УПРАВЛЕНИЕ ИНЖЕНЕРНЫМИ ДАННЫМИ НА ЭТАПЕ КОНЦЕПТУАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ РАКЕТЫ-НОСИТЕЛЯ

УПРАВЛЕНИЕ ИНЖЕНЕРНЫМИ ДАННЫМИ НА ЭТАПЕ КОНЦЕПТУАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ РАКЕТЫ-НОСИТЕЛЯ
...

ВВЕДЕНИЕ 9
1 АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРОЦЕССА КОНЦЕПТУАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ РАКЕТЫ – НОСИТЕЛЯ 14
1.1Нисходящее проектирование 14
1.1.1 Параллельное проектирование 17
1.1.2 Последовательное проектирование (нисходящее и восходящее) 19
1.1.3 Спиральная модель 21
1.1.4 Сравнительный анализ методов проектирования 23
1.2Методологии моделирования БП 24
1.2.1Методология UML 25
1.2.2 Методология ARIS 26
1.3 Моделирование процесса нисходящего проектирования изделия (диаграммы ARIS и UML) 27
1.3.1 Моделирование процесса нисходящего проектирования изделия; диаграммы ARIS 27
1.3.2 Моделирование процесса нисходящего проектирования изделия; диаграмма UML(диаграмма состояний) 33
1.4 Ракета – носитель как объект проектирования (назначение, особенности проектирования, возникающие сложности) 36
1.5 Постановка задачи дипломной работы 41
2 АНАЛИЗ ПРОЦЕССА НИСХОДЯЩЕГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ 42
2.1 Основы концептуального проектирования 42
2.2 Моделирование процесса концептуального проектирования РН «как есть»; документооборот внутри проектного отдела 62
2.2.1 Модель процесса концептуального проектирования «как есть» 65
2.2.2 Нотация aeEPC 67
3 РЕАЛИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ИНЖЕНЕРНЫМИ ДАННЫМИ 76
3.1 Программные продукты, используемые при реализации управления инженерными данными 76
3.1.1 Creo Elements (Pro/ENGINEER) 76
3.1.2 Windchill PDMLink 78
3.2 Разработка управляющей сборки проектанта 80
3.2.1 Разработка блок схемы управляющей структуры проектанта для изделия типа ракета – носитель 80
3.2.2 Описание блок – схемы управляющей структуры проектанта для изделия типа ракета-носитель 83
3.2.3 Создание управляющей сборки проектанта 84
3.2.4 Создание теоретического чертежа 93
3.3Процесс согласования проектной документации в Windchil 96
3.3.1 Описание процесса согласования ПД 96
3.3.2 Описание ролей 98
3.3.3 Авторизация в системе Windchill 98
3.3.4 Запуск процесса «Согласование ПД» 99
3.3.5 Проверка документации 104
3.3.6 Согласование документации 105
3.3.7 Утверждение документации 106
3.3.8 Отправка документации во входной контроль и в архив 107
4 ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ 110
ВЫВОДЫ О ПРОДЕЛАННОЙ РАБОТЕ 116
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 117
ПРИЛОЖЕНИЕ А 120
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 122
ПРИЛОЖЕНИЕ В 126

ВВЕДЕНИЕ 9
1 АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРОЦЕССА КОНЦЕПТУАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ РАКЕТЫ – НОСИТЕЛЯ 14
1.1Нисходящее проектирование 14
1.1.1 Параллельное проектирование 17
1.1.2 Последовательное проектирование (нисходящее и восходящее) 19
1.1.3 Спиральная модель 21
1.1.4 Сравнительный анализ методов проектирования 23
1.2Методологии моделирования БП 24
1.2.1Методология UML 25
1.2.2 Методология ARIS 26
1.3 Моделирование процесса нисходящего проектирования изделия (диаграммы ARIS и UML) 27
1.3.1 Моделирование процесса нисходящего проектирования изделия; диаграммы ARIS 27
1.3.2 Моделирование процесса нисходящего проектирования изделия; диаграмма UML(диаграмма состояний) 33
1.4 Ракета – носитель как объект проектирования (назначение, особенности проектирования, возникающие сложности) 36
1.5 Постановка задачи дипломной работы 41
2 АНАЛИЗ ПРОЦЕССА НИСХОДЯЩЕГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ 42
2.1 Основы концептуального проектирования 42
2.2 Моделирование процесса концептуального проектирования РН «как есть»; документооборот внутри проектного отдела 62
2.2.1 Модель процесса концептуального проектирования «как есть» 65
2.2.2 Нотация aeEPC 67
3 РЕАЛИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ИНЖЕНЕРНЫМИ ДАННЫМИ 76
3.1 Программные продукты, используемые при реализации управления инженерными данными 76
3.1.1 Creo Elements (Pro/ENGINEER) 76
3.1.2 Windchill PDMLink 78
3.2 Разработка управляющей сборки проектанта 80
3.2.1 Разработка блок схемы управляющей структуры проектанта для изделия типа ракета – носитель 80
3.2.2 Описание блок – схемы управляющей структуры проектанта для изделия типа ракета-носитель 83
3.2.3 Создание управляющей сборки проектанта 84
3.2.4 Создание теоретического чертежа 93
3.3Процесс согласования проектной документации в Windchil 96
3.3.1 Описание процесса согласования ПД 96
3.3.2 Описание ролей 98
3.3.3 Авторизация в системе Windchill 98
3.3.4 Запуск процесса «Согласование ПД» 99
3.3.5 Проверка документации 104
3.3.6 Согласование документации 105
3.3.7 Утверждение документации 106
3.3.8 Отправка документации во входной контроль и в архив 107
4 ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ 110
ВЫВОДЫ О ПРОДЕЛАННОЙ РАБОТЕ 116
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 117
ПРИЛОЖЕНИЕ А 120
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 122
ПРИЛОЖЕНИЕ В 126

3 – блок – схема структуры проектного отделаОдин из заместителей начальника курирует технические вопросы по проектным параметрам РН и СЗБ. Другой – вопросы разработки конструкции РН и СЗБ и их конструктивной увязки с составными частями КРН, с КГЧ и с полезным грузом. Начальники секторов курируют работу начальников групп и ведущих инженеров конструкторов. Начальники групп разрабатывают документацию (ТЗ,ТЧ, отчёты, заключения, анализ нештатных ситуаций, критерии аварийных ситуаций) на комплекс РН, ракетные блоки в соответствии с требованиями заказчика по ТТЗ, проводят контроль основных параметров конструкции РН (точность, стабильность, объёмы баков и магистралей и т.д.) и ракетных блоков на всех стадиях ОКР. Ведущий инженер по направлению ТТЗ на КРН и условиям эксплуатации РН занимается технической увязкой различных полезных грузов и КГЧ с КРН и, при необходимости, разрабатывает ТЗ на СЗБ для различных РКК, пояснительные записки, ТЧ на СЗБ и РКН, поводит контроль основных параметров конструкции СЗБ на всех стадиях ОКР (точность, стабильность, объёмы и др.).Начальник группы по разработке конструкций СЗБ и увязке КГЧ с КРН, как видно по названию его должности, занимается разработкой конструкции СЗБ и увязке КГЧ с КРН(точнее курирует работу проектантов работающих в данном направлении).Ведущие инженеры занимаются обеспечением выполнения требований контракта и обеспечением технической увязки составных частей РН. Проектанты же занимаются исполнением приказов начальников групп, то есть создают проектную документацию и отчитываются в проделанной работе. В данном случае, проектант выступает непосредственным исполнителем работ. Начальник отдела может отдавать указания, как своим заместителям, так и начальникам секторов. В свою очередь заместители начальника отдают приказы начальникам секторов. Последние отдают указания начальникам групп, а те делят задания между проектантами. В обязанности проектантов входит:1) Принятие проектных решений средней сложности по отдельному разделу части проекта; 2) Подготовка соответствующего раздела части пояснительной записки; 3) Участие в подготовке главным специалистом технического задания смежным отделам; 4) Участие в сборе исходных данных для проектирования; 5) Осуществление авторского надзора за производством проектируемых объектов по вопросам входящих в его компетенцию; 6)Текущее информирование главного специалиста производственного отдела о состоянии процесса разработки проектной документации. Таким образом, путь указания от начальника к проектанту и путь отчётов о проделанной работе можно представить следующим образом (рисунок 2.4). Начальник отделаЗаместитель начальника отделаНачальник сектораНачальник группы Проектанты или ведущий инженер- конструкторРисунок 2.4 – схема пути указания от начальника к проектанту и пути отчётов о проделанной работеЗаместитель начальника отдела не всегда является участником процесса. Иногда он выполняет только замещающие функции. Так происходит при проектировании особо важных объектов, создание которых курирует непосредственно начальник.Теперь приступим к рассмотрению работы потока конкретных документов связанных с проектным отделом. Сначала выделим основные этапы работы и ключевые документы. Для этого обратимся к рисунку 2.5.Рисунок 2.5 – Основные этапы работы проектного отдела и сопутствующие ключевые документыОзнакомимся с каждым этапом подробнее.1.Техническое предложение (ТП) – совокупность конструкторских документов, которые должны содержать уточненные технические и технико-экономические обоснования целесообразности разработки документации изделия на основании:анализа технического задания заказчика и различных вариантов возможных конструктивных решений;сравнительной оценки решений с учетом конструктивных и эксплуатационных; особенностей разрабатываемого и существующих изделий . Техническое предложение разрабатывается с целью выявления дополнительных или уточненных требований к изделию (технических характеристик, показателей качества и др.), которые не могли быть указаны в техническом задании, и это целесообразно сделать на основе предварительной проектной проработки и анализа различных вариантов изделия. В техническое предложение включают документы проектантов, предусмотренные техническим заданием. При выполнении документов в электронной форме электронная структура изделия и электронная модель изделия (сборочной единицы, комплекса) выполняются со степенью детализации, соответствующей стадии технического предложения. Конструкторские документы, разрабатываемые для изготовления материальных макетов, в комплект документов технического предложения не включают. Допускается включать в комплект документов технического предложения электронные макеты вариантов изделия и (или) его составных частей по ГОСТ 2.052 – 2006. Форма представления документов технического предложения (бумажная или электронная), если она не указана в техническом задании, определяется разработчиком по согласованию с заказчиком. Виды документов устанавливаются согласно ГОСТ 2.102 – 68. Допускается включать в комплект документов технического предложения документы в различных формах представления. ТП включает чертёж общего вида, ведомость и пояснительную записку. На стадии технического предложения чертеж общего вида или эквивалентная ему электронная модель сборочной единицы в общем случае должны содержать:а) изображения вариантов изделия, текстовую часть и надписи, необходимые для сопоставления рассматриваемых вариантов, и установления требований к разрабатываемому изделию, а также позволяющие получить представление о компоновочных и основных конструктивных исполнениях изделия, взаимодействии его составных частей и принципе работы изделия;б) наименования, а также обозначения (если они имеются) тех составных частей изделия, для которых необходимо указать данные (технические характеристики, количество и др.) или запись которых необходима для пояснения изображений чертежа общего вида; описания принципа работы изделия, указания о его составе и др.;в) размеры и другие наносимые на изображение данные (при необходимости);г) схему, если она требуется, но оформлять ее отдельным документом нецелесообразно;д) технические характеристики изделия, если это необходимо для удобства сопоставления вариантов по чертежу общего вида. В этом случае технические характеристики в пояснительной записке можно не приводить, а сделать ссылку на чертеж общего вида.Изображения выполняют с максимальными упрощениями, предусмотренными стандартами Единой системы конструкторской документации. Допускается также:изображать контурными очертаниями любые составные части изделия;изображать только те составные части изделия, которые рассматриваются при сопоставлении вариантов;не показывать связи между составными частями изделия, если они не рассматриваются при сопоставлении вариантов. В ведомость технического предложения вносят все включенные в комплект документов технического предложения конструкторские документы в порядке, независимо от того, к какому варианту относится документ. Пояснительную записку технического предложения выполняют с учетом следующих основных требований к содержанию разделов:а) в разделе «Введение» указывают наименование, номер и дату утверждения технического задания;б) в разделе «Назначение и область применения разрабатываемого изделия» приводят соответствующие сведения из технического задания, а также сведения, конкретизирующие и дополняющие техническое задание, в частности:краткую характеристику области и условий применения изделия; общую характеристику объекта, для применения в котором предназначено данное изделие (при необходимости); в) в разделе «Техническая характеристика» приводят: основные технические характеристики изделия (мощность, число оборотов, производительность, расход электроэнергии, топлива, коэффициент полезного действия и другие параметры, характеризующие изделие), установленные техническим заданием, а также характеристики, установленные дополнительно к техническому заданию; сведения о соответствии или отклонениях от требований, установленных техническим заданием, с обоснованием отклонений; данные сравнения основных характеристик изделия с характеристиками аналогов (отечественных и зарубежных) или дают ссылку на карту технического уровня и качества;г) в разделе «Описание и обоснование выбранной конструкции» приводят:описание и обоснование вариантов изделия, рассматриваемых на данной стадии и, при необходимости, иллюстрации или ссылку на электронные макеты (модели);сведения о назначении материальных макетов (если они изготовлялись), электронных макетов (если они разрабатывались)»; программу и методику испытаний или анализа (или ссылку на отдельный документ - программу и методику испытаний), результаты испытаний в данные оценки соответствия макетов заданным требованиям, в том числе эргономики и технической эстетики;фотографии материальных макетов (при необходимости);обозначения основных конструкторских документов, по которым изготовлялись материальные макеты, номера и даты отчетов (или протоколов) по их испытаниям и др. (для справок);данные проверки вариантов на патентную чистоту и конкурентоспособность;сведения об использовании в данной разработке изобретений о поданных заявках на новые изобретения;сведения о соответствии вариантов требованиям техники безопасности и производственной санитарии;сведения о безопасности изделия и его воздействии на окружающую среду;сведения по утилизации изделия;д) в разделе «Расчеты, подтверждающие работоспособность и надежность конструкции» приводят ориентировочные расчеты, подтверждающие работоспособность и надежность изделия (расчеты показателей долговечности, ремонтопригодности, сохраняемости и др.);е) в разделе «Описание организации работ с применением разрабатываемого изделия» приводят предварительные сведения об организации работ с изделием на месте эксплуатации, например, сведения о предполагаемой квалификации и количестве обслуживающего персонала и др.;ж) в разделе «Ожидаемые технико-экономические показатели» приводят ориентировочные расчеты экономических показателей (экономическую эффективность от внедрения в народное хозяйство и пр.) с указанием средств программного и информационного обеспечения автоматизированных систем (в случае их применения для выполнения расчетов);и) в разделе «Уровень стандартизации и унификации» приводят предварительные сведения о примененных в разрабатываемом изделии стандартных и унифицированных сборочных единицах.В конце пояснительной записки помещают выявленные в процессе разработки технического предложения дополнительные требования к разработке изделия.В приложении к пояснительной записке приводят: копию технического задания;перечень работ, которые следует провести на последующей стадии разработки изделия (при необходимости);материалы художественно-конструкторской проработки, не являющиеся конструкторскими документами; перечень использованной литературы и т.п.;перечень документов, используемых при разработке технического предложения и получаемых разработчиком изделия от других предприятий и организаций (авторские свидетельства, отчет о патентных исследованиях, справка потребителя о необходимом объеме производства разрабатываемых изделий и т.п.); при этом документы в приложении к пояснительной записке не включают, а в содержании записки могут быть приведены необходимые сведения из этих документов, например, предмет изобретения, требуемое количество изделий на квартал, на год, на пятилетку, а также номер и дата документа или сопроводительного письма. Перечень средств программного и информационного обеспечения автоматизированных систем, использованных при разработке технического предложения.2.Тактико-техническое задание (ТТЗ) – исходный технический документ Заказчика на выполнение необходимого комплекса научно-исследовательских и экспериментальных работ в подтверждение выбранной концепции и облика нового (модернизированного) образца и в обеспечение реализации его основных ТТХ в установленные сроки. На основании ТТЗ Головной разработчик при необходимости разрабатывает и выдает своим соразработчикам технические задания (ТЗ) на выполнение т.н. "частных НИР" в обеспечение разработок наиболее сложных составных частей образца. По структуре подобен ТП, то есть состоит из чертежей, ведомости проекта и пояснительной записки. Каждый из вышеперечисленных документов является уточняющим для ТП, то есть более детально описывает перечень необходимых работ для выполнения заказа3.Эскизный проект разрабатывают, если это предусмотрено техническим заданием или протоколом рассмотрения технического предложения.Эскизный проект разрабатывают с целью установления принципиальных (конструктивных, схемных и др.) решений изделия, дающих общее представление о принципе работы и (или) устройстве изделия, когда это целесообразно сделать до разработки технического проекта или рабочей документации.На стадии разработки эскизного проекта рассматривают варианты изделия и (или) его составных частей. Эскизный проект может разрабатываться без рассмотрения на этой стадии различных вариантов.При разработке эскизного проекта выполняют работы, необходимые для обеспечения предъявляемых к изделию требований и позволяющие установить принципиальные решения. Перечень необходимых работ определяется разработчиком в зависимости от характера и назначения изделия и согласовывается с заказчиком, если изделие разрабатывается по заказам Министерства обороны.На стадии эскизного проекта не повторяют работы, приведенные на стадии технического предложения, если они не могут дать дополнительных данных. В этом случае результаты ранее проведенных работ отражают в пояснительной записке.В общем случае при разработке эскизного проекта проводят следующие работы:а) выполнение вариантов возможных решений, установление особенностей вариантов (характеристики вариантов составных частей и т. п.), их конструкторскую проработку. Глубина такой проработки должна быть достаточной для сопоставления рассматриваемых вариантов;б) предварительное решение вопросов упаковки и транспортирования изделия;в) изготовление и испытания макетов с целью проверки принципов работы изделия и (или) его составных частей;г) разработку и обоснование технических решений, направленных на обеспечение показателей надежности, установленных техническим заданием и техническим предложением;д) оценку изделия на технологичность и правильность выбора средств контроля (испытаний, анализа, измерений);е) оценку изделия по показателям стандартизации и унификации;ж) оценку изделия в отношении его соответствия требованиям эргономики, технической эстетики. При необходимости, для установления эргономических, эстетических характеристик изделия и для удобства сопоставления различных вариантов по этим характеристикам изготавливают макеты;з) проверку вариантов на патентную частоту и конкурентоспособность, оформление заявок на изобретения;и) проверку соответствия вариантов требованиям техники безопасности и производственной санитарии;к) сравнительную оценку рассматриваемых вариантов, вопросы метрологического обеспечения разрабатываемого изделия (возможности выбора методов и средств измерения).Сравнение проводят по показателям качества изделия:назначения; надежности; технологичности; стандартизации и унификации;экономическим;эстетическим;эргономическим.При этом следует учитывать конструктивные и эксплуатационные особенности разрабатываемого и существующих изделий, тенденции и перспективы развития отечественной и зарубежной техники в данной области;л) выбор оптимального варианта (вариантов) изделия, обоснование выбора; принятие принципиальных решений; подтверждение (или уточнение) предъявляемых к изделию требований (технических характеристик, показателей качества и др.), установленных техническим заданием и техническим предложением, и определение технико-экономических характеристик и показателей, не установленных техническим заданием и техническим предложением;м) выявление на основе принятых принципиальных решений новых изделий и материалов, которые должны быть разработаны другими предприятиями (организациями), составление технических требований к этим изделиям и материалам;н) составление перечня работ, которые следует провести на последующей стадии разработки, в дополнение или уточнение работ, предусмотренных техническим заданием и техническим предложением;о) проработку основных вопросов технологии изготовления (при необходимости);п) подготовку предложений по разработке стандартов (пересмотр и внесение изменений в действующие стандарты), предусмотренных техническим заданием на данной стадии. В результатом прохождения этих двух этапов является УСП(управляющая структура проектанта). УСП представляет собой блок-схему, содержащую: Уровни Управляющей структуры.Участников проекта, в виде отделов.Состав каждой Управляющей сборки.Обозначение, наименование и название файла модели для каждого элемента.Фиксацию, на каком уровне, в каком виде и каким отделом формируются расчетные модели.4.Теоретический чертеж (ТЧ) – чертёж содержащий основные размеры изделия, от которых отступать нельзя. После того как главные измерения определены, приступают к проектированию обводов модели – к вычерчиванию теоретического чертежа. Так как от обводов главные свойства – сопротивление движению, устойчивость и другие, теоретический чертеж является одним из главных чертежей. При вычерчивании теоретического чертежа модели следует стремиться воспроизводить обводы существующих РН, для чего необходимо подобрать подходящие примеры (прототипы). 5.МГП. В данном файле создают основные базы будущего изделия: основные плоскости, оси, точки. Дают всем объектам однозначно названия. Данными базовыми элементами геометрии будут часто пользоваться последующие разработчики, поэтому данная мастер-геометрия - это единственное место, в котором проектанты могут создать публикуемый набор для нижестоящих сборок и собрать в него все базы изделия.6.ТЗ (техническое задание) – закон для разработчика. В процессе разработки – основной документ, которым он должен руководствоваться. Этот документ призван:описать цель работы. И разработчик, и заказчик должны чётко понимать, к чему они стремятся, за что один платит деньги, а другой – тратит время и напрягает мозги;описать задачи. Прежде чем начинать работу, необходимо прикинуть, насколько она затянется, сколько потребует ресурсов. Круг задач должен быть посильным разработчику, а заказчик должен представлять, чем разработчик будет заниматься, за что платить;регламентировать отношения. Один из самых важных моментов! Заказчик и исполнитель регламентируют объёмы, сроки, денежные суммы, порядок приёмки, форматы исходных и выходных данных и ещё множество условий, которые необходимо прописать во избежание конфликтных ситуаций.По сути, техническое задание – договор между исполнителем и заказчиком. Договор, естественно, должен быть в рамках законодательства, иначе его можно будет признать ничтожным. Стороны, создающие и подписывающие договор (техническое задание) должны полностью осознавать все его пункты и вправе вносить любые свои требования, которые сочтут нужными.Существует мнением, что техническое задание не нужно, что оно будет только мешать и тормозить процесс разработки, сковывать его. На мой взгляд, это крайне неверная позиция. Это позиция людей некомпетентных, непрофессиональных. Почему таким людям (это, как правило, разработчики) выгодно отсутствие ТЗ? А вот почему:Это скрывает отсутствие опыта, слабое представление сути дела, за которое берётся разработчик;Это даёт возможность затянуть разработку и увеличить бюджет;Это позволит недобросовестному исполнителю безнаказанно урезать объёмы работ, ухудшать характеристики;Это позволит исполнителю «левачить» – заниматься другой разработкой в то время, пока заказчик ему платит. Разработчик может выполнять часть работ, якобы нужных для проекта, а потом сдавать их на сторону.Отсутствие технического задания во взаимоотношениях заказчика и исполнителя – беззаконие. А беззаконие рождает хаос, неразбериху, становится причиной жульничества и надувательства.