Диалоговая информационная система разработки текстовой конструкторской документации

УДК 621.001.57

А. Ю. Репин, Л. Р. Фионова, И. Г. Епишин

ДИАЛОГОВАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА РАЗРАБОТКИ ТЕКСТОВОЙ КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

Аннотация. Рассматривается диалоговая информационная система, являющаяся частью интегрированной информационной среды производственного предприятия и предназначенная для разработки текстовой конструкторской документации на специализированное технологическое оборудование. Приведены структура и основные функции системы.

Ключевые слова: рабочая конструкторская документация, информационная поддержка, автоматизированное составление текста, требования безопасности, критичность, риск.

Abstract. The article considers interactive information system being a component of industrial enterprise integrated information environment. The system is intended for development of technical documentation for special-purpose process equipment.

The athors also describe system’s structure and functionality.

Key words: design documentation, data support, computer-aided text generation, safety specification, criticality, hazard.

Введение

Разработка образцов технологического оборудования для опасных производств (далее изделия) характеризуется жесткими требованиями и высокой ответственностью за качество изделий. При этом разработчики сталкиваются с такими проблемами, как:

- сжатые сроки разработки;

- отсутствие типовых проектов;

- отсутствие развернутых требований технического задания;

- недостаточность требований нормативных документов;

- отсутствие возможности проведения испытаний изделия в полном объеме (как правило, испытания проводятся только для составных частей, а испытания на воздействие специальных факторов исключаются);

- ограниченность ресурсов при пуске-наладке изделия.

В данных условиях исключительную ответственность приобретают этапы проектирования и разработки рабочей конструкторской документации на изделие (РКД). Разработка конструкторской документации должна проводиться оперативно и на высоком техническом уровне, так как длительное согласование и последующие изменения РКД недопустимы.

Как заказчики, так и исполнители заказов едины во мнении, что для эффективного решения существующих проблем принципиально необходимы CALS-методологии и технологии.

В настоящей работе рассматривается диалоговая информационная система (ДИС), предназначенная для автоматизированной разработки следующих текстовых конструкторских документов: расчет (РР); программа и методика испытаний (ПМ); инструкция по монтажу, пуску, регулированию и обкатке (ИМ); руководство по эксплуатации (РЭ) (далее документы).

Документы оформляются в соответствии со стандартами ЕСКД [1, 2], общие характеристики документов приведены в табл. 1.

Таблица 1

Общие характеристики текстовых конструкторских документов

Вид документа Определение и назначение документа Основные разделы документа. Объекты документирования Общие требования к документированию

1 2 3 4

РР Документ, содержащий расчетные данные, необходимые для уточнения требования к конструкции изделия, подтверждения соответствия конструкции требованиям ТЗ Входные данные. Постановка задачи расчета. Математические модели и методы расчета. Промежуточные результаты. Выходные данные Обоснование адекватности математических моделей и области их применения. Обеспечение достоверности и прослеживав мости результатов расчета. Полнота и адекватность документирования расчета

ПМ Документ, содержащий сведения, необходимые для обеспечения организации, проведения и документирования испытаний, подтверждения соответствия изделия и его готовности к поставке Цели; общие требования к условиям, обеспечению и проведению испытаний; требования безопасности; определяемые показатели и точность их измерения; режимы испытаний изделия; методы испытаний и измерений (методика); отчетность (в соответствии с ГОСТ 2.106) [11 Полнота и адекватность документирования требований к процессам испытаний. Полнота и адекватность документирования организационного, технического и метрологического видов обеспечения процессов испытаний. Обоснование эффективности процессов

ИМ Документ, содержащий сведения, необходимые для выполнения монтажа, наладки, пуска, регулирования, обкатки и сдачи изделия и его составных частей в эксплуатацию на месте его применения Цели, общие указания; меры безопасности; процессы: подготовка изделия к монтажу и стыковке; монтаж; наладка, стыковка и испытания; пуск; регулирование; комплексная проверка; обкатка; сдача смонтированного и состыкованного изделия в эксплуатацию (в соответствии с ГОСТ 2.610) [2] Полнота и адекватность документирования требований к процессам монтажа, наладки, пуска, регулировки, обкатки и сдачи изделия. Полнота и адекватность документирования организационного, технического и метрологического видов обеспечения. Обоснование эффективности процессов

№ 1 (17), 2011 Технические науки. Информатика, вычислительная техника

ю

а\

Окончание табл. 1

1 2 3 4

РЭ Документ, содержащий сведения, необходимые для обеспечения безопасной эксплуатации изделия в течение заданного срока Цели, общие указания, меры безопасности, описание конструкции и работы изделия, правила использования изделия по назначению, требования к техническому обслуживанию, хранению, транспортированию и утилизации (в соответствии с ГОСТ 2.610) Полнота и адекватность документирования требований к процессам эксплуатации, технического обслуживания, хранению, транспортированию и утилизации. Полнота и адекватность документирования организационного, техштаеского и метрологического видов обеспечения

Известия высших учебных заведений. Поволжский регион

Разработка и внедрение ДИС преследует следующие цели:

- обеспечение системности, комплексности, полноты, адекватности и эффективности документированных требований к процессам жизненного цикла изделия (ЖЦИ), что в целом обеспечивает приемлемые риски разработки [3];

- сокращение сроков разработки и актуализации текстовой конструкторской документации;

- обучение и повышение квалификации персонала.

Методическое и программное обеспечение ДИС направлено на реализацию экспертной технологии разработки документов по критерию допустимой критичности, соответствующей допустимому риску изделия [4].

1. Информационная поддержка построения модели риска изделия

Построению модели риска изделия предшествует разработка функциональных и информационных моделей процессов ЖЦИ «какими они должны быть». Разработка осуществляется с применением инструментария BPwin.

Модель рисков изделия строится в соответствии с определением структуры его критичности [4]:

R = 2C}, С} = £j C}j = £j

i j k

где С}1, Cj, Cj1 - значения критичности элементов I, II и III уровней соответственно.

К элементам I уровня относят отдельные инциденты, возможные при эксплуатации изделия. С целью оценивания критичностей инцидентов С} предусмотрена возможность подключения к программному комплексу HAZARD 3.0 [5].

К элементам II уровня относят возможные:

- опасности изделия (опасные состояния, несоответствия, отказы составных частей (СЧ), узлов изделия, их соединений (стыковок), деталей);

- опасности средств локализации инцидентов (несоответствия, отказы средств защиты);

- опасности мониторинга и управления (несоответствия, ошибки мониторинга и регулирования, отказы исполнительных механизмов и средств управления);

- несоответствия, ошибки технического обслуживания.

К элементам III уровня относят возможные несоответствия, ошибки этапов жизненного цикла изделия: проектирования, изготовления, технического контроля, испытаний, монтажа, наладки, регулировки, пуска, обкатки, эксплуатации и ремонта.

В качестве непосредственных причин данного уровня рассматривают неадекватные данные, отсутствие требований, когда они необходимы, а также неадекватные требования РКД. В свою очередь данные причины разделяют на четыре классификационные группы:

a) причины, обусловливающие опасности, несоответствия и дефекты конструкции изделия;

b) причины, обусловливающие неадекватность доказательств соответствия изделия на этапах его жизненного цикла;

с) причины, обусловливающие неадекватность ресурсов по обеспечению эффективной и безопасной эксплуатации изделия;

С) причины, обусловливающие неадекватность процедур по выполнению этапов жизненного цикла изделия.

Следует отметить, что недостатки, ошибки документов РР, ПМ, ИМ, РЭ являются большей частью причин, отнесенных к группам Ь, с, С.

При разработке документов их критичность в соответствии с (1) структурно связывается с приемлемым риском изделия.

Информационная поддержка ДИС при построении модели рисков изделия заключается:

- в автоматизированном классифицировании разрабатываемого изделия как технологического оборудования;

- в идентификации методов и средств обеспечения и управления изделием при эксплуатации;

- в идентификации возможных инцидентов и опасностей конструкции изделия;

- в автоматизированном классифицировании причинно-следственных связей опасностей;

- в идентификации возможных несоответствий, ошибок при документировании процессов (процедур) технического контроля, испытаний, пусконаладочных работ, обкатки и эксплуатации изделия;

- в информационном поиске данных об изделиях-аналогах и соответствующих документах РР, ПМ, ИМ, РЭ.

Таким образом, информационная поддержка ДИС направлена на обеспечение соответствующей информационной среды и достаточной полноты входных данных для разработки документов по критерию приемлемой критичности.

2. Структурирование содержания разрабатываемого пакета документов

Основными задачами ДИС при структурировании являются:

1) информационная поддержка в части регламентирования подготовки полного набора входных данных об объектах документирования и требований к разработке документов;

2) автоматизация разработки:

- дерева целей документирования на уровне отдельных разделов документов;

- структур (содержаний) отдельных разделов документов в соответствии с деревом целей и требованиями нормативных документов;

3) декомпозиция информационной модели рисков изделия в соответствии с разделами документов, охватывающая группы причин Ь, с, с;

4) формирование структуры и классифицирование структурных элементов отдельных разделов разрабатываемых документов;

5) идентификация информационных связей (входов и выходов) отдельных разделов и документов в целом;

6) формальный анализ соответствия структуры на уровне содержаний и информационных связей пакета документов требованиям системности, комплексности, адекватности, отсутствия дублирования;

7) автоматическое составление перечней возможных критических недостатков, несоответствий, ошибок отдельных разделов и документов в целом; выработка рекомендаций по их предупреждению.

3. Информационная подготовка и построение информационных моделей объектов документирования

Информационная подготовка предусматривает сбор и систематизацию данных (в соответствии с результатами структурирования), полно и системно характеризующих объекты документирования соответствующих разделов документов.

Информационные модели разделов проектов документов оформляются в виде специально разработанных информационных карт, предназначенных для последующего формального составления текстов и анализа документов на соответствие. Автоматический выбор формы той или иной информационной карты осуществляется из специально разработанной библиотеки форм карт по следующим характеристическим признакам:

- наименование документа и его раздела;

- классификационные признаки изделия;

- объекты документирования в соответствии с разделом и классификационными признаками изделия (согласно ГОСТ 2.106, ГОСТ 2.610);

- требования нормативных документов к объектам документирования;

- дополнительные характеристики, определяемые результатами функционального и информационного моделирования процессов жизненного цикла изделия, результаты структурирования и информационной подготовки разработки документов (данные о морфологических и структурных моделях объектов документирования).

4. Автоматизированное создание отдельных документов

Данный этап предусматривает выполнение ДИС следующих функций разработки документа:

- регламентирование порядка разработки, оформления текстового документа с выдачей разработчику запросов (требований) по предоставлению полного набора входных данных для каждого раздела (если необходимо);

- информационная поддержка составления текстов отдельных структурных элементов разрабатываемого документа; поддержка заключается в информационном поиске и предоставлении разработчику фрагментов-аналогов ранее разработанных образцов текстовых документов в соответствии с результатами классифицирования структурных элементов с указаниями о возможности их использования (частичное или полное);

- автоматизированное составление текста директивных процедур в соответствии с входными данными - информационными моделями процессов жизненного цикла изделия; при этом ДИС выполняет функции САПР технологических процессов;

- анализ и уточнение информационных связей составленных текстов разделов документа.

В процессе разработки документа осуществляется автоматическая проверка и анализ проектов документов на соответствие требованиям системности, комплексности, полноты, адекватности и эффективности достижения целей документирования.

На основании результатов предыдущих этапов (информационного моделирования критичности изделия и структурирования пакета документов) ДИС автоматически проводит:

- автоматизированное классифицирование разработанных текстовых разделов документов;

- автоматическое формирование (согласно результатам классифицирования) комплексов характеристических признаков текстовых разделов документов, выбор соответствующих алгоритмов проверки;

- автоматическую (формальную) проверку текстовых разделов документов с целью выявления возможных недостатков, несоответствий, ошибок;

- идентификацию и формирование списков выявленных недостатков, несоответствий, ошибок для каждого раздела проекта документа; списки формируются на основании принятой классификации групп Ь, с, d.

Далее комплексы характеристических признаков и списки несоответствий, ошибок текстовых разделов документов анализируются и уточняются разработчиком документов. Установленные в результате анализа недостатки, несоответствия, ошибки устраняются в процессе доработки документов без участия ДИС.

5. Анализ и оценивание критичности проектов документов

Анализ и оценивание осуществляются с применением нечетких моделей системности, комплексности, полноты, адекватности и эффективности документированных требований РР, ПМ, ИМ, РЭ.

Критичность отдельных разделов документов, документов и пакета документов в целом оценивается в соответствии с результатами заполнения информационных карт документов в процессе информационной подготовки.

При оценивании ДИС:

- регламентирует процедуру нечеткого оценивания;

- осуществляет информационную поддержку и дает рекомендации при построении функций принадлежности информационных карт документов таким показателям документов, как полнота, адекватность и эффективность;

- выполняет автоматически фаззификацию, нечеткий вывод, дефаззи-фикацию и, в конечном итоге, оценивание критичности каждого структурного элемента разрабатываемого документа.

Результатами оценивания являются оценки эффективности и критичности требований документов РР, ПМ, ИМ, РЭ. Качество разработанных документов считается удовлетворительным, если оценки их критичности не превышают установленную предельно допустимую величину (приемлемую критичность). Если оценки критичности отдельных структурных элементов неудовлетворительны, то соответствующие документы повторно и целенаправленно дорабатываются.

На рис. 1 приведена концептуальная информационная модель разработки документов. ДИС включает:

- базу знаний (БЗ);

- базы данных с системой управления (СУБД);

- модуль управления разработкой документов;

- специализированные модули разработки документа определенного вида (РР, ПМ, ИМ, РЭ);

- модуль анализа проектов документов;

- модуль импорта, осуществляющий информационное взаимодействие с ріш: Лоцман;

- модуль подготовки информации;

- справочники, включающие нормативную базу и каталоги изделий.

СредстЬа разработки

Документ

Разработчик

п

Разработка срєдстдаїи

Оболочка ЗС

База данных документов и шаблонов

[родства разработки и сопровождения конструкторских документов

Модуль подготовки информации

-Модуль управленая разработкой документа

импорта

Справочника

специализированные модули разработки специализированного документа

специализированная База данных

Базы знаний Iвключая базу нечетких знанииI

Подсистема

Модуль анализа проектов документов

База данныхзлектронных копий документов предприятия

Модуль приобретения знании

К—^ "

Архов БВ

'Исходные данные для последующего анализа

Программы структурнологического моде парования

' Документ

Рис. 1. Информационная модель разработки документов

Модуль управления разработкой документов объединяет специализированные модули в одну подсистему и хранит данные, используемые всеми специализированными модулями.

Специализированные модули функционируют как отдельные программные приложения, предназначенные в основном для извлечения конкретных данных из баз знаний. Они могут работать как в режиме разработки пакета документов, так и в автономном режиме (разработка соответствующего документа или его раздела).

Анализ развития интеллектуальных систем поддержки указывает на необходимость гибкой системы накопления знаний. Локальные информационные базы знаний не могут обеспечить достаточно оперативный и гибкий поиск решений, а также не могут выходить за рамки своей компетентности. Постоянное добавление знаний в процессе эксплуатации ДИС решает эту проблему. С этой целью разрабатывается автоматизированная подсистема сбора информации.

Оболочка ДИС используется в качестве интеллектуального посредника и выполняет следующие функции:

- настраивает комплекс программных приложений на решение определенных задач разработки и анализа;

- поддерживает взаимодействие пользователя с базой знаний;

- организует удобный диалог системы с пользователем, «ведет» его по этапам сбора - анализа данных и информации;

- осуществляет моделирование возможных ситуаций и обеспечивает поддержку при поиске оптимального решения задач.

Оболочка ДИС обеспечивает:

- предварительный анализ обрабатываемых данных об объектах документирования (по заданным алгоритмам);

- исключение ошибочных записей или суждений;

- предоставление данных для дальнейшего анализа в удобной форме.

Для уточнения суждений или данных могут быть использованы методы

математической статистики, алгоритмы классифицирования (идентификации).

Анализ проводится в диалоговом режиме пользователя путем заполнения специальных форм или выбора требуемой информации из таблиц, входящих базу данных ДИС.

Оболочка ДИС предусматривает возможность автоматизированного расширения и систематизации знаний базы знаний и, следовательно, круга решаемых задач.

Основой программы-оболочки служит разработанный на языке программирования Бе1рЫ 7 модуль взаимодействия разных подпрограмм, он обеспечивает выполнение следующих функций:

- обеспечение взаимодействия с РЬМ Лоцман;

- работа с файлом проекта документа (файл, содержащий информацию о содержании документа, его каркас);

- обеспечение взаимодействия пользователя с ДИС (интерфейс);

- обеспечение взаимодействия между модулями системы;

- ведение разработок документов;

- классифицирование разработок с целью использования новых знаний.

База знаний ДИС представляет собой многоуровневую структуру, каждое поле которой объединяет накопленный опыт по характеристикам объектов документирования. Все поля баз знаний независимы, но связаны между собой общей структурой для формирования выводов и решений.

Специализированные базы данных содержат фиксированные информационные элементы, используемые при разработке документа (таблицы, перечни, константы и т. д.).

Данные об объектах документирования определяются и фиксируются путем заполнения полей в экранных формах или выбора характерных признаков в соответствующих таблицах базы данных. Уточнение данных проводится по результатам анализа влияния их изменений, результаты фиксируются по окончании диалога с пользователем.

Заключительный анализ данных и формирование выводов проводятся в автоматическом режиме без участия пользователя. Результаты анализа и выводы заносятся в базу данных и подключаются к базе решений для корректировки и внесения необходимых поправок.

Справочная информация вызывается в автоматизированном режиме (контекстная справка) или через справочный аппарат ДИС.

ДИС интегрирована в информационную среду предприятия и используется как навигатор в информационной среде предприятия. Она имеет доступ к электронному архиву предприятия (доступ к различным документам осуществляет по названиям (обозначениям), первым цифрам децимального номера или по маркерам, прописываемым пользователем).

ДИС имеет интегрированную среду разработки отчетов Ра81Яеро11, что позволяет сохранять и открывать документы в формате .ф3 с возможностью импорта в разные офисные продукты.

Заключение

В настоящее время ДИС реализована в виде модуля интегрированной информационной системы РЬМ:ЛОЦМАН предприятия ОАО НПП «Хим-маш-Старт и выполняет функции информационной поддержки и структурирования при разработке документов РР, ПМ, ИМ, РЭ.

ДИС ориентирована на инженеров-конструкторов, специалистов ОТК и службы качества. Применение системы информационной поддержки дает предприятию возможность оперативно и качественно выполнять большой объем заказов на разработку комплексов технологического оборудования для опасных химических производств.

Список литературы

1. ГОСТ 2.106-96 «ЕСКД. Текстовые документы». ВНИИНМАШ Госстандарта России. - М., 1996. - 39 с.

2. ГОСТ 2.610-2006 «ЕСКД. Правила выполнения эксплуатационных документов». ВНИИНМАШ Госстандарта России. - М., 1996. - 37 с.

3. РД 033-418-01 «Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов». Нормативный документ Росгортехнадзора России.

4. Епишин, И. Г. Экспертная технология управления риском при проектировании и разработке оборудования для опасных производств / И. Г. Епишин, С. М. Жмуркин, В. О. Трилисский // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. - 2007. - № 1. - С. 193-202.

5. Белов, П. Г. Экспертная система оценки риска промышленных аварий и оптимизации мер безопасности на опасных производственных объектах / П. Г. Белов, А. И. Гражданкин, А. А. Федоров // Промышленная безопасность : материалы научного 15-го семинара. - М., 2008. - иКЬ: http://safety.moy.su/load/13

Репин Андрей Юрьевич

аспирант, Пензенский государственный университет

E-mail: ASAPR-snegovik@mail.ru

Фионова Людмила Римовна

доктор технических наук, профессор, декан факультета вычислительной техники, Пензенский государственный университет

E-mail: inoup@pnzgu.ru

Епишин Игорь Георгиевич

кандидат технических наук, доцент, начальник научно-исследовательской лаборатории, ОАО НПП «Химмаш-Старт»

E-mail: epishin.igor@yandex.ru

Repin Andrey Yuryevich

Postgraduate student, Penza State University

Fionova Lyudmila Rimovna Doctor of engineering sciences, professor, dean of the faculty of computer engineering, Penza State University

Epishin Igor Georgievich Candidate of engineering sciences, associate professor, head of research laboratory, Research Institute “Khimmash-Start” plc.

УДК 621.001.57 Репин, А. Ю.

Диалоговая информационная система разработки текстовой конструкторской документации / А. Ю. Репин, Л. Р. Фионова, И. Г. Епишин // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. - 2011. - № 1 (17). - С. 24-34.