Создание базы знаний для проектирования опасных производственных объектов проектно-конструкторским отделом

УДК 004.91

Н.В. Савичева, П.Ю. Сокольчик

Пермский государственный технический университет

СОЗДАНИЕ БАЗЫ ЗНАНИЙ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОПАСНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКИМ ОТДЕЛОМ

Рассмотрена возможность повышения эффективности работы проектной организации за счет формирования и использования базы знаний, формализующей опыт экспертов проектировщиков.

Процесс проектирования является одним из начальных этапов жизненного цикла продукции. Его содержание составляет определение требований и анализ процессов и данных, что позволяет создать будущую архитектуру системы объекта и определить функциональные характеристики.

Процесс проектирования состоит из поэтапного набора событий и связанных с ним состояний и действий пользователя. При этом происходит логическое развитие конструкции от технического задания до готового решения в виде конструкторско-технологической документации. В процессе проектирования создаются проекты, которые в дальнейшем определяют тот или иной уровень качества продукции.

Разработка проектов - процесс длительный и трудоемкий, при этом значительная часть времени расходуется на поиск источников получения нужной информации. Проблема сокращения времени проектирования является достаточно актуальной и решается в настоящее время с помощью базы знаний. База знаний (БЗ) - это грамотно управляемый централизованный электронный архив программ, документов, справочников и классификаторов предприятия. Эта база предполагает набор типовых решений в среде проектирования, использование расчетных программ, стандартов, а самое главное - наработок коллег, которые могут помочь сделать проект разносторонним. За счет сокращения времени на выполнение долгих рутинных работ можно повысить трудоемкость сотрудника, который может теперь выполнять не только свою работу, но и взять на себя ряд других обязанностей.

Знания сотрудников, их опыт, формализованный в виде регламентирующих документов, обучающих программ, протоколов взаимодействия с клиентами и поставщиками и др., являются в конкурентной среде стратегическим запасом предприятия. Чтобы правильно управлять знаниями, необходимо иметь гибкий инструмент, который может быть реализован в виде базы знаний.

Цели создания разработки базы знаний:

1. Сократить время и повысить качества проектирования для опасного производства на основе повторного использования накопленных знаний и опыта, оформленных по специальным правилам в виде компьютерной базы знаний.

2. Существенно повысить производительность труда работника, за счет автоматизации проводимых операций.

3. Уменьшить вероятность ошибок в процессе проектирования и повысить качество проектов.

4. Обеспечить естественное, легкое для восприятия структурирование информации.

Процесс разработки проектно-конструкторской документации (ПКД) рассмотрен на примере проектно-конструкторского отдела (пко) ООО «ЛУКОЙЛ-ПНОС».

В результате проведенного анализа деятельности ПКО ООО «ЛУ-КОЙЛ-ПНОС» в процессе разработки проектно-конструкторской документации изучена существующая система проектирования. Выявлен недостаток системы - существующая система не дает возможности использовать конструкторских наработок инженеров-конструкторов высокой квалификации другими инженерами.

Для анализа системы проектирования ПКО и формирования базы знаний изучена система выполнения проектов. Основная задача ПКО при выполнении проекта - разработка ПКД (рис. 1).

Ресурсы ПКО Рис. 1. Главная функция ПКО

К выдаваемым бумажным документам со стороны заказчиков предъявляются требования по качеству. Как правило, эти требования соответствуют требованиям соответствующих нормативных документов (ГОСТ, ЕСКД, ЕСПД, СПДС, СНИП и т.д.).

С другой стороны, сам процесс выполнения проекта всегда состоит из некоторого набора внутренних процессов. К результатам (выходам) этих процессов также предъявляются требования по качеству. Исходят эти требования, как правило, от руководства ПКО. Таким образом, если требования по качеству ПКД, передаваемой заказчику (в конечном итоге - бумажным документам), в большинстве случаев четко определены нормативными документами, то требования по качеству результатов выполнения внутренних процессов в ПКО определить достаточно сложно.

Как правило, основными процессами выполнения проекта являются процессы выполнения различных частей проекта соответствующими секторами ПКО. Результатом каждого из этих процессов является готовая ПКД по соответствующей части проекта в электронном виде. Таким образом, электронный вид ПКД - основной вид представления проектных данных внутри ПКО.

В настоящее время в ПКО отсутствует четко определенная и документально зафиксированная последовательность процессов, однако существуют некие события, которые отделяют один этап работы над проектом от другого.

Последовательность выполнения проекта следующая:

1. Получение ТЗ от заказчика.

1.1. Получение ТЗ (заказа на выполнение проекта).

1.2. Согласование и уточнение ТЗ с заказчиком (в некоторых случаях на данном этапе происходит совместная с заказчиком разработка ТЗ).

1.3. Утверждение ТЗ.

2. Планирование работ по проекту.

2.1. Определение ведущей марки проекта.

2.2. Определение смежных марок проекта (если необходимо).

2.3. Предварительное определение крайних сроков выполнения проекта.

2.4. Определение сроков выполнения всех частей проекта и определение исполнителей.

2.5. Утверждение плана выполнения проекта и внесение его в план работы ПКО на период.

3. Выполнение ведущей марки проекта.

3.1. Ведущая марка (это основное задание, которое нужно выполнить в процессе проектирования).

3.2. Получение ТЗ.

3.3. Разработка и выдача задания на проектирование смежным секторам (если необходимо).

3.4. Разработка ПКД в электронном виде.

3.5. Передача необходимой ПКД в электронном виде смежным секторам для выполнения соответствующей части (марки) проекта (если необходимо).

3.6. Получение ПКД в бумажном виде.

3.7. Нормоконтроль ПКД в бумажном виде.

4. Выполнение смежных марок проекта.

4.1. Смежная марка проекта (это вспомогательная часть, необходимая для выполнения ведущей марки).

4.2. Получение задания на проектирование.

4.3. Разработка ПКД в электронном виде.

4.4. Проведение согласований с ведущей маркой проекта (если работа идет параллельно).

4.5. Получение ПКД в бумажном виде.

4.6. Нормоконтроль ПКД в бумажном виде.

5. Тиражирование и архивирование ПКД.

5.1. Получение ПКД в бумажном виде.

5.2. Тиражирование ПКД.

5.3. Помещение нескольких экземпляров ПКД в архив.

6. Выдача ПКД заказчику.

Анализ деятельности инженера-проектировщика выявил основные знания, необходимые для создания проектно-конструкторской документации. На основании этих знаний формируется древовидная структура принятия решений:

• Описание технологического объекта.

• База выполненных проектов.

• Нормативно-техническая база:

1) стандарты для проектирования технологических объектов (ПБ, РД, ПУЭ, СНиП);

2) стандарты предприятия;

3) система стандартов ПКО;

4) стандарты сектора.

• База типовых элементов:

1) элементы оформления: шаблоны чертежей, подшивки проекта;

2) элементы проектирования.

• База типовых решений.

• Расчетные программы.

• Справочник каталогов:

1) профессиональные книги и учебники;

2) справочная информация.

При создании ПКД при помощи БЗ все действия исполнителя описываются сценарием, в узловых точках которого он может просматривать и редактировать по своему усмотрению предлагаемые варианты решений. Одним из примеров может служить выбор форматов: /БЗ//... база типовых элементов//...элементы оформления //... подшивки //.. .формат А1 / (рис. 2).

Рис. 2. Выбор подшивки формата А1

Один из составов сведений, содержащихся в БЗ, - это типовые решения. Проектировщик следует по «дереву» принятия решения и приходит к необходимому варианту: /БЗ/. ..База типовых решений//.Вид чертежа//. функциональные схемы//.. .узел учета/(пример выбора узла учета 1 показан на рис. 3). В результате появляется необходимое решение в виде рисунка формата «^.ё’м^». Данные решения служат полезным источником как для специалистов, имеющих малый опыт работы, так и для инженера-проектировщика уровня эксперта, и позволяют минимизировать степень ошибок при выполнении проектов.

Рис. 3. Выбор типового решения

База знаний функционирует по принципу «один раз создать и многократно использовать». Она содержит сведения, необходимые для решения соответствующих задач, и остается неизменной в ходе решения задачи или меняется при переходе к решению другой задачи.

База знаний позволяет:

1) сократить время продолжительности проектирования;

2) формализовать опыт инженера-проектировщика уровня эксперта;

3) привлекать к работе инженеров, имеющих более низкую квалификацию, без снижения качества проектов.

Освоение процесса проектирования систем с использованием базы знаний и создания функциональных моделей проведем с использо-

*

ванием стандартов ГОЕБО . Контекстная диаграмма в ГОЕБ 0 приведена на рис. 4. Описание диаграммы:

Функциональный блок - база знаний.

Управление - НТД, задание на проектирование.

Вход - знания, необходимые для разработки проектно-конструкторской документации.

Выход - проектно-конструкторская документация.

Механизм - инженер-проектировщик, САПР-средства.

Рис. 4. Контекстная диаграмма в ГОЕБО «База знаний»

Более подробное описание создания ПКД при помощи БЗ приведено на рис. 5.

Создание базы знаний приведет к положительным результатам в работе проектировщика:

1) уменьшатся затраты времени на поиск информации для создания проектов, так как в БЗ будут сконцентрированы все необходимые источники;

Маклаков С.В. BPwin и ERwin. CASE - средства разработки информационных систем. М.: ДИАЛОГ МИФИ, 1999. 67 с.

Рис. 5. Декомпозиция в ГОЕБО «База знаний»

2) уменьшатся затраты на сбор, хранение и обработку информации, что приведет к снижению себестоимости проектирования и экономии капиталовложений;

3) уменьшится численность работников ПКО;

4) инженеры с малым опытом работ, на основе формализованного опыта инженеров-проектировщиков уровня эксперта, смогут качественно выполнять сложные проекты;

5) уменьшится себестоимость проектов при сохранении (или улучшения) качества и уменьшатся капиталовложения;

6) уменьшатся затраты на обучение молодых специалистов;

7) опытные работники ПКО смогут быстро работать с информацией, что приведет к увеличению количества проектов, выполняемых в календарном периоде, что в свою очередь обеспечивает ликвидацию морального износа и значительную техническую оснащенность проектируемого оборудования.

База знаний не потребует значительных капиталовложений, так как система, на основе которой будет происходить реализация базы, уже существует на предприятии. Аппаратный комплекс, программное обеспечение также уже существуют. Увеличатся затраты только на обучение персонала и администрирование базы знаний.

Получено 17.06.2009