. Информация иерархически не структурирована, сложно мысленно охватить
и осмыслить всю инструкцию целиком.
Методология IDEF0 лишена данных недостатков, поэтому инструкция №10 была
переработана в рамках концепции IDEF0.
Реализация методологии IDEF0 представлена в рис. 3.1.
а)
б)
в)
г)
Рис. 3.1. Представление технологического процесса
в методологии IDEF0
Как видно из рисунков, последовательность действий четко структурирована и
легко мысленно представить себе все этапы процесса. Каждая последующая
таблица детализует и раскрывает таблицу более верхнего уровня.
Для анализа взаимосвязей между различными объектами информационной модели
используется методология IDEF1X.
Представление информационной модели в методологии IDEF1X показано на рис. 3.2.
Рис. 3.2. Схема информационной модели УТС на основе ИЭТР в методологии IDEF1X
3.2. Информационное наполнение БД Microsoft Access
Информационным ядром УТС на основе ИЭТР является БД Microsoft Access. Ее
структура создается на основе модели созданной в методологии IDEF1X с учетом
конкретных программных особенностей. Поэтому структура таблиц базы данных
сходна со структурой модели IDEF1X.
Структура БД Microsoft Access показана на рис. 3.3.
Рис. 3.3. Схема данных БД УТС в среде СУБД MS Access
3.3. Графический интерфейс пользователя
Графический интерфейс пользователя исполнен посредством языка объектного
программирования Microsoft Visual Basic.
Внешний вид рабочего окна представлен на рис. 3.4.
Рис. 3.4. Вид рабочего окна
4. ЭКОЛОГИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА 4.1. Анализ
технологического процесса и условий труда
Физические опасные и вредные производственные факторы подразделяются на:
1. Физические;
2. Химические;
3. Биологические;
4. Психофизические.
В данном дипломном проекте среди приведенных выше четырех групп опасных и
вредных производственных факторов можно пренебречь биологическими и
химическими факторами, так как на данном рабочем месте они оказывают
незначительное влияние на деятельность оператора ЭВМ. Рассмотрим только
физические и психофизические опасные и вредные производственные факторы и
мероприятия по их устранению или снижению.
Технологический процесс программирования включает в себя операции, описанные
в таблице 4.1.
Таблица 4.1.
Основные элементы производственного процесса, формирующие опасные и вредные
производственные факторы
№ п п | Наименование операции | Материалы, сырье, комплектующие изделия | Оборудование, приспособления, инструменты | Готовые изделия | Производственная среда | Окружающая среда | | Оснащение компьютеров специальным программным обеспечением (ПО) | - магнитные носители, CD | - ВМ | — | - опасный уровень электрического тока, - повышенная напряженность электрического или магнитного поля, повышенный уровень электромагнитных излучений | воздух | | Анализ поставленной задачи и определение ТЗ | - бумага, - тонер для лазерного принтера | - ВМ, - принтер | - сформулированное ТЗ для разрабатываемого ПО | - опасный уровень электрического тока, - повышенная напряженность электрического или магнитного поля, - повышенный уровень электромагнитных излучений | воздух | | Создание текстов ПО | - бумага - тонер для лазерного принтера | - ВМ, - принтер, | - тексты ПО | - опасный уровень электрического тока, - повышенная напряженность электрического или магнитного | воздух | | | - | - | - | Продолжение таблицы 4.1. | | | | - | - | - | - поля, повышенный уровень электромагнитных излучений | | | Отладка ПО на универсальных вычислительных машинах (ВМ) | - провода, - разъемные соединения | - ВМ, - принтер. | - отлаженное ПО, - доработанная аппаратура | - опасный уровень электрического тока, - повышенная напряженность электрического или магнитного поля, - повышенный уровень электромагнитных излучений | воздух | | | | | | | | |
Страницы: 1, 2
|
|
|
|
|
