Журавлев Д. Ю., г. Самара

УДК 681.3

ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМЫ КАЧЕСТВА
АВИАСТРОИТЕЛЬНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

В авиационной промышленности проблема обеспечения качества продукции стоит особо остро. Решение этой проблемы в рамках концепции CALS предполагает проведение информационной интеграции производства с построением формализованных информационных моделей продукта, его жизненного цикла, производственной среды с последующей разработкой программных средств управления и анализа данных моделей.

Качество изделий авиационной промышленности определяется сочетанием их технических, эксплуатационных и художественно-эстетических характеристик, которые в свою очередь зависят от конструкторско-технологических параметров и производственных факторов. По мере усложнения изделий происходит резкий рост объемов технической документации. Сегодня эти объемы измеряются десятками тысяч и сотнями тысяч листов [1]. При использовании бумажной документации возникают значительные трудности при поиске необходимых сведений, внесении изменений в конструкцию и технологии изготовления изделий, анализе качественных показателей. В этих условиях эффективное управление качеством продукции предприятия становится затруднительным или практически невозможным.

Для преодоления этих трудностей потребовались новые концепции и новые идеи. Среди них базовыми стали идеи информационной интеграции стадий жизненного цикла (ЖЦ) изделия, отказ от «бумажной среды» и переход к интегрированной информационной среде, охватывающей все стадии жизненного цикла изделия. Эти принципы легли в основу концепции CALS (Continuous Acquisition and Lifecycle Support) – непрерывной информационной поддержки поставок и жизненного цикла.

Качество, наряду с условиями эксплуатации, является ключевым фактором, предопределяющим протяженность жизненного цикла изделия, т. е. периода от изготовления до выхода из строя [2]. В связи с этим задачу обеспечения эффективного управления качеством можно считать одной из важнейших функций CALS-системы предприятия.

Основной задачей при построении CALS-системы предприятия в целом и подсистемы управления качеством в частности является создание формализованных информационных моделей, описывающих изделия, технологии их производства и использования. Эти модели существуют в интегрированной информационной среде в специфической форме информационных объектов. Системы, которым для их работы нужны те или иные информационные объекты, по мере необходимости могут извлекать их из интегрированной информационной среды, обрабатывать, создавая новые объекты, и помещать результаты своей работы в ту же интегрированную информационную среду. Таким образом, выполняется информационная интеграция производства – базис концепции CALS. Информационная интеграция на авиационном производстве базируется на применении следующих интегрированных моделей:

• продукта (самолета);
• ЖЦ продукта и выполняемых в его ходе бизнес-процессов;
• производственной и эксплуатационной среды.

Протяженность жизненного цикла изделия определяется четырьмя основными этапами: проектированием изделия, подготовкой производства, изготовлением и эксплуатацией [3]. На первых трех этапах формируется потенциальный уровень протяженности жизненного цикла [4]. В ходе выполнения информационной интеграции на авиационном предприятии ЗАО “Авиакор – Авиационный завод” (г. Самара) центральным элементом был выбран этап технологической подготовки производства самолета как один из самых ответственных и сложных элементов в производственном процессе.

При разработке формализованной информационной модели основная проблема заключается в сложности и нерегулярности основных элементов, входящих в ее структуру и вступающих в сложные отношения между собой. На этапе построения информационной модели системы поддержки качества решаются следующие задачи:

• выделение основных элементов структуры информационной модели и взаимосвязей;
• выбор математических средств формализации и построение математической модели системы качества авиационного производства;
• выбор средств компьютерного описания построенной модели и архитектуры компьютерной информационной системы как структуры компонентов, их взаимосвязей, принципов и руководств для их проектирования и развития во времени [5];
• разработка программных инструментальных средств наполнения и обработки информационной модели.

В качестве основных сущностей информационной модели была выбрана четверка объектов:

• «Руководство по сертификации и надзору за производством изделий авиационной техники» (РС), применяемое Авиационным регистром и независимой инспекцией при оценке и контроле качества гражданской авиационной техники в соответствии с требованиями Авиационных Правил (АП-21, части F, G). 16 функций качества, описанные в документе, задают «дерево функций
  качества»;
• «Руководство по качеству ЗАО “Авиакор – Авиационный завод”». Данный документ разработан заводской службой по качеству и опирается на стандарты предприятия (СтП), которые реализуют предписания РС на данном конкретном производстве – «дерево руководства по качеству»;
• организационная структура завода, представленная множеством структурных подразделений (отделов, цехов, служб), иерархия которых задает отношение частичного порядка на этом множестве и формирует «дерево организационной структуры»;
• процесс производства, представленный множеством технологической и конструкторской документации на детали и агрегаты самолета, производимые и монтируемые на заводе. На практике, в программной реализации, эта сущность представлена единой заводской базой данных комплектующих самолета – «дерево элементов самолета. Все элементы базы данных, снабжены полной информацией о “маршруте” детали – от поставки или изготовления до монтажа в узлах и конечном
  изделии.

Все четыре сущности являются иерархическими структурами, т.е. частично упорядоченными множествами. Установление взаимосвязи между этими сущностями путем построения отображений соответствующих множеств позволит решать задачи анализа и повышения эффективности действующей системы качества. С позиций системной архитектуры такая базовая информационная модель – это фундамент, на котором могут быть построены автоматизированные системы управления различного уровня.

 В качестве средства формализации и описания сущностей математической модели системы был выбран язык описания иерархических структур данных — XML (Extensible Markup Language). Являясь одним из стандартных средств описания  информационных бизнес-моделей [6], XML позволяет унифицировать способ хранения и передачи данных между всеми элементами CALS-системы. Кроме того, выбор данного подхода обусловлен рядом очевидных практических преимуществ таких, как:

• гибкость в описании сложных нерегулярных структур данных;
• наличие на рынке множества программных решений для работы с XML-структурами;
• мощный алгоритмический аппарат языка XML, предоставляющий возможности разнопланового анализа данных;
• кросс-платформенность, позволяющая значительно снизить затраты на разработку и эксплуатацию системы.

По мнению зарубежных экспертов к 2005 – 2008 году мировой рынок полностью отторгнет продукцию, не снабженную электронной документацией и не обладающую средствами интегрированной логистической поддержки всех стадий жизненного цикла. Особо остро эта проблема стоит именно в отечественной авиационной промышленности, к качеству изделий которой многие иностранные заказчики предъявляют самые строгие требования, удовлетворение которых невозможно без внедрения CALS-технологий.

Литература

1. Левин А.И., Судов Е.В. CALS – предпосылки и преимущества. // Директору информационной службы. – 2002. – № 11. – C. 36
2. Александровская Л.Н., Афанасьев А.П., Лисов А.А. и др. Управление безотказностью авиационной техники на базе современных информационных технологий. // Информационные технологии. – 1997. – № 8. – С. 52
3. Грувер М., Зиммерс Э. САПР и автоматизация производства / Пер. с англ. – М.: Мир, 1987. – 528 с.
4. Афанасьев А.П. и др. Новые принципы построения и организации автоматизированной системы конструкторско-технологической подготовки производства / А.П. Афанасьев, В.И. Галкин, А.А. Лисов, Ф.И. Парамонов, А.П. Петров // Автоматизация проектирования. – 1999. – № 2. – С. 37
5. Garlan D., Perry D.E. IEEE Transactions on Software Engineering. Vol. 21, No.4, 1995, pp. 269 – 274.
6. Керстеттер Д. XML вместо EDI? // PCWEEK. – 1998. – № 23. – С. 26.