Самара: Самарский государственный аэрокосмический университет имени
академика С.П. Королева (национальный исследовательский
университет), 2014. — 163 с.
Специальность 05.07.02 – Проектирование, конструкции и производство
летательных аппаратов. Диссертация на соискание ученой степени
кандидата технических наук.
Научный рук.: д.т.н., профессор Комаров В.А.
Современные рыночные механизмы ведения хозяй-ственной деятельности
диктуют жесткие требования предприятиям ракетно-космической отрасли
(РКО): поддержание высокого технологического уровня разработок;
обеспечение конкурентных преимуществ для эффективной работы на
внутреннем и мировом рынке; обеспечение и поддержание требуемых
качественных показателей ракетно-космической техники (РКТ);
сокращение сроков научно-исследовательских и опытно-конструкторских
работ (НИОКР).
Для выполнения этих требований необходимо постоянное совершенствова-ние, как разрабатываемых изделий, так и технологий проектирования и конструкторско-технологической подготовки производства (КТПП) конструктивно сложных наукоемких изделий, к числу которых относятся изделия РКТ.
Анализ существующей ситуации в РКО нашей страны показывает, что традиционные способы проектирования и организации проектно-конструкторских работ, применяемые на большинстве предприятий РКО и основанные на бумажном документообороте и стандартах (государственных, отраслевых, предприятия) второй половины прошлого века, в современных условиях, характеризующихся массовым применением вычислительной техники (ВТ), развитой инфраструктуры, систем автоматизированного проектирования (САПР) и средств управления инженерными данными, становятся неэффективными, зачастую вступают в конфликт с прогрессивными направлениями и технологиями электронного сквозного проектирования. Результатом становится торможение разрабатываемых проектов, длительные циклы КТПП изделий, моральное и физическое старение техники еще на стадии еѐ разработки.
Передовой опыт ведущих аэрокосмических предприятий, занимающих лидирующие позиции на мировом рынке, свидетельствует о том, что проектирование и производство технически сложных изделий в современных условиях становится невозможным без использования CALS-технологий (Continuous Acquisition and Life cycle Support – непрерывная информационная поддержка всех этапов жизненного цикла (ЖЦ) изделий). Концепция информационной поддержки ЖЦ продукции предполагает параллельную работу большого коллектива специалистов в области решения проектных задач, конструирования, расчетов, технологической подготовки производства и т.д.
Указанные требования являются либо техническими задачами, нацеленными на комплексную автоматизацию производственного предприятия, либо организационными и направленными на построение чѐтко очерченных бизнес-процессов предприятия. Первая часть задач решается построением развитой информационной инфраструктуры и информационного пространства предприятия. Вторая составляющая обеспечивается выпуском организационно-распорядительных документов, формированием команды специалистов, разработкой методическо-нормативной базы, обучением коллектива и консалтинговым сопровождением разработок.
Однако само по себе решение этих задач не решает проблему эффективного использования коллективом предприятия возможностей информационного пространства в целом и программных приложений в частности. По сути это лишь инструментарий проектирования.
Разработка методического и технологического инструментария является актуальной научно-технической задачей, решение которой позволит с максимальной эффективностью применять CALS-технологии для создания изделий РКТ, осуществлять управление взаимодействием персонала и сформировать ЕИП предприятия.
Цель работы: сокращение сроков создания изделий РКТ и повышения их качества за счет разработки и внедрения моделей и алгоритмов управления проектами КТПП на основе методологии нисходящего проектирования.
Научная новизна работы характеризуется следующими результатами:
Разработаны базовые принципы модернизации технологии нисходящего проектирования изделий РКТ с учетом современных достижений в области информационных технологий.
Предложена модификация закона Амдала для учета затрат времени на организацию распараллеливания проектно-конструкторских работ.
Предложены математические модели оценки количества изменений в итерационном процессе создания изделий РКТ.
Сформирована и решена задача о рациональном распараллеливании процессов проектирования изделий РКТ.
Практическая ценность. Практически значимыми являются следующие результаты диссертационной работы:
Стратегии и методики ведения проектно-конструкторских работ по технологии нисходящего проектирования, основанные на выделении доли последовательно и параллельно выполняемых работ, позволяющие оптимизировать организационную структуру проектной организации и процессы разработки изделий РКТ.
Методология организации нисходящего проектирования, основанная на решениях Windchill PDMLink и САПР CreoElements/Pro (Pro/Engineer), для разработки изделий РКТ.
Результаты внедрения разработанных моделей и алгоритмов в ФГУП ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» (г. Самара) для организации КТПП ракеты-носителя (РН) «Союз-2-1В», блока выведения (БВ) «Волга», космического аппарата (КА) «Сервал», КА «Обзор-Р», а также при разработке электронного макета самолета «Рысачок». Введение
Становление и развитие методов проектирования изделий ракетно-космической техники
Становление методов проектирования ракетно-космической техники
Роль математического моделирования в проектировании ракетно-космической техники
Внедрение CAD/CAM/CAE – систем
Организация информационной поддержки изделий ракетно-космической техники и управление инженерными данными
Современные методы проектирования изделий ракетно-космической техники
Задачи исследования
Особенности технологии и информационной поддержки процессов нисходящего проектирования изделий ракетно-космической техники
Особенности проектирования изделий ракетно-космической техники
Выбор базовых программных продуктов
Разработка требований к адаптации системы CreoElements/Pro и Windchill PDMLink к задачам проектирования сложных изделий
Методические основы технологии нисходящего проектирования изделий ракетно-космической техники
Схема организации нового проекта на основе технологии нисходящего проектирования
Выводы по второму разделу
Математические модели оценки ускорения проектно–конструкторских работ при распараллеливании итерационных процессов разработки
Организация проектно-конструкторских работ при создании изделий ракетно-космической техники
Итерационная модель определения коэффициента ускорения проектно-конструкторских работ с учѐтом возможности внесения изменений в документацию
Оценка влияния стратегии организации работ на ускорение процесса проектирования по нисходящей технологии
Эффективность распараллеливания без учѐта и с учѐтом затрат времени, связанных с координацией параллельно выполняемых работ
Определение оптимального числа параллельных процессов
Выводы по третьему разделу
[b]Математические модели оценки количества изменений в процессе создания изделий ракетно-космической техники
Модель количества изменений, вносимых в конструкторскую документацию
Формирование объединѐнной матрицы количества изменений по мере выполнения проекта
Анализ количества изменений в процессе разработки изделий ракетно-космической техники
Выводы по четвертому разделу
Внедрение нисходящего проектирования в едином информационном пространстве ФГУП ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс»
Создание единого информационного пространства ФГУП ГНПРКЦ «ЦСКБ-ПРОГРЕСС»
Оценка результатов внедрения технологии нисходящего проектирования в ФГУП ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс»
Выводы по пятому разделу
Основные результаты работы
Список сокращений и условных обозначений
Список литературы
Приложение
Файл - программы
Приложение
Акты внедрения
Для выполнения этих требований необходимо постоянное совершенствова-ние, как разрабатываемых изделий, так и технологий проектирования и конструкторско-технологической подготовки производства (КТПП) конструктивно сложных наукоемких изделий, к числу которых относятся изделия РКТ.
Анализ существующей ситуации в РКО нашей страны показывает, что традиционные способы проектирования и организации проектно-конструкторских работ, применяемые на большинстве предприятий РКО и основанные на бумажном документообороте и стандартах (государственных, отраслевых, предприятия) второй половины прошлого века, в современных условиях, характеризующихся массовым применением вычислительной техники (ВТ), развитой инфраструктуры, систем автоматизированного проектирования (САПР) и средств управления инженерными данными, становятся неэффективными, зачастую вступают в конфликт с прогрессивными направлениями и технологиями электронного сквозного проектирования. Результатом становится торможение разрабатываемых проектов, длительные циклы КТПП изделий, моральное и физическое старение техники еще на стадии еѐ разработки.
Передовой опыт ведущих аэрокосмических предприятий, занимающих лидирующие позиции на мировом рынке, свидетельствует о том, что проектирование и производство технически сложных изделий в современных условиях становится невозможным без использования CALS-технологий (Continuous Acquisition and Life cycle Support – непрерывная информационная поддержка всех этапов жизненного цикла (ЖЦ) изделий). Концепция информационной поддержки ЖЦ продукции предполагает параллельную работу большого коллектива специалистов в области решения проектных задач, конструирования, расчетов, технологической подготовки производства и т.д.
Указанные требования являются либо техническими задачами, нацеленными на комплексную автоматизацию производственного предприятия, либо организационными и направленными на построение чѐтко очерченных бизнес-процессов предприятия. Первая часть задач решается построением развитой информационной инфраструктуры и информационного пространства предприятия. Вторая составляющая обеспечивается выпуском организационно-распорядительных документов, формированием команды специалистов, разработкой методическо-нормативной базы, обучением коллектива и консалтинговым сопровождением разработок.
Однако само по себе решение этих задач не решает проблему эффективного использования коллективом предприятия возможностей информационного пространства в целом и программных приложений в частности. По сути это лишь инструментарий проектирования.
Разработка методического и технологического инструментария является актуальной научно-технической задачей, решение которой позволит с максимальной эффективностью применять CALS-технологии для создания изделий РКТ, осуществлять управление взаимодействием персонала и сформировать ЕИП предприятия.
Цель работы: сокращение сроков создания изделий РКТ и повышения их качества за счет разработки и внедрения моделей и алгоритмов управления проектами КТПП на основе методологии нисходящего проектирования.
Научная новизна работы характеризуется следующими результатами:
Разработаны базовые принципы модернизации технологии нисходящего проектирования изделий РКТ с учетом современных достижений в области информационных технологий.
Предложена модификация закона Амдала для учета затрат времени на организацию распараллеливания проектно-конструкторских работ.
Предложены математические модели оценки количества изменений в итерационном процессе создания изделий РКТ.
Сформирована и решена задача о рациональном распараллеливании процессов проектирования изделий РКТ.
Практическая ценность. Практически значимыми являются следующие результаты диссертационной работы:
Стратегии и методики ведения проектно-конструкторских работ по технологии нисходящего проектирования, основанные на выделении доли последовательно и параллельно выполняемых работ, позволяющие оптимизировать организационную структуру проектной организации и процессы разработки изделий РКТ.
Методология организации нисходящего проектирования, основанная на решениях Windchill PDMLink и САПР CreoElements/Pro (Pro/Engineer), для разработки изделий РКТ.
Результаты внедрения разработанных моделей и алгоритмов в ФГУП ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» (г. Самара) для организации КТПП ракеты-носителя (РН) «Союз-2-1В», блока выведения (БВ) «Волга», космического аппарата (КА) «Сервал», КА «Обзор-Р», а также при разработке электронного макета самолета «Рысачок». Введение
Становление и развитие методов проектирования изделий ракетно-космической техники
Становление методов проектирования ракетно-космической техники
Роль математического моделирования в проектировании ракетно-космической техники
Внедрение CAD/CAM/CAE – систем
Организация информационной поддержки изделий ракетно-космической техники и управление инженерными данными
Современные методы проектирования изделий ракетно-космической техники
Задачи исследования
Особенности технологии и информационной поддержки процессов нисходящего проектирования изделий ракетно-космической техники
Особенности проектирования изделий ракетно-космической техники
Выбор базовых программных продуктов
Разработка требований к адаптации системы CreoElements/Pro и Windchill PDMLink к задачам проектирования сложных изделий
Методические основы технологии нисходящего проектирования изделий ракетно-космической техники
Схема организации нового проекта на основе технологии нисходящего проектирования
Выводы по второму разделу
Математические модели оценки ускорения проектно–конструкторских работ при распараллеливании итерационных процессов разработки
Организация проектно-конструкторских работ при создании изделий ракетно-космической техники
Итерационная модель определения коэффициента ускорения проектно-конструкторских работ с учѐтом возможности внесения изменений в документацию
Оценка влияния стратегии организации работ на ускорение процесса проектирования по нисходящей технологии
Эффективность распараллеливания без учѐта и с учѐтом затрат времени, связанных с координацией параллельно выполняемых работ
Определение оптимального числа параллельных процессов
Выводы по третьему разделу
[b]Математические модели оценки количества изменений в процессе создания изделий ракетно-космической техники
Модель количества изменений, вносимых в конструкторскую документацию
Формирование объединѐнной матрицы количества изменений по мере выполнения проекта
Анализ количества изменений в процессе разработки изделий ракетно-космической техники
Выводы по четвертому разделу
Внедрение нисходящего проектирования в едином информационном пространстве ФГУП ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс»
Создание единого информационного пространства ФГУП ГНПРКЦ «ЦСКБ-ПРОГРЕСС»
Оценка результатов внедрения технологии нисходящего проектирования в ФГУП ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс»
Выводы по пятому разделу
Основные результаты работы
Список сокращений и условных обозначений
Список литературы
Приложение
Файл - программы
Приложение
Акты внедрения