Создание сложных систем, от автомобилей до атомных станций, в современном производстве редко обходится без формирования единой информационной среды, где накапливается и обрабатывается вся информация с ключевых этапов жизненного цикла изделия. Единая информационная среда (ЕИС) впервые начала создаваться в «Туполеве» в рамках проекта воспроизводства Ту-160.
Благодарим Департамент корпоративных коммуникаций ПАО "Объединенная авиастроительная корпорация" за предоставление данного материала.
О принципах и перспективах ЕИС рассказал заместитель генерального директора компании «Туполев» по качеству и развитию системы управления Иван Голубушин.
– Чем обусловлена необходимость создания на «Туполеве» единой информационной среды?
– В рамках работ по возобновлению производства Ту-160, по сути, предполагалось пройти все этапы жизненного цикла изделия и актуализировать технологии его изготовления. Сегодня без использования средств автоматизации деятельности это невозможно. Требуется комплексная система, учитывающая все особенности постановки продукции на производство, включающая программно-аппаратные средства и методологию их применения на том или ином отрезке жизненного цикла. В 2015 году Минпромторг России утвердил финансирование проекта по созданию ЕИС с условием отчуждаемости результатов технического проектирования в пользу отраслевых компаний. Эти решения легли в основу ЕИС ОАК и распространены в другие дочерних и зависимых обществах корпорации.
Все самое интересное и уникальное мы публикуем в альманахе «Управление производством». 300+ мощных кейсов, готовых к использованию чек-листов и других полезных материалов ждут вас в полном комплекте номеров. Оформляйте подписку и получайте самое лучшее!
– Что представляет собой ЕИС?
– Это программно-аппаратный комплекс, интегрирующий различные программные продукты для разработки, технологической подготовки, планирования и производства, а также эксплуатации самолета. Над ОКРом трудится практически весь коллектив компании «Туполев» – это определяет масштабность проекта. Была спроектирована новая архитектура и инфраструктура аппаратных средств: два зеркалируемых (дублирующихся) центра обработки данных (ЦОДа), большое количество автоматизированных рабочих мест пользователей, сетевая инфраструктура, системы резервного копирования информации и многое другое, включая обновление системы технической поддержки. Все это – следствие требований прикладного программного обеспечения, на котором наши конструкторы, технологи, расчетчики, работники завода создают самолет в «цифре». Проект, огромный по организационному объему и числу задействованных участников, достаточно зависимый от внешних условий, таких как санкции, финансирование, историческое наследие, было решено реализовывать в несколько этапов согласно ГОСТам 34-й серии. В рамках ЕИС существует 17 прикладных и 11 инфраструктурных подсистем, каждая из которых решает свой набор задач в автономном режиме. Еще одна подсистема – интеграционное решение – обеспечивает транспорт данных между ними и исключает ручную или бумажную схему работы. При помощи сквозных интеграционных потоков по основному процессу жизненного цикла вся цепочка данных от проработки техзадания и конструирования до изготовления детали в цехе протекает внутри системы по связанным между собой программным продуктам.
– Расскажите о концепции создания цифрового двойника и управляемом цифровом производстве.
– Под цифровым двойником мы понимаем полноценную модель изделия, которая содержит в себе всю информацию, необходимую для проведения аналитических исследований и замены натурных испытаний, включая все физические ограничения – геометрия, материалы и их свойства, кинематические зависимости и так далее. Прогоняя модель через различные варианты анализа, нагрузок, воздействия, мы можем смоделировать дальнейший жизненный цикл изделия. Цифровое производство – это некая копия нашего производства в виде ресурсных мощностей, позволяющая осуществлять имитационное моделирование различных производственных программ. В идеале это обратная связь от каждого рабочего места, его состояние, загруженность, обеспеченность на текущий момент, это оперативное планирование и управление производственными заданиями и возможность точного учета фактических затрат.
– Как в рамках ЕИС создавались виртуальные рабочие места?
– Виртуализация – эффективная технология для решения задачи обеспечения всех сотрудников рабочими местами. Если коротко, выглядит это так: в серверной части аккумулируются мощности – многоядерные процессоры, терабайты оперативной памяти, профессиональные графические карточки, системы хранения данных – классический кластер. На нем ставится специализированная операционная система, которая умеет гибко делить суммарную мощность на отдельные фрагменты – виртуальные компьютеры. Все всегда работает на сервере, который защищен, продублирован, по ночам резервируется и стоит в комфортных температурных условиях. В то же время на рабочем столе пользователя достаточно обеспечить лишь подключение к этому виртуальному компьютеру – все видели небольшую коробочку и два монитора на столах.
– Какие это дает возможности?
– Стоимость оборудования на стороне конечного пользователя меньше стоимости самого простого офисного компьютера, их можно покупать «по требованию». Сотрудник едет в командировку из Москвы на филиал в Казань и подключается именно к своему компьютеру, сохраняя свой профиль, установленные программы, настройки. Нужно добавить конструкторов – «откусываем» от каждого виртуального компьютера по 1 % мощностей и получаем новые рабочие места. Управляем и конфигурируем все в одном месте. Добавление серверных мощностей делаем, не выключая и не останавливая работу компании.
– Сколько специалистов принимало участие в реализации проекта ЕИС?
– В проекте задействовано много специалистов со стороны «Туполева», разделенных на рабочие группы. Общая численность сотрудников, которые уже третий год работают над этим проектом, достигала 300 человек. В ЕИС входят совершенно разные программные продукты, поэтому нужны специалисты, обладающие знаниями в разных областях: расчетных программах, планировании ремонтов самолета, написании техпроцессов, 3D-моделировании, разработке электрических схем и систем управления. По каждой из подсистем у нас работала группа из 5–6 специалистов, которые готовили требования к системе, правила, по которым мы сейчас живем. Когда система была разработана, они участвовали в автономных испытаниях, подготовке и согласовании нормативных документов, например, инструкций пользователя или рабочих процессов.
– Какие технологии еще предстоит освоить специалистам КБ при работе в ЕИС?
– В наших подсистемах порядка 80 наименований различных программных продуктов, часть применяется впервые. Это требует от пользователей получения и применения новых знаний и методологий. Сама информационная среда привносит очень много «системных» работ, взаимосвязанных и трудоемких. Это необходимо для обеспечения полноты и целостности «цифровых» двойников изделий. Например, у нас есть подсистема, которая позволяет комплексно разрабатывать бортовое программное обеспечение. Если весь самолет представлен как набор смоделированных деталей, виртуально связанных между собой в виде физических связей и кинематических ограничений с учетом исполнительных механизмов, то, добавляя бортовое программное обеспечение, мы в эту модель привносим управляющие сигналы. Мы видим, что́ происходит с самолетом, например, в части механизации крыла, быстро получаем обратную связь, которую раньше можно было получить только на стендах. Здесь на первый план выходит качество введенных данных – оно должно быть близко к настоящему изделию. С внедрением ЕИС мы не только начали осваивать новые технологии, но и стали по-другому оценивать качество и значимость информации.
– К работе в ЕИС нельзя приступить без специальной подготовки. Расскажите, как происходит обучение сотрудников.
– Квалификация специалистов, которые работают с такой новой для нашего предприятия системой, действительно очень важна. На первом этапе обучение программным продуктам прошли ключевые сотрудники, потом они стали учителями для своих коллег. Но мы понимаем, что кто-то учится осознанно, а кто-то нет, и плохая подготовка может сильно повлиять на качество данных в системе, привести к ошибкам и материальным потерям. Поэтому мы запустили проект дистанционного обучения – выкладываем для работников курсы по подсистемам, каждый из которых заканчивается тестом. Планируем сделать прохождение данных тестов обязательным для новых пользователей ЕИС.
– Сколько документов на данный момент оцифровано и по каким направлениям?
– Мы закончили оцифровку рабочей конструкторской документации, проводим изменения конструкторской документации в электронном виде, сейчас ведем оцифровку техпроцессов, которую тоже планируем сдать заказчику в срок. Проблема в том, что все техпроцессы ориентируются на универсальное оборудование, использовавшееся на заводе 20–25 лет назад. Сегодня благодаря федеральной целевой программе устаревшее оборудование обновляется, заменяется на высокопроизводительное, но техпроцессов под него в «бумаге», естественно, нет. Их надо разработать с нуля, а это уже другая трудоемкость. В цифрах: количество уникальных деталей и сборочных единиц в изделии – больше 250 тысяч. На каждую деталь пишется несколько техпроцессов согласно типам и видам обработки, то есть по каждому переделу.
– В перспективе специалисты КБ будут работать и над другими проектами авиационной техники?
– Проект финансировался под исполнение конкретной программы, но часть задач нельзя решить без учета остальных работ компании. Например, нельзя спланировать загрузку производственного оборудования Казанского авиазавода (филиал компании «Туполев») без учета выполняющихся на том же оборудовании других производственных заказов. В части КБ накопленный опыт, оборудование и программы, естественно, становятся нашими, мы можем их полноценно использовать под любые задачи.
– Как дальше будет развиваться ЕИС? Какие задачи планируется решить в рамках проекта?
– Новые знания – новые возможности, новые потребности. К примеру, Ту-214 – гражданский самолет, соответственно, здесь требования к изделию другие и уже на самом первом шаге добавляется целый пласт новых задач для подсистем ЕИС. Функциональные заказчики – конструкторы, технологи, расчетчики – стали глубже понимать, что можно сделать, какие плюсы они получают, что еще можно добавить, улучшить и ускорить. Мы эти пожелания складываем в копилку, и как только появляется возможность, добавляем в подсистемы. Нам нужно наращивать собственные компетенции по доработке и поддержке ЕИС, так как важным аспектом становится качество и целостность данных, погруженных в ЕИС. Необходимо разработать большое количество новых нормативных документов, своими силами дорабатывать программные решения и интегрировать другие системы, например, ERP, постоянно обеспечивать работоспособность системы в каждой ее части и наращивать ее функциональность. Мы планируем добавить в ЕИС систему принятия управленческих решений, систему бизнес-аналитики, чтобы у всех руководителей была четкая и прозрачная картина без искажений и потерь в информации. Прозрачность позволит нам правильно и своевременно реагировать на проблемы. Еще один важный вопрос – применимость новых технологий, например, виртуальной и дополненной реальности. У нас уже есть реализованный пример, виртуальная кабина нашего самолета. Надев шлем, можно пройтись по ней, посидеть, оценить эргономику без постройки стендов и макетов. Или есть, например, возможность создать интерактивную инструкцию в дополненной реальности со всплывающими в очках подсказками – за какой рычаг потянуть, куда подойти и тому подобное. Нам нужно оценить затраты, трудоемкость и потенциальную отдачу от новых технологий. Сегодня «Туполев» достаточно амбициозно о себе заявляет. Мы выполняем большие серьезные проекты, это не только привлекает к нам повышенное внимание, но и открывает новые возможности. Мы должны уметь максимально оперативно реагировать на эти изменения. Цифровизация и современные ИТ-технологии становятся необходимой и приоритетной сферой интересов компании «Туполев».
Текст: Любовь Ларионова
Фотографии: архив компании «Туполев»
