Информационное обеспечение процессов принятия решений при управлении техническим обслуживанием судов с учетом реализации информационных технологий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат технических наук Остапчук, Виталий Георгиевич

• Остапчук, Виталий Георгиевич
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Остапчук, Виталий Георгиевич

Введение. Состояние проблемы и задачи исследования

Глава 1 Анализ возможностей ИПИ-технологий и опыта их применения в системах управления техническим обслуживанием судов

1.1 Концепция ИЛИ.

1.2 Применение специальных программных средств в ИПИ-технологиях

1.3 Интегрированная логистическая поддержка жизненного цикла судов флота

Глава 2. Информационное обеспечение интегрированной логистической поддержки системы технического обслуживания на судах флота

2.1 Характеристика судна и средств его технического обеспечения как объектов логистической поддержки.

2.2 Назначение интегрированной логистичской поддержки судов.

2.3 Информационное обеспечение создания и поддержки информационной модели судна

2.4 Типовая функциональная модель процессов эксплуатации и ремонта судов

2.5 Задачи АСУ СТО ЭМС

Глава 3. Моделирование процессов функционирования АСУ СТО ЭМС на основе структурных матриц.

3.1 Системная структуризация процессов технического обеспечения группы судов флота

3.2 Организация структуры управления в ЭМС группы судов флота

3.3 Разработка структурной матрицы для описания процессов управления в органах ЭМС группы судов флота.

3.4 Математическая модель функционирования системы органов ЭМС группы судов флота.

3.5 Алгоритм распределения ресурсов при создании системы технического обеспечения ЭМС группы судов флота

Глава 4 Программно-методическое обеспечение функционирования

АСУ СТО ЭМС

4.1 Программно-методические средства АСУ СТО ЭМС

4.2 Состав базовых средств интегрированной информационной среды

4.3 Электронные информационные модели в российском кораблестроении.

4.4 ИЭТР как составная часть интегрированной логистической поддержки

4.5 Развитие АСУ СТО ЭМС как составной части ИЛП 128 Заключение 132 Список литературы 133 Приложение А 141 Приложение Б 145 Приложение В

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АРМ - автоматизированное рабочее место;

АСУ - автоматизированная система управления;

БТИ - база технического имущества;

ВП - вычислительный пункт;

ВЦ - вычислительный центр;

ДМ - драгметаллы;

ЖЦ - жизненный цикл;

ЗИП - запасные части, инструменты и приспособления;

ЕИП - единое информационное пространство;

ИИС - интегрированная информационная среда;

ИЛП - интегрированная логистическая поддержка;

ИО - информационные объекты;

ИЛИ - информационная поддержка изделий;

ИМС - информационная модель судна;

ИЭТР - интерактивное электронное техническое руководство;

ЛВС - локальная вычислительная сеть;

ЛА - логистический анализ;

МО РФ - Министерство Обороны Российской Федерации;

МС - материальные средства;

МТО - материально-техническое обеспечение;

НИР - научно-исследовательская работа;

ОКР - опытно-конструкторская работа;

ОУ и ОК - операционно-учетный отдел и отдел комплектования;

СМ - структурная матрица;

СТО - система технического обеспечения

ТО и Р - техническое обслуживание и ремонт;

ТУ - техническое управление;

ТиШИ - техническое, шкиперское и аварийно-спасательное имущество; ТХ - технические характеристики;

ЧФ - Черноморский флот;

ФНН - Федеральный номенклатурный номер;

ЭМС - электромеханические силы; ЭК - электронный каталог;

Введение. Состояние проблемы и задачи исследования

Современное судно представляет собой сложную многофункциональную систему. В проектировании, строительстве, эксплуатации и ремонте судов участвуют до 1000 предприятий и организаций промышленности, а количество контрактов на проведение этих работ нередко достигает 3 тысяч. Жизненный цикл судна может составлять десятки лет. А цикл непрерывного использования доходит до нескольких месяцев.

Высокая стоимость создания судов и не менее высокая стоимость владения ими заставляет проводить всесторонние научно-технические исследования по поиску путей снижения затрат на всех стадиях жизненного цикла - от исследовательского проектирования до эксплуатации, ремонта и утилизации.

Решающую роль в обеспечении надежности и эффективности использования судов играет система технического обслуживания и ремонта (СТО и Р). Несбалансированность кораблестроения и развития средств ТО и Р непосредственно отразилась на надежности судов, затратах на их содержании и эффективности флота в целом. Продолжительность различных видов ТО и Р может в несколько раз превышать проектные значения, увеличивается число отказов судовой техники, вынужденно продлеваются межремонтные периоды, что связано уже с повышенным риском возникновения аварийных ситуаций. Неудовлетворительные методы планирования объема и плана поставок ЗИП, отсутствие достоверной информации о техническом состоянии и фактическом наличии комплектующих изделий на суднах и в пунктах базирования, приводят к тому, что поступающие на флот комплекты ЗИП по одним позициям избыточны, а по другим не включают действительно необходимые изделия. Отсутствует система информационного обеспечения надежности, задача которой - сбор и анализ данных по техническому состоянию судов и судового оборудования, отказам, режимам использования и условиям эксплуатации, выработка мер по обеспечению надежности. По этой причине флот и промышленность не имеют возможности достоверной оценки фактического уровня надежности и принятия адекватных мер по его повышению, а флот -эффективного управления имеющимися ресурсами.

В течение же срока службы судов управление системой их ТО и Р должно строиться исходя из стоящих перед флотом задач, фактического технического состояния судов и комплектующего оборудования, располагаемых материальных и финансовых ресурсов, анализа опыта эксплуатации. При решении этих задач, следует исходить из минимизации суммарной стоимости затрат на создание, эксплуатацию, ремонт, утилизацию судов при обеспечении эффективности использования судов флота.

Одной из базовых компонент современных систем управления промышленными объектами является концепция и технология информационной поддержки изделий на всех стадиях жизненного цикла (ИПИ). Сегодня технологии ИЛИ - это совокупность отлаженных и апробированных в ряде зарубежных стран (прежде всего НАТО) технологических процедур, реализующих системный подход к организации жизненного цикла образцов вооружения и военной техники [1]. Эта концепция основана на использовании единого информационного пространства (интегрированной информационной среды) и предусматривает единообразные способы информационного взаимодействия всех участников этого цикла: заказчиков продукции, поставщиков (изготовителей), эксплуатирующих и ремонтных организаций. ИПИ базируется на международных стандартах, регламентирующих правила указанного взаимодействия преимущественно посредством электронного обмена данными.

Ключевым принципом ИПИ является интегрированная логистическая поддержка жизненного цикла изделий (ИЛП). Ее основной целью является снижение полной стоимости всех этапов жизненного цикла изделий.

Необходимым условием реализации логистической поддержки судов является наличие полной и достоверной информации о техническом состоянии судовой техники, о её изменении в течение всего срока службы, о режимах использования, условиях эксплуатации, принятых мерах по восстановлению работоспособности, техническом обслуживании и ремонтах. Техническое состояние судовой техники, реальный уровень ее надежности - это результат совместной деятельности всех организаций, участвующих в создании, эксплуатации и ремонте судов, их оборудования, комплектующих изделий и материалов. Поэтому для обеспечения логистической поддержки судов является актуальным создание единой для флота и промышленности системы информационного обеспечения всех стадий жизненного цикла судовой техники - интегрированной информационной среды (ИИС).

Субъектами этой системы должны быть все предприятия и организации флота и промышленности, осуществляющие проектирование, строительство, эксплуатацию и ремонт судов, судовых систем и оборудования, выполняющие анализ достигнутого уровня надежности, вырабатывающие мероприятия по его повышению и оценивающие эффективность этих мероприятий.

Исходя из вышесказанного, объем научных исследований по совершенствованию и внедрению информационных технологий, проектных и объектно-ориентированных структурных решений, а также организационно-практических - мероприятий по совершенствованию системы технического обеспечения флота и в частности на уровне группы судов флота в целях повышения её эффективности представляется и выступает как научно-техническая задача, имеющая большое организационное и технически перспективное значение, цель решения которой может быть сформулирована следующим образом.

Цель исследования:

Повышение эффективности системы технического обеспечения судов за счет совершенствования системы управления электромеханических служб (ЭМС) группы судов флота на основе использования новых информационных технологий.

Центральным ядром этой научно-технической задачи является развитие (совершенствование) способов решений для системного анализа деятельности ЭМС группы судов флота, моделирование процессов системы технического

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Информационное обеспечение процессов принятия решений при управлении техническим обслуживанием судов с учетом реализации информационных технологий»

Направление исследований: совершенствование методов анализа и принятия решений в деятельности ЭМС группы судов флота и их развитием с учетом ИПИ-технологий.

Область исследований:

- организационное и информационное обеспечение автоматизированных систем управления ЭМС группы судов флота в целях повышения эффективности их деятельности;

- определение структуры и необходимых средств, для обеспечения развития автоматизированных систем управления ЭМС группы судов флота;

- формирование базы данных и базы знаний для принятия решений по повышению эффективности деятельности ЭМС группы судов флота;

Объектом исследования являются органы ЭМС группы судов флота.

Предметом исследования является организация и информационное обеспечение процессов в СТО ЭМС группы судов флота с учетом реализации концептуальных и математических моделей для описания процессов функционирования СТО ЭМС группы судов флота

Методы исследования. Методической основой и общетеоретической базой исследования являются принципы системного анализа процесса формального описания структуры и функционирования органов ЭМС группы судов флота, а также инженерные методы и экспертные оценки, использующие обобщение опыта управления и развития методов эксплуатации судов флота. Теоретической основой развития и повышения эффективности органов снабжения и структур их реализации являются системология, теория принятия решений, методы теории оптимального управления, теории алгоритмов, теории баз данных, теории классификации, цифрового моделирования и др.

Научные задачи исследований:

1. Анализ возможностей ИПИ-технологий и опыта их применения в системах управления техническим обслуживанием судов.

2. Построение математической модели процессов системы технического обеспечения ЭМС группы судов флота.

3. Разработка структуры автоматизированной системы управления техническим обеспечением ЭМС группы судов флота.

4. Выбор и обоснование программно-методических средств системы информационной поддержки процессов функционирования ЭМС группы судов флота.

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Остапчук, Виталий Георгиевич

Результаты исследования могут быть использованы для формализации моделирования процессов технического обеспечения при эксплуатации судов и судового оборудования в течение их жизненного цикла.

Заключение.

Проведены экспериментально-теоретические исследования по совершенствованию информационного обеспечения процессов управления ЭМС группы судов флота на основе системного анализа структуры и функционирования их органов управления и формирования структурных матриц, как основы для разработки математических моделей описания процессов их функционирования, а также реализации автоматизированной системы управления ЭМС группы судов флота.

При этом получены следующие научные результаты:

1. Предложена модель данных, позволяющих описывать техническое состояние судна и отображать изменение его технического состояния в течение жизненного цикла.

2. Разработана структурная матрица органов ЭМС группы судов флота с учетом функциональных задач решаемых в её элементах.

3. Получена математическая модель для описания процессов функционирования системы органов ЭМС группы судов флота.

4. Разработан алгоритм распределения ресурсов при создании информационной системы принятия решений при управлении техническим обеспечением судов.

5. Предложены составные элементы электронной информационной модели судна и судового оборудования.

6. Сформирована структура базы данных системы информационной поддержки технического обслуживания судов флота на основе ИПИ-технологий.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Остапчук, Виталий Георгиевич, 2007 год

1. И.Г.Захаров, О.В.Третьяков. Информационные технологии в военном кораблестроении. Первые шаги: итоги и уроки. Материалы конференции «МОРИНТЕХ-ПРАКТИК: Информационные технологии в судостроении-2003», С-Пб, 26 июня 2003г.

2. Внедрение ИЛИ (CALS, РЬМ)-технологий в российском судостроении. Концепция. ФГУП «ЦНИИ ТС», ГКЛИ.1830 005-2003,С-Пб, 2003.

3. Р50.1.028-2001 «Рекомендации по стандартизации. Информационные технологии поддержки жизненного цикла продукции. Методология функционального моделирования».

4. ISO 10303 STEP Standard for Exchange of Product Data (Стандарт обмена данными об изделии).

5. Адаптация решений по интегрированной логистической поддержке и их апробация на предприятиях судостроительной промышленности. ФГУП «ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова». Технический отчет по НИР «ИПИ-технологии-К». Вып.№42125, С-Пб, 2002.

6. В.А. Василенко, С.Я. Травин. Испытания ядерных реакторных установок на надежность в составе наземного стенда-прототипа. СПб, «Моринтех», 2001.

7. Комплексная система технического обслуживания и ремонта судов. Основное руководство. РД 31.20.50-87. М., В/О «Мортехинформреклама», 1988

8. ГОСТ РВ 27.03.9-ХХ. Надежность военной техники. Оценка и расчет запасов в комплектах ЗИП (проект). Госстандарт, М., 2002.

9. Остапчук В.Г., Попов Н.Н. Анализ возможностей ИПИ-технологий и опыта их применения в системах управления техническим обслуживанием судов. Сборник научных трудов СПГУВК «Прикладная математика», СПб, Судостроение, 2004 г., с.42-47.

10. ГОСТ Р ИСО 10303-41-99 Системы автоматизации производства и их интеграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными. Часть 41. Интегрированные обобщенные ресурсы. Основы описания и поддержки изделий.

11. ГОСТ Р ИСО 10303-11-2000 Системы автоматизации производства и их интеграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными. Часть 11. Методы описания. Справочное руководство по языку EXPRESS.

12. Р 50-1-029-2001 «Рекомендации по стандартизации. Информационные технологии поддержки жизненного цикла изделия. Интерактивные электронные технические руководства. Общие требования к содержанию, стилю и оформлению».

13. Шнуренко А.А. Методы моделирования информационного обеспечения систем управления производством судоремонтных заводов. Диссертация на соискание ученой степени д.т.н. СПб., СПГУВК, 2000.

14. Гаскаров Д.В., Вихров Н.М., Шнуренко А.А. и др. Управление иоптимизация производственно-технологических процессов. СПб.: Энергоатомиздат, 1995.

15. Гранберг А.Г. Математические методы оперативного управления производством. М.: Статистика, 1978.

16. Болтянкий В.Г. Математические модели оптимального управления. М.: Наука, 1969.

17. Бутов А.С., Гаскаров Д.В. Транспортные системы. Моделирование и управление. СПб., Судостроение, 2001.

18. Глушков В.М., Иванов В.В., Яненко В.М. Моделирование развивающихся систем. М.: Наука, 1983.

19. Ивахленко А.Г., Юрачковский Ю.П. Моделирование сложных систем по экспериментальным данным. М.: Радио и связь, 1987.

20. Макаров B.J1. О развитии экономико-математического инструментария на современном этапе. В сб. Экономика и математические методы. Т. XXII, вып. 3, 1986.

21. Моисеев Н.Н. Математические задачи системного анализа. М., Наука, 1981.

22. Моисеева Н.К., Карпунин М.Г. Основы теории и практики функционально-стоимостного анализа. М., Высшая школа, 1988.

23. Системы: декомпозиция, оптимизация и управление. М.: Машиностроение, 1986.

24. Виноградов С.С. и др. Сетевое планирование и управление в судоремонте. М.: Транспорт, 1989.

25. Гаскаров Д.В., Кутузов О.И., Истомин Е.П. Сетевые модели распределенных автоматизированных систем. СПб., Энергоатомиздат, Санкт-Петербургское отделение, 1998.

26. Кофман А., Дебазай Г. Сетевые методы планирования и их применение. М: Прогресс, 1988.

27. Левнер Е.В. Сетевой подход к задачам теории расписаний. В кн. Исследования по дискретной математике. М.: Наука, 1973.

28. Михалевич B.C., Волкович B.J1. Вычислительные методы исследования и проектирования сложных систем. М.:: Наука, 1982.

29. Михалевич B.C., Кукса А.И. Методы последовательной оптимизации в дискретных сетевых задачах оптимального распределения ресурсов. М.: Наука, 1983.

30. Разумов И.М. и др. Сетевые графики в планировании. М.: Высшая школа, 1981.

31. Скугарев В.Д., Кудин J1.B. Сетевое планирование на флоте. М.: Воениздат, 1973.

32. Беленький А.С. Оптимизация оперативного планирования в производственных системах: минимаксный подход. В кн. Использование методов оптимизации в текущем планировании и оперативном управлении производством. М., 1980.

33. Брахман Т.Р. Мнокритериальность и альтернативы в технике. М.: Радио и связь, 1984.

34. Голосов А.И. Игровые методы оптимизации при решении экономических задач. JL: ВМА, 1985.

35. Грешилов А.А. Как принять наилучшее решение в реальных условиях. М., Радио и связь, 1991.

36. Емельянов С.В., Ларичев О.И. Многокритериальные методы принятия решений. М., Знание, 1985.

37. Любич А.А., Мова В.В. О критериях оптимальности в задачах календарного планирования. В журнале "Механизация и автоматизация управления" №4, 1981.

38. Методы организации адаптивного планирования и управления в экономико-производственных системах. Киев: "Наукова думка", 1980.

39. Ромакин М.И. Оптимизация планирования производства. М.: Финансы и статистика, 1981.

40. Бакаев А.А., Костина Н.И., Яровицкий Н.В. Имитационные модели в экономике. Киев: Техника, 1982.

41. Брехов A.M., Мазурская Е.Н. Формирование технологического графика постройки судна методом имитационного моделирования. В журнале "Судостроение" №8, 1982.

42. Панченко В.М. Системный анализ и метод имитационного моделирования. М., МИРЗА, 1995.

43. Честнат Г. Техника больших систем (средства системотехники). М.: Энергия, 1969.

44. Зубов А.С., Шакенов Ф.К. Согласование графиков ремонта оборудования, В кн. Вопросы создания АСУ технологическими процессами и предприятиями. Алма-Ата, 1980.

45. Конвей Р.В. и др. Теория расписаний. М.: Наука, 1975.

46. Танаев B.C. Теория расписаний. Одностадийные системы. М.,"Наука", 1984г

47. Аэриленко И.Г. Ситуационная модель оптимизации производственной программы судоремонтного предприятия. В кн. Совершенствование и развитие судоремонтного производства ММФ. М.: ЦРИА Морфлот, 1981.

48. Клыков Ю.Н. Ситуационное управление большими системами. М.: Энергия, 1974.

49. Денисов А. А., Колесников Д.Н. Теория больших систем управления. JL, Энергоиздат, 1982.

50. Комарницкая О.И. Элементы теории игр и теории графов. 1989.

51. Корбут А.А., Финкельштейн Ю.Ю. Дискретное программирование. М.: Наука, 1969.

52. Кукушкин Н.С., Морозов В.В. Теория неантогонистических игр. М.: Изд. МГУ, 1984.

53. Ларичев О.И. Наука и искусство принятия решений. М., Наука, 1979.

54. Ларичев О.И. Объективные модели и субъективные решения. М., Наука, 1987.

55. Литвак Б.Г. Экспертная информация: методы получения и анализа. М., Радио и связь, 1982.

56. Обработка нечеткой информации в системах принятия решений (Борисов А.Н., Алексеев А.В. и др.). М., Радио и связь, 1989.

57. Справочник по исследованию операций (под ред. Матвейчука Ф.А.). М., Воениздат, 1979.

58. Голубков А.И. Использование системного анализа в принятии плановых решений. М.: Экономика, 1982.

59. Горстко А.Б. Введение в прикладной системный анализ. Ростов-на-Дону, АО «Книга», 1996.

60. Гриценко В.И. и др. Проблемно-ориентированное моделирование производственно-транспортных систем. Киев: "Наукова думка", 1987.

61. Денисов А.Л. Теория больших систем управления. М., Наука, 1982.

62. Дж. Клир Системология автоматизация решения системных задач. М., Радио и связь, 1990.

63. Дьяченко А.В. Теория систем. Волгоград, ВГУ, 1995.

64. Мильнер Б.З. и др. Системный подход к организации управления. М.: Экономика, 1983.

65. Основы логистики (под ред. Миротина Л.Б. и Сергеева В.И.), М., Инфра-М, 2000.

66. Системный анализ в экономике и организации производства. Л.: Политехника, 1991.

67. Черник Ю.Н. Системный анализ в управлении экономикой. М.: Экономика, 1975.

68. Шатихин Л.Г. Структурные матрицы и их применение для исследования систем. М.: Машиностроение, 2-е изд. 1991.

69. Белый О.В., Копанев А.А., Попов С.С. Системология и информационные системы. СПб.: PAT, СПГУВК, 1999.

70. Берталанфи Л. Фон. История и статус общей теории систем. Системные исследования: Ежегодник, 1973.

71. Богданов А.А. Тектология- всеобщая организация науки. М.: Экономика, 1989.

72. Волкова В.И., Денисов А.А. Основы теории систем и системного анализа. СПб., СПбГТУ, 1999.

73. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. М., Высшая школа, 1985.

74. Таха X. Введение в исследование операций. В 2-х книгах. М., Мир , 1985.

75. Целемецкий В.А. Основы технической системологии, ч.1, ч.2, СПб., СПГУВК, 1996,92 с, 2000.

76. Поспелов Г.С., Ириков В.А. Программно-целевое планирование и управление. М.: Советское радио, 1976.

77. Халиулин Ю.М.Организация судоремонта ВМФ.СПб,ВВМИУ, 1994.

78. Смолкин A.M. Организационная перестройка на предприятии. М.: Экономика, 1991.

79. Климов Е.Н. Управление техническим состоянием судовой техники. М.: Транспорт, 1985.

80. Остапчук В.Г. Параметры, определяющие техническую готовность судна, Сборник научных трудов СПГУВК «Прикладная математика», СПб, Судостроение, 2004 г., с.48-53.

81. Остапчук В.Г. Автоматизация учета и движения материальных средств на судах и подразделениях флота, С-Пб: ВМИИ, Тезисы докладов научно-технической конференции ППС института, 2003 г., с 56.

82. Остапчук В.Г. Автоматизированная система управления техническим обеспечением группы судов флота, Научно-технический сборник «Технические средства судовождения и связи на морских и внутренних водных путях», СПб, СПГУВК, 2004 г., с.78-84.

83. Р 50-1-030-2001 «Рекомендации по стандартизации. Информационные технологии. Интерактивные электронные технические руководства. Требования к логической структуре базы данных».

84. Р 50-1-031-2001 «Рекомендации по стандартизации. Информационные технологии поддержки жизненного цикла изделия. Терминологический словарь. Часть 1. Терминология, относящаяся к стадиям жизненного цикла продукции».

85. Р 50-1-032-2001 «Рекомендации по стандартизации. Информационные технологии поддержки жизненного цикла изделия. Терминологический словарь. Часть 2. Терминология, относящаяся к применению серии стандартов ГОСТ Р ИСО 10303»

86. ГОСТ РВ 5156-2000 «Корабли и суда флота. Эксплуатационные документы. Правила составления, согласования, и поставки».

87. ГОСТ 19439.1-74 «Судовые эксплуатационные документы. Технические описания, инструкции по эксплуатации и вахтенные журналы».

88. ГОСТ 19439.2-74 «Судовые эксплуатационные документы. Формуляры»;

89. ГОСТ В 19439.4-74 «Судовые эксплуатационные документы. Типовая номенклатура документов для боевых надводных судов»

90. ГОСТ В 19439.5-74 «Судовые эксплуатационные документы. Типовая номенклатура документов для подводных лодок»

91. Остапчук В.Г., Григин Н.В. Использование ИПИ-технологий при решении задач технического обеспечения судов на основе структурных матриц. Сборник «Техническое регулирование в судостроении», РМ 2-2007, Спб.: ФГУП «ЦНИИ им.акад.А.Н.Крылова», 2007, с.27-31.