Результат интеллектуальной деятельности: Автоматизированная система проектирования интерактивной электронной ремонтной документации

Техническое решение относится к области ремонта и технического обслуживания (ТОР) сложных технических систем (СТС), включая изделия вооружений и военной техники (ВВТ), с использованием интерактивной электронной ремонтной документации (ИЭРД).

Известны автоматизированные системы проектирования (САПр), используемые в различных предметных областях.

Примерами известных САПр могут служить технические решения по патентам RU 2672163, RU 2468425, RU 2294560, RU 139297, RU 98610, RU 103014, RU 177178, по патентной заявке RU 2016129653 и др.

Общим недостатком указанных известных технических решений является то, что они не предназначены и непригодны для проектирования комплексной ИЭРД, предназначенной для информационной поддержки действий эксплуатационного и ремонтного персонала при проведении работ по ТОР образцов СТС (образцов ВВТ) на местах их дислокации.

Наиболее близким техническим решением, принимаемым в качестве прототипа (аналога) по отношению к заявленной автоматизированной системе проектирования ИЭРД, является техническое решение по патенту RU 2581549.

Система-аналог по патенту RU 2581549 представляет собой программно-аппаратный комплекс, включающий совокупность программно-аппаратных блоков и модулей, функционально связанных между собой и отражающих в своей структуре конструктивные и функциональные связи составных частей (СЧ) всех уровней иерархической структуры обслуживаемых СТС (изделий ВВТ). Каждый блок системы-аналога содержит разделы ИЭРД, предназначенные для информационной поддержки действий эксплуатационного и ремонтного персонала при проведении всех видов работ по всей номенклатуре технологических процессов ТОР на соответствующей СЧ изделия. В свою очередь, функциональные модули, входящие в состав структуры системы-аналога, содержат электронные формы соответствующих указаний персоналу по оценке результатов выполняемых операций на данной СЧ и по переходам к следующим операциям на этой СЧ или на другой СЧ. Таким образом, функциональные модули ИЭРД обеспечивают функциональную связь блоков ИЭРД в составе всего комплекса ИЭРД, подлежащего использованию в системе-аналоге для управления работами по ТОР образцов СТС (образцов ВВТ) на местах их дислокации.

Несомненным достоинством системы-аналога является обеспечение более высокого качества и производительности работ по ТОР образцов СТС (образцов ВВТ) на местах дислокации - с использованием ИЭРД для информационной поддержки действий эксплуатационного и ремонтного персонала.

Описание технического решения по патенту RU 2581549 не только определяет достаточно полную структуру ИЭРД сложных технических систем (включая изделия ВВТ), но и предусматривает автоматизацию проектирования разделов ИЭРД на составные части образцов СТС.

В описании технического решения по патенту RU 2581549 приведено описание автоматизированного рабочего места (АРМ) формирования разделов ИЭРД, которое является непосредственным аналогом заявленной системы.

АРМ содержит в своем составе компьютер (12), к которому подключены цифровая видеокамера или цифровой фотоаппарат (10) и микрофон (13).

В процессе формирования ИЭРД с применением данной АРМ (аналога) производится формирование модулей совместных изображений составных частей изделия (объекта ТОР) и инструмента, используемого при выполнении технологических операций ТОР на данной СЧ. Таким образом осуществляется визуализация выполнения операций для последующей подсказки действий ремонтного персонала при проведении работ по ТОР на соответствующей СЧ. С помощью микрофона формируются аудиоуказания персоналу по выполнению каждой операции и по переходу к другим операциям. При этом для формирования полного комплекта ИЭРД необходимо иметь исправный натурный образец изделия.

Достоинством данного варианта автоматизированного формирования ИЭРД с помощью АРМ-аналога является наглядность подсказок эксплуатационному и ремонтного персоналу, реализуемых в виде визуализации выполняемых технологических операций.

Недостатком данного технического решения (аналога) является необходимость использования исправного натурного образца СТС (образца ВВТ) для формирования такой комплексной ИЭРД. Это возможно реализовать только в условиях предприятия-изготовителя СТС. Учитывая, что составные части СТС (в частности - изделий ВВТ) изготавливаются достаточной широкой кооперацией предприятий-изготовителей СЧ разного уровня, реализация формирования комплекса ИЭРД на СТС (изделия ВВТ) с применением исправного натурного образца СТС и ее СЧ еще более усложняется.

Вторым недостатком аналога является то, что при формировании разделов ИЭРД с помощью АРМ по патенту-аналогу не используются указания по проведению ТОР, содержащиеся в эксплуатационной документации СТС (изделия ВВТ), что снижает достоверность и эффективность проектируемой ИЭРД.

Целью заявленного технического решения является устранение недостатков аналога по патенту RU 2581549.

Технический результат от заявленного технического решения состоит в обеспечении автоматизации проектирования комплексной ИЭРД без использования исправных натурных образцов СТС (ВВТ) и их СЧ, а также в обеспечении необходимой достоверности и эффективности проектируемой ИЭРД, не противоречащей штатной эксплуатационной документации на изделия СТС (ВВТ), разработанной предприятиями-разработчиками СТС (ВВТ) и их СЧ.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в автоматизированную систему проектирования ИЭРД, содержащую совокупность программно-аппаратных блоков ведения разделов ИЭРД на составные части СТС (ВВТ) и функционально связанные с ними (входящие в них) программно-аппаратные модули указаний по выполнению технологических операций ТОР на СЧ разного уровня и модулей указаний по переходам к следующим технологическим операциям дополнительно введены блок ввода и редактирования исходных документов, блок ведения базы данных, блок формирования структуры комплексной ИЭРД СТС (ВВТ), блок формирования разделов ИЭРД по СЧ, функционально связанные между собой - как показано на фиг. 1.

При этом в качестве исходных документов используется штатная эксплуатационная документация на СТС (ВВТ) - объект ТОР, типовые технологические инструкции выполнения всего комплекса операций по ТОР (из состава всей номенклатуры технологических процессов ТОР), конструкторские чертежи СТС и СЧ разного уровня, а также (при наличии) кадры фото и видеосъемок общих видов СЧ.

Структура, состав и функциональные связи заявленной автоматизированной системы проектирования (АСП) ИЭРД поясняются на фиг. 1.

Работа автоматизированной системы проектирования ИЭРД (фиг. 1) включает подготовительный режим и режим автоматизированного проектирования комплексной ИЭРД на соответствующую СТС (изделие ВВТ).

При работе АСП (фиг. 1) в подготовительном режиме с помощью блока ввода (1) производится ввод исходных документов, занесение исходных документов в электронном виде в блок ведения базы данных (2), последующая обработка исходных документов и подготовка на их основе исходных данных для формирования разделов ИЭРД соответствующих СЧ.

Исходные документы, используемые в АСП для проектирования ИЭРД, должны включать, как минимум, следующие виды официальной (соответствующим образом согласованной и утвержденной) документации на СТС (изделия ВВТ) и их СЧ:

1) руководства по эксплуатации СТС (изделия ВВТ) в целом и их СЧ;

2) технологические инструкции по всем видам технологических операций из состава всей номенклатуры технологических процессов, подлежащих выполнению в процессе ТОР.

Номенклатура технологических процессов и состав технологических операций должен полностью соответствовать составу ИЭРД, применяемому для управления работами по ТОР в техническом решении (аналоге) по патенту RU 2581549.

3) конструкторские документы (общие виды СТС и их СЧ, схемы деления, спецификация);

4) действующие стандарты и нормативно-методические документы по проведению работ по ТОР СТС на местах их эксплуатации (по войсковому ремонту образцов ВВТ на местах их дислокации);

5) разделы эксплуатационных комплектов запасных частей и принадлежностей (ЗИП-О), содержащие сведения об инструменте, принадлежностях, запасных частях и расходных материалах;

6) кадры фото и видеосъемок общих видов конструкций СЧ, инструментов и принадлежностей (при наличии).

Процесс проектирования комплексной ИЭРД на СТС с применением АСП (фиг. 1) включает следующие этапы:

1) обработка, преобразование и индексация исходных документов;

2) формирование структуры комплексной ИЭРД;

3) формирование разделов ИЭРД на СЧ разных структурных уровней СТС (ВВТ);

4) уточнение функциональных связей между разделами ИЭРД для разных СЧ;

5) формирование комплексной ИЭРД в виде совокупности функционально связанных разделов ИЭРД по всей номенклатуре технологических процессов ТОР для данного типа СТС (ВВТ);

6) формирование комплекта ремонтного ЗИП в виде совокупности подкомплектов ремонтных комплектов ЗИП (ЗИП-Р) для ТОР каждой СЧ;

7) занесение комплекса ИЭРД на промежуточный носитель для использования при управлении работами по ТОР (например, с применением системы по патенту RU 2581549).

Обработка, преобразование и индексация исходных документов производится с помощью блока ввода и редактирования (1) из состава АСП (фиг. 1).

Производятся анализ и декомпозиция электронной версии руководства по эксплуатации СТС (ВВТ) в целом и их СЧ каждого структурного уровня. При этом из общего текста руководства по эксплуатации выделяют:

1) описание устройства и работы СТС в целом и каждой СЧ. Выделенный текст формируют в отдельный файл и индексируют шифром СТС (ВВТ) или соответствующей СЧ;

2) из текста выделяют указания по контролю технического состояния СТС и СЧ, соответственно. Каждое указание индексируют шифром СТС и СЧ, соответственно;

3) выделяют указания по порядку выполнения разных видов технического обслуживания. Указания индексируют шифром СТС или СЧ (соответственно) и видом ТО. Указания индексируют по принадлежности СТС в целом и СЧ;

4) выделяют параметры технического состояния СТС (ВВТ) в целом и их СЧ - для определения исправного и неисправного состояний объектов контроля (СТС и СЧ, соответственно). Параметры индексируют по принадлежности СТС в целом и их СЧ;

5) выделяют средства контроля, инструменты, принадлежности и материалы, подлежащие использованию при контроле технических состояний СТС в целом и их СЧ, а также при проведении разных выходов ТО на СТС в целом и их СЧ. Все используемые средства индексируют шифрами объектов ТОР (СТС и СЧ), к которым они должны применяться, и видами работ;

6) выделяют признаки характерных неисправностей СТС и СЧ, содержащиеся в текстах руководств по эксплуатации. Индексируют признаки шифрами СТС и СЧ;

7) выделяют указание по устранению характерных неисправностей и по используемым материальным средствам устранения неисправностей. Файлы с этими указаниями также индексируют шифрами СТС и СЧ (по принадлежности);

8) результаты предварительной обработки и декомпозиции эксплуатационной документации на СТС и их СЧ передают из блока ввода (1) в блок базы данных (2).

Эксплуатационная документация на СТС (изделие ВВТ) и их СЧ рассчитана на выполнение работ по ТОР квалифицированным персоналом, хорошо знающим техническое устройство и принципы действия обслуживаемых СТС (ВВТ) и их СЧ.

Целью создания и применения ИЭРД является информационная поддержка действий эксплуатационного и ремонтного персонала при недостаточном уровне их квалификации (недостаточно глубоком знании объектов ТОР).

В связи с этим, при проектировании разделов ИЭРД с применением системы (фиг. 1) предусматривается дополнение материалов эксплуатационной документации более подробными указаниями по выполнению всего комплекса возможных технологических операций при выполнении работ по ТОР образцов СТС (ВВТ) и их СЧ, а также по переходам от одних операций к другим - с учетом результатов выполнения предыдущей операции.

Следующим этапом проектирования комплексной ИЭРД с применением АСП (фиг. 1) является формирование структуры комплексной ИЭРД на СТС (изделие ВВТ).

Также, как и в аналоге, структура ИЭРД, формируемая с помощью заявленной АСП (фиг. 1), должна адекватно отражать иерархическую конструктивную структуру СТС (ВВТ), для которой проектируется ИЭРД.

Формирование структуры комплексной ИЭРД производится с помощью блока формирования структуры ИЭРД (3), входящего в состав АСП (фиг. 1). СТС (изделия ВВТ) по своему конструктивному и функциональному построению представляют собой, как правило, многоуровневую иерархическую разветвленную структуру, имеющую несколько уровней декомпозиции этой структуры - от изделия в целом до неразъемных сменных элементов и агрегатов нижнего уровня. Такая структура СТС (изделия ВВТ) в структуре комплексной ИЭРД может быть представлена разветвленным многоуровневым графом. Вершине графа структуры ИЭРД СТС (изделия ВВТ) в целом будет, в этом случае, соответствовать раздел ИЭРД, определяющий порядок работ по ТОР на изделии в целом. Нижестоящим звеньям графа структуры ИЭРД будут соответствовать разделы ИЭРД, определяющие порядок проведения работ по ТОР на СЧ соответствующих уровней декомпозиции структуры СТС (ВВТ).

Порядок формирования структуры ИЭРД для СТС (изделия ВВТ) с четырех уровневой иерархией структуры поясняется на фиг. 2 и фиг. 3.

Перед началом формирования комплексной структуры ИЭРД в блок формирования (3) из блока ведения базы данных (2) считывается и воспроизводится на экране блока (3) шаблон обезличенного разветвленного графа многоуровневой структуры СТС, в котором условно проиндексированы позиции вершины и узлов графа на всех уровнях. Вершине графа (см. фиг. 2) присваивается позиция «1». Нижестоящим узлам графа присваиваются составные обозначения, включающие порядковый номер уровня и порядковый номер узла графа на данном уровне (в данной ветви графа). Вид исходного графа для формирования структуры ИЭРД приведен на фиг. 2.

Для преобразования исходного обезличенного графа (фиг. 2) в изображение иерархической структуры комплексной ИЭРД (фиг. 3) в блок (3) из блока базы данных (2) поочередно извлекаются конструкторские документы, содержащие сведения о структуре СТС (ВВТ) в целом и структуре их СЧ разного уровня. В качестве таких документов используются схемы деления и спецификации, введенные предварительно в блок базы данных (2) с помощью блока ввода (1).

Просмотр конструкторских документов производится последовательно, начиная с верхнего уровня декомпозиции структуры СТС (ВВТ). При этом в каждый узел графа (фиг. 2) заносится шифр изделия или его СЧ, указанные в конструкторском документе. По завершении этой процедуры в каждом узлу графа структуры ИЭРД будут занесены идентификационные данные (шифр СЧ и позиционный номер в структуре СТС) формируемых разделов ИЭРД - как это пояснено на фиг. 3.

Базовая структура комплексной ИЭРД (фиг. 3) будет полностью идентична конструктивной структуре СТС (изделия ВВТ), для которой разрабатывается ИЭРД. Если в исходном графе (фиг. 2) при этом будут неиспользованные ветви и звенья, после заполнения всех узлов базовой структуры ИЭРД (фиг. 3) неиспользуемые части исходного графа автоматически удаляются. Сформированная базовая структура комплексной ИЭРД (фиг. 3) заносится в блок ведения базы данных (2) и далее используется при формировании разделов ИЭРД для узлов базовой структуры ИЭРД (фиг. 3).

Формирование разделов ИЭРД для каждого узла базовой структуры (фиг. 3) (для СТС в целом и для СЧ всех уровней декомпозиции структуры СТС) производится в АСП (фиг. 1) с помощью блока формирования разделов ИЭРД (4).

Под управление блока (4) из блока базы данных (2) поочередно извлекаются идентификационные данные узлов структуры ИЭРД, начиная с верхнего уровня. Шифры СТС (ВВТ) и соответствующих СЧ, входящие в состав этих идентификационных данных (см. фиг. 3), служат поисковыми реквизитами для считывания из блока базы данных (2) всех сведений, проиндексированных ранее этим шифром при анализе и обработке исходной документации с помощью блока ввода (1).

Вызываемые сведения формируются в последовательность, соответствующую порядку действий эксплуатационного и ремонтного персонала при проведении работ по ТОР на изделии в целом и на каждой СЧ, входящей в состав изделия. Первоначальной структурной единицей формируемого раздела ИЭРД является файл из состава исходного руководства по эксплуатации, содержащий описание устройства и принципа действия СТС (изделия ВВТ) в целом или соответствующей СЧ изделия. Если в этом файле нет наглядного изображения соответствующего объекта ТОР (СТС или СЧ), то к этому файлу логически связывается («прикрепляется») файл, отображающий общий вид объекта ТОР, вызываемый из блока базы данных (2). Это может быть чертеж общего вида (СТС в целом или СЧ), кадр фото или видеоизображения, или 3D-модель объекта ТОР - в зависимости от их наличия в составе исходных документов.

Далее из блока базы данных (2) в блок формирования разделов ИЭРД (4) заносится справочник технологических процессов, подлежащих реализации под управлением формируемой ИЭРД. Номенклатура технологических процессов идентична перечню технологических процессов ТОР, подлежащих реализации на основе ИЭРД с применением системы управления по патенту RU 2581549 (аналога заявленному техническому решению).

Для каждого технологического процесса, подлежащего реализации при проведении ТОР на соответствующей СЧ под управлением формируемого раздела ИЭРД формируется логическая последовательность: указаний по выполнению технологической операции; показателей результата выполнения операции; критериев оценки результатов выполнения операции; указаний по переходу к следующей операции (на данной СЧ или смежной СЧ) - в зависимости от оценки результата выполнения текущей операции.

Например, при реализации технологического процесса контроля параметров технического состояния дается указание о порядке реализации этой процедуры. Для этого из блока базы данных (2) в блок (4) вызывается (по шифру СЧ) соответствующее указание о порядке контроля параметров технического состояния данной СЧ. Это указание содержит ссылки о воздействии на органы управления СЧ (при использовании средств встроенного контроля СЧ) или на контрольные точки в конструкции СЧ (при контроле внешними средствами). Вслед за этим указанием из блока базы данных (2) в блок формирования (4) считывается изображение общего вида данной СЧ (чертеж, фото или 3D-модель), на которой активируются (цветом, миганием) соответствующие точки конструкции СЧ (при использовании внешних средств - с идентификацией этих средств). Задается необходимая последовательность действий, порядок получения показателей технического состояния и критерии оценки состояний «исправна СЧ/неисправна СЧ». Далее из блока базы данных (2) извлекаются указания по переходам, которые логически привязываются к каждому варианту оценки технического состояния СЧ. Для результата «исправен» указание содержит идентификатор перехода к другому технологическому процессу на данной СЧ или к контролю параметров технического состояния на смежной СЧ. Для результата «неисправен» указание должно содержать идентификатор перехода к нижестоящим СЧ - вероятным причинам неисправностей.

После завершения формирования раздела ИЭРД для конкретной СЧ по всей номенклатуре технологических процессов, подлежащих исполнению при проведении работ по ТОР на данной СЧ, сформированный раздел ИЭРД подлежит просмотру. В случае отсутствия некоторых указаний по выполнению обязательных технологических операций, из блока формирования (4) в блок базы данных (2) формируют запросы на типовые технологические инструкции. Идентификатором поиска (поисковым реквизитом) является тип технологического процесса, для реализации которого отсутствуют необходимые указания.

Из состава вызванной в блок формирования (4) инструкции выделяют соответствующее указание по выполнению необходимой операции, а также сведения об используемом инструменте и материалах. Производится логическая и визуальная привязка реализации этого указания к общему виду СЧ (аналогично рассмотренному для процесса контроля параметров технического состояния).

После заполнения всех выявленных пробелов, сформированный раздел ИЭРД для данной СЧ передается в соответствующий программно-аппаратный блок (5) ведения разделов ИЭРД, а указания по переходам - в соответствующие модули в составе данного блока (5) - см. фиг. 1.

Последовательно выполняется рассмотренная процедура формирования разделов ИЭРД по всем СЧ на всех ветвях и уровнях структуры комплекса ИЭРД согласно фиг. 3.

По завершении формирования разделов ИЭРД, в блоках ведения разделов ИЭРД (5) оказывается полный состав комплексной ИЭРД на все уровни структуры фиг. 3, а в блоке ведения базы данных (2) оказывается контрольный экземпляр комплексной ИЭРД на всю структуру СТС (изделия ВВТ).

На заключительном этапе формирования комплексной ИЭРД производится повторный просмотр всех разделов ИЭРД поочередно по всем ветвям структуры ИЭРД (фиг. 3). При этом уточняются взаимные переходы между процессами ТОР, подлежащими выполнению на СЧ нижестоящих уровней и на смежных СЧ одного и того же уровня иерархии структуры СТС (ВВТ).

После завершения такой стыковки, с помощью блока формирования (4) формируется контрольный код, защищающий сформированную ИЭРД от несанкционированных изменений.

Снятие защиты и разрешение на изменения (дополнения) ИЭРД предоставляется администратору АСП. Такая необходимость может возникнуть для актуализации разработанной версии ИЭРД. Например, по результатам практического применения комплекса ИЭРД при управлении работами по ТОР с помощью системы по патенту RU 2581549, или в связи с модернизацией объекта ТОР (СТС или ВВТ, соответственно).

В составе сформированных разделов ИЭРД содержатся сведения об инструменте, принадлежностях, запасных частях и расходных материалах, подлежащих использованию при выполнении соответствующих технологических операций под управлением ИЭРД.

С помощью блока формирования (4) при просмотре всех разделов ИЭРД формируется сводный перечень используемых инструментов, принадлежностей и материалов. По запросу блока формирования (4) из блока базы данных (2) извлекается перечень комплекта эксплуатационного ЗИП данного изделия (СТС или ВВТ). В блоке (4) производится сравнение перечня из состава ИЭРД и перечня из состава комплекта запасных частей, инструмента и принадлежностей одиночного (ЗИП-О). По результатам сравнения формируется перечень инструментов, материалов и принадлежностей, отсутствующих в комплекте ЗИП-О. Этот перечень определяет состав комплекта ремонтного ЗИП (ЗИП-Р), который необходимо иметь при проведении работ по ТОР образцов СТС (ВВТ) каждого типа - под управлением ИЭРД, разработанной указанным способом с использованием заявленной АСП ИЭРД.

Таким образом заявленное техническое решение по АСП ИЭРД обеспечивает реализацию заявленного технического результата - обеспечивает автоматизацию проектирования полных комплектов ИЭРД для управления работами по ТОР образцов СТС (образцов ВВТ) без применения исправных натурных образцов ВВТ. А также обеспечивается высокая достоверность ИЭРД по отношению к штатной эксплуатационной документации.

В отличие от технического решения по патенту RU 2581549 (аналога) комплекс ИЭРД, формируемый с помощью заявленной АСП (фиг. 1), обладает большей полнотой и достоверностью. Разделы ИЭРД по каждой СЧ и по изделию в целом формируются на основе эксплуатационной и конструкторской документации, разработанной предприятиями-разработчиками изделий. Указания по выполнению технологических операций формируются на основе официальной технологической документации заводов-изготовителей, ремонтный и сервисных предприятий.

В техническом решении-аналоге разделы ИЭРД формируются только на основе фото (видео) кадров съемки соответствующих СЧ и используемого инструмента (см. стр. 8 и стр. 9 описания к патенту аналога). Формирование критериев оценки результатов операций, а также указаний по выполнению операций и по переходам к другим операциям (в том числе - на смежных СЧ) по результатам выполнения текущих операций в техническом решении-аналоге не предусмотрено.

Промышленная реализация заявленного технического решения обеспечивается с применением типовых программно-технических средств, известных из уровня техники. В качестве аппаратурной основы составных частей АСП (фиг. 1) могут использоваться типовые средства вычислительной техники (например, персональные компьютеры). В качестве общего программного обеспечения для проектирования ИЭРД могут быть использованы типовые операционные системы (ОС) двойного применения (например, операционная система Astra Linux Common Edition соответствующей версии) и совместимая с данной ОС система управления базой данных.

Для упрощения информационной совместимости заявленной АСП ИЭРД с системой управления по патенту RU 2581549, целесообразно унифицировать программно-аппаратную основу этих систем.

В целях оптимизации практической реализации заявленной системы блоки (2) и (5) с входящими модулями (6) и (7), приведенные на фиг. 1, могут быть конструктивно объединены на единой конструктивной основе (одного компьютера) с образованием одного интегрального конструктивного устройства - базы данных АСП (8).

В свою очередь, блоки (1), (3) и (4) могут быть конструктивно объединены на единой конструктивной основе (в одном компьютере) с образованием второго интегрального конструктивного устройства - устройства ввода исходных документов и формирования ИЭРД (9).