Информационно-коммуникационная система для участка испытаний датчиков лазерных гироскопов

УДК 621.3.084

ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАЦИОННАЯ СИСТЕМА

ДЛЯ УЧАСТКА ИСПЫТАНИЙ ДАТЧИКОВ ЛАЗЕРНЫХ

ГИРОСКОПОВ

Н.Е. Мерзликина, А.О. Синельников, В. Д. Голубев

Рассмотрена задача создания информационно-коммуникационной системы для участка комплексных испытаний лазерных датчиков угловой скорости с целью оптимизации процесса производства и повышения контроля над технологическими операциями. Представлены этапы разработки и результаты внедрения пилотного проекта, позволившие существенно сократить общее время и исключить ряд систематических ошибок и погрешностей, возникавших в ходе проведения технологических испытаний, а также автоматизировать и систематизировать получение и хранение данных.

Ключевые слова: информационно-коммуникационная система, датчик угловой скорости, лазерный гироскоп, участок испытаний.

Введение. Сегодня одной из главных задач ведущих промышленных предприятий является формирование инновационной информационной инфраструктуры на собственных производствах для обеспечения комплексного контроля над всеми технологическими операциями.

К одним из таких предприятий относится АО «НИИ «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха» [1]. Институт является крупнейшим в России научно-производственным центром в области оптической и квантовой электроники, обладающим передовыми базовыми технологиями и специальным оборудованием для решения множества инженерных задач. Учитывая его уникальный статус, поставленную задачу можно решить путем рассмотрения предприятия отдельными узлами и участками, на которые поэтапно, согласно производственной необходимости, возможно внедрение информационной системы в требуемом масштабе. Такой подход позволит существенно снизить затраты ресурсов, создать систему, соответствующую потребностям того или иного производственного подразделения, и облегчит внедрение специальных программных средств, обеспечивающих информационную поддержку технологического процесса.

Кроме того, в работе поставлена задача создания универсальной системы для усиления контроля над операциями и оптимизации процесса технологических испытаний (ТИ) производства датчиков лазерных гироскопов (ЛГ) [2].

В современной информатике модель компьютерной системы чаще всего рассматривается в совокупности элементов (субъектов и объектов) [3], что позволяет представлять построение информационной системы в виде проектной деятельности.

Анализ технологического процесса участка комплексных испытаний датчиков ЛГ.

Производственный процесс участка испытаний датчиков ЛГ представляет собой сочетание серийного производства, опытно-конструкторских и научно-исследовательских работ, что определяет необходимость разработки и внедрения собственной информационно-коммуникационной системы (ИКС)[4].

На рис. 1 представлена блок-схема состава рабочих мест для проведения технологических испытаний и контроля основных параметров датчиков ЛГ.

Счетчик реверсивный Терминал

Рис. 1. Блок-схема испытательного стенда лазерных датчиков

На рис. 2 отражен порядок проведения технологических испытаний датчиков ЛГ, продолжительностью 46 рабочих часов.

Рис. 2. Основные этапы технологических испытаний датчиков

В результате проведенного анализа был выявлен ряд негативных факторов различного рода, приводящих к систематическим погрешностям измерения и увеличению времени ТИ: проведение части операций вруч-

ную, расположение отдельных рабочих мест вне территории испытательного участка, передача больших объемов данных через внешнее запоминающее устройство, неэффективное использование испытательного оборудования, устаревшая база данных, дублирование информации и др.

Таким образом, необходимо разработать ИКС, которая органично впишется в сам процесс проведения испытаний датчиков ЛГ, исключит проблемы и ошибки, связанные с человеческим фактором, безопасной передачей и хранением данных, а также оптимизирует работу с полученной информацией как на начальной стадии измерения, так и на финальной стадии предоставления данных руководству. В дальнейшем правильно организованная эксплуатация ИКС должна осуществляться по принципу конвейера.

При постановке задачи было выявлено, что основной проблемой участка испытаний датчиков ЛГ является разработка уникального оборудования и методик испытаний как соответствующих потребностям серийного производства, так и удовлетворяющих требованиям проведения научных и экспериментальных работ. Следовательно, оборудование, программное обеспечение (ПО) и методики испытаний должны иметь унифицированную структуру с возможностью быстрого переключения с серийных задач на исследования.

В результате проведенного аудита [5], направленного на оценку состояния имеющейся информационной структуры участка и выработки методов достижения соответствия этого состояния потребностям производства, и полученных в результате данных были сформулированы следующие рекомендации по созданию ИКС:

1. Все измерения, проводимые вручную, необходимо автоматизировать, полностью задействовав техническое оснащение участка испытаний, для исключения ошибок и погрешностей, связанных с человеческим фактором.

2. Модернизировать существующие программы съема и обработки данных для контроля технологического процесса в режиме реального времени.

3. Организовать сервер на участке испытаний для хранения и резервного копирования данных.

4. Организовать выделенную сеть внутренней передачи данных для оптимизации ТИ и сокращения времени их обработки.

5. Внедрить в ИКС базу данных с автоматическим сбором информации для исключения дублирования данных и оптимизации процесса работы с ними.

6. Разграничить пользователям доступ к функциям системы, установив каждому пользователю меру ответственности для предотвращения несанкционированного вмешательства в работу системы и контроля работы сотрудников участка.

7. Разработать для пользователей регламент правил, организационных мер и мероприятий по работе с ИКС, для обеспечения правильности функционирования ИКС.

На рис. 3 представлена функционально-структурная схема, разработанная с учетом рекомендаций по созданию ИКС.

Рис. 3. Функционально-структурная схема ИКС

Для построения схемы был выбран функционально-структурный подход, преимуществами которого являются простота в использовании, наглядность блок-схем и диаграмм в представлении технологических процессов.

Для внедрения в производство ИКС была выбрана стратегия опытной эксплуатации «пилотного проекта». Выбор стратегии основан на возможности изолировать без ущерба для серийного производства часть рабочих мест на участке испытаний датчиков ЛГ и провести окончательную отладку работы системы на изолированном испытательном стенде [6]. Для этого было выделено два рабочих места, на которых были проведены модернизация оборудования и отладка тестовых программ, что не нарушило процесс серийного производства датчиков.

На момент написания статьи инициативной группой инженеров участка комплексных испытаний лазерных датчиков и программистов лаборатории программно-математического обеспечения успешно завершено пять этапов внедрения ИКС в производство и были проведены следующие работы:

1. Частично унифицировано испытательное оборудование.

2. Полностью унифицировано ПО на рабочих местах.

3. Создан серверный комплекс.

4. Разработана новая система хранения данных.

5. Создана единая сеть внутренней передачи данных.

6. Обеспечен полуавтоматический сбор данных при проведении климатических испытаний.

Оценка эффективности использования ИКС.

Для оценки эффективности созданной ИКС приведем некоторые статистические данные для участка испытаний датчиков ЛГ. Проанализировав анализ ТИ датчиков, был произведен расчет рабочих часов, исходя из времени, затрачиваемого на серийные и экспериментальные испытания одного датчика.

На рис. 4 представлена гистограмма соотношения рабочих часов по данным 2016 года и предполагаемая оценка эффективности использования ИКС. Участок испытаний лазерных датчиков в год вырабатывает 30000 рабочих часов, из которых серийное производство занимает 11500 часов, что соответствует 40 % от всего рабочего времени участка, в то время как на экспериментальные работы уходит 18500 рабочих часов.

35000

Соотношение рабочих часов в год

30000

20000

в о с а

чх 25000 и ч о б

а р

во 15000

вт

сче 10000

ч

о

5000

15000

экспериментальные испытания ] серийные испытания

10000

без ИКС

с ИКС

0

Рис. 4. Гистограмма оценки эффективности использования ИКС

Внедрение ИКС на участок испытаний датчиков ЛГ путем оптимизации рабочего оборудования и ПО, а также правильной эксплуатации системы позволит снизить общие затраты рабочего времени на 20 % за счет сокращения времени серийных испытаний с 46 до 40 часов и экспериментальных работ с 70 до 61 часа, что даст вероятность увеличить пропускную способность участка на 15 %. В результате на серийное производство в год будет уходить 10000 рабочих часов, а на экспериментальные работы - соответственно не более 15000.

Заключение

Результатом первого этапа внедрения и отработки основных составляющих ИКС стало: сокращение общего времени испытаний датчиков ЛГ в среднем на 10 %, внедрение унифицированного ПО с возможностью быстрого переключения с производственных задач на научно-исследовательские, получение достоверной информации в режиме реального времени, выявление отказов на ранних стадиях испытаний датчиков ЛГ с возможностью оперативного устранения и контроля ошибок в технологии производства и испытаний датчиков ЛГ.

Таким образом, была подготовлена рабочая стартовая площадка для дальнейшего развития проекта. К концу 2018 года информационная система должна быть технически реализована на новых площадях в рамках единого испытательного центра лазерных датчиков и гироскопов. Последующая информационная доработка и корректировка системы будет осуществляться на базе испытательного центра с учетом требований как датчиков ЛГ, так и приборов на их основе.

Авторы выражают благодарность М.А. Иванову, Д.А. Иванову, В.Е. Люфанову и С. А. Демидову за помощь в создании единой сети и унификации ПО участка испытаний.

Список литературы

1. Официальный сайт АО «НИИ «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха» [Электронный ресурс]. URL: https://www.polyus.info/ (дата общения: 10.03.2018).

2. Азарова В.В., Голяев Ю.Д., Савельев И.И. Кольцевые газовые лазеры с магнитооптическим управлением в лазерной гироскопии // Квантовая электроника. 2015. Т. 45. №2(512). С. 171 - 179.

3. Биктимиров М.Р., Щербаков А.Ю. Перспективные аналитические исследования в глобальных сетях: методология и технология. Казань: Казан. гос. ун-т, 2012. 72 с.

4. ГОСТ Р 52653-2006 «Информационно-коммуникационные технологии в образовании. Термины и определения», 2006.

5. Клочков М. Аудит сетевой и информационной инфраструкту-ры//Информационный бюллетень «Jet Info», №4 (143)/2005г. [Электронный ресурс]. URL: http : //www. j etinfo .ru (дата общения: 10.03.2018).

6. Мерзликина Н.Е., Синельников А.О. Разработка информационно-коммуникационной системы для испытательного участка промышленного предприятия, Инновационные информационные технологии. Сочи, 2015.

7. Инновации на основе информационных и коммуникационных технологий. 2015. Т. 1. С. 446 - 449.

Мерзликина Наталья Евгеньевна, аспирант, инж. 2-й категории, yume.atsuchi@,gmail.com, Россия, Москва, АО «НИИ «Полюс» им. М. Ф. Стельмаха»,

Синельников Антон Олегович, канд. техн. наук, нач. участка, mr.sinelnikov.a@,mail.ru, Россия, Москва, АО «НИИ «Полюс» им. М. Ф. Стельмаха»,

Голубев Валерий Денисович, техник участка, valerygolubevamail. ru, Россия, Москва, АО «НИИ «Полюс» им. М. Ф. Стельмаха»

INFORMATIONAL AND COMMUNICATIONAL SYSTEM FOR LASER RATE GYROS

BENCHMARKING LABORA TORY

N.E. Merzlikina, A.O. Sinelnikov, V.D. Golubev

In this research, the problem of developing, informational, and communicational system for laser rate gyros benchmarking laboratory providing operational control enhancing. Development steps and results of introduction of pilot project are presented, which exclude several methodical mistakes and errors appearing in benchmarking process, reducing the testing time and making data exchange and storage automatic and systemized.

Key words: Informational and communicational system, laser rate gyros, laser gyro, benchmarking laboratory.

Merzlikina Natalia Evgen 'evna, engineer 2 of the category, yume.atsuchi@,gmail. com, Russia, Moscow, POLYUS Research Institute of M.F. Stelmakh Joint Stock Company,

Sinelnikov Anton Olegovich, candidate of technical sciencesе, test laboratory chief, mr.sinelnikov.a@,mail.ru, Russia, Moscow, POLYUS Research Institute of M.F. Stelmakh Joint Stock Company,

Golubev Valery Denisovich, technician, valerygolubevamail.ru, Russia, Moscow, POLYUS Research Institute of M.F. Stelmakh Joint Stock Company