Руководитель направления информационного обеспечения эксплуатации технических объектов АО «ИК «НЕОТЕК МАРИН», д.т.н. / профессор Гацак П.М.
Доклад на тему: Концепция и примеры решений задач интегрированной логистической поддержки наукоемких функциональных комплексов корабля
В основу концепции создания и развития средств интегрированной логистической поддержки (ИЛП) наукоемких функциональных комплексов корабля положен принцип совместного использования ИПИ-ориентированных баз данных и баз знаний, создание которых начинается на ранних этапах проектирования объекта и продолжается на всех последующих этапах его жизненного цикла.
В течение последних 15 лет указанный подход получил дальнейшее развитие и практическую реализацию при разработке и поставке бортовых комплексов информационной поддержки эксплуатации основного энергетического оборудования, обучения и тренажа личного состава, выпускаемых АО «ИК «НЕОТЕК МАРИН» для современных кораблей ВМФ РФ.
На сегодняшний день сформированы и реализуются основные положения концепции создания и развития комплексов средств ИЛП наукоемкой морской техники. Структурная схема создания специального программного обеспечения комплекса средств поддержки (КСП) представлена на рисунке 1.
Особое внимание в докладе уделяется рассмотрению технологий, применяемых при реализации КСП, в качестве инструмента управления жизненным циклом:
- рациональное сочетание глубинных экспертных знаний и интегрированной базы данных по объектам морской техники;
- использование гибридных экспертных систем (поиск неисправностей, мониторинг технического состояния);
- применение широкого спектра базовых и имитационных математических моделей и их использование в гибридных базах знаний;
- применение исходных данных трехмерного моделирования (CAD системы), предоставляемых проектантом корабля и изготовителями наукоемкого контрагентского оборудования.
Показаны основные функциональные возможности линейки программного инструментария «НЕО ЭКСПЕРТ» разработки АО «ИК «НЕОТЕК МАРИН», имеющего государственную регистрацию, позволяющего эффективно решать следующие базовые и типовые задачи интегрированной логистической поддержки наукоемкого оборудования:
- представление в интерактивном электронном виде эксплуатационной документации с использованием интерактивных 3D-моделей, схем, фото- и видеоматериалов;
- информационная поддержка обслуживающего персонала по обнаружению типовых неисправностей и способов их оперативного устранения с использованием экспертных систем;
- диагностирование технического состояния оборудования с помощью технологий гибридных экспертных систем;
- мониторинг технического состояния оборудования с накоплением и автоматизированным анализом собранных данных;
- автоматизированное построение альтернативных планов технического обслуживания по фактическому состоянию;
- визуализация процедур технического обслуживания с использованием технологий 3D-моделирования, активного использования фото-, аудио- и видеоматериалов;
- обучение обслуживающего персонала составу, устройству и алгоритмам функционирования изделий, правилам их эксплуатации и регламентного обслуживания с реализацией компьютерных обучающих программ;
- автоматизированное тестирование личного состава на предмет допуска к использованию оборудования;
- тренаж обслуживающего персонала по использованию оборудования в нормальных и аварийных ситуациях;
- прогнозирование эксплуатационных характеристик пропульсивного комплекса на этапах проектирования и создания корабля на основе математических моделей, разработанных с учетом конструктивных особенностей конкретного корабля и основных элементов ЭУ;
- информационная поддержка выбора допустимых и рациональных режимов использования ЭУ по расходу топлива и ресурса;
- сбор и анализ статистики надежности наукоемкого оборудования в процессе эксплуатации;
- оценка эффективности эксплуатации оборудования, расходования ресурса и топливоиспользования.
Рисунок 1 – Структурная схема разработки специального программного обеспечения комплекса средств ИЛП наукоемких функциональных комплексов
Рассмотрены примеры использования комплекса имитационных математических моделей при решении задач мониторинга ТС, определения предельно-допустимых режимов использования ГЭУ, выбора рациональных режимов расходования топлива и ресурса в заданных условиях эксплуатации.
Отмечается, что рациональным принципом прикладного использования 3D-моделей в целях решения эксплуатационных задач является минимизация затрат путем использования и обработки исходных данных трехмерного моделирования, выполненных конструкторскими бюро и производителями морской техники на этапах проектирования объектов с помощью CAD-систем (Tribon, Solid Edge, Cortona3D, КОМПАС-3D и др.).
В зависимости от поставленных задач исходные файлы трехмерного моделирования с помощью собственного программного инструментария (НЕО ЭКСПЕРТ.3Д-аниматор) трансформируются в интерактивные 3D-сборки с заданной детализацией; разрабатываются 3D-анимации операций технического обслуживания. Для изучения систем корабля и типовых вариантов их использования создаются программные модули отображения интерактивных виртуальных отсеков (НЕО ЭКСПЕРТ.Виртуальная реальность).
Подчеркивается, что обязательным условием решения сложных прикладных задач является использование трехмерных моделей совместно с базами эксплуатационных данных и знаний конкретной прикладной области (имитационные и математические модели, экспертные системы, компьютерные имитаторы ТС и др.).
Приводятся примеры реализации бортовых комплексов информационной поддержки эксплуатации энергетического оборудования, обучения и тренажа личного состава кораблей ВМФ.
Предлагается повысить эффективность принятой системы интерактивной электронной документации для кораблей ВМФ за счет перехода к сбалансированному сочетанию интерактивных электронных технических руководств (ИЭТР) I-III классов с ИЭТР IV-V классов для наиболее сложного и эксплуатационно-значимого оборудования, построенных на базе данных и экспертных знаний специалистов по эксплуатации, с реализацией на береговых и бортовых аппаратно-программных комплексах ИЛП. Такой подход обеспечивает полноту решения всего спектра задач ИЛП согласно ГОСТ 53393 в рамках всей информационной системы ИЛП.
Показана эффективность (по критерию «цена-качество») многоцелевого использования интегрированных баз данных и знаний при переходе от бортовых систем к созданию береговых комплексов средств поддержки, обучения и тренажа личного состава. Пример реализованной структурной схемы взаимодействия корабельных и береговых КСП представлен на рисунке 2.
Системный подход к созданию средств ИЛП предусматривает:
- рациональное сочетание береговых и бортовых средств поддержки многоцелевого назначения;
- информационную поддержку технического обслуживания по фактическому состоянию с применением переносных диагностических аппаратно-программных средств (ПДК) на основе СПО периодического мониторинга ТС и предупреждения внезапных отказов;
- возможность однонаправленной связи переносных бортовых средств информационной поддержки с КСУ ТС для получения информации о состоянии ТС и основных параметрах их функционирования, значимых для обеспечения эксплуатации;
- обеспечение требований по специальной подготовке личного состава ЭМБЧ в береговых тренажерных центрах соединений и непосредственно на борту корабля с помощью бортовых комплексов информационной поддержки эксплуатации (ИПЭ) ТС, обучения и тренажа личного состава.
Рисунок 2 – Структурная схема взаимодействия корабельных и береговых КСП
В заключительной части доклада сформулированы основные проблемные вопросы совершенствования комплекса средств поддержки в рамках развития предлагаемой концепции.
Предложено сосредоточить усилия на следующих направлениях:
- Развитие информационной системы ИЛП при использовании научно-технического потенциала и кооперации предприятий-поставщиков наукоемкого оборудования, предприятий-разработчиков информационных систем ИЛП (интеграторов) и эксплуатирующих организаций.
- Внедрение дифференцированного подхода к определению оптимальных классов ИЭТР для всей номенклатуры корабельных технических средств с учетом их эксплуатационной значимости.
- Организация систематического всестороннего анализа эффективности применения информационных систем ИЛП, функционирующих на кораблях ВМФ, для выработки предложений по их совершенствованию.
- Продолжение работ по созданию баз данных анализа логистической поддержки (БД АЛП), которые базируются на единых информационных принципах взаимодействия БД АЛП предприятий, поставляющих контрагентское оборудование и интегрированных баз данных и знаний бортовых средств поддержки ИЛП проектируемых, строящихся и находящихся в эксплуатации кораблей.
- Использование результатов анализа видов и последствий отказов наукоемкого оборудования, выполняемого предприятиями-изготовителями на этапах проектирования при решении задач интегрированной логистической поддержки.
- Организация совместных работ производителей оборудования и информационных интеграторов для логистической поддержки процессов сервисного технического обслуживания и ремонта наукоемкого корабельного оборудования.