бесплатно рефераты
 

Диплом: Разработка элементов учебно-тренировочных средств на основе интерактивных электронных технических руководств по подготовке разгонного блока «Бриз-М» на технической позиции

1.1.2. Интерактивные электронные технические руководства – составная часть CALS В современных условиях, все более очевидным становится факт снижения конкурентоспособности изделия, сопровождаемого большим объемом традиционной бумажной документации. Явно прослеживаются следующие тенденции: · Увеличение количества и сложности применяемых изделий и техники приводит к появлению все большего количества технических материалов, инструкций по эксплуатации и обслуживанию техники. Это приводит к тому, что, несмотря на усилия конструкторов по упрощению эксплуатации техники, постоянно появляется большое количество информации (в основном на бумажных носителях), которую специалистам необходимо при этом учитывать: · Быстрое изменение, модификация таких устройств ведёт к тому, что эти руководства и содержащаяся в них техническая информация становятся неактуальными и не отражают действительное состояние данного изделия. Ценность огромного количества такой бумажной информации сводится к нулю, да и на создание, хранение и использование ее приходится затрачивать большие деньги и время сотрудников; · Увеличение номенклатуры и уменьшение сроков освоения новых изделий требует повышения квалификации обслуживающего и ремонтного персонала и необходимости его быстрого переучивания; · Развитие автоматизированных средств диагностики и контроля как внутри изделия, так и для использования на соответствующих сервисных службах. Эти средства требуют электронных устройств для обработки той информации, которую они выдают, они также позволяют автоматизировать решение ряда вопросов по диагностике неисправностей, что позволяет резко повысить надежность эксплуатации изделия и вероятность его безотказной работы; · Для того чтобы иметь возможность интеграции в международное производственное общество необходимо качественно улучшить дисциплину эксплуатации и обслуживания изделий и оборудования. Требуется добиться, чтобы повсеместно выполнялись все требования технологии эксплуатации, разработанной производителем и обеспечивающей максимальные результаты. С точки зрения концепции CALS, предусматривающей преемственность в передаче информации на всех стадиях жизненного цикла, Интерактивное Электронное Техническое Руководство - это документ, формируемый в значительной степени автоматически на основе конструкторского описания изделия. Если в подразделении, в котором создается ИЭТР, используется PDM-система, то все исходные материалы - текстовые, графические, звуковые и т.д. - берутся из нее в готовом виде. Информационное наполнение ИЭТР происходит главным образом на стадиях разработки и производства изделия, а применение ИЭТР на стадии эксплуатации и утилизации. В рамках концепции CALS, информационная поддержка процессов эксплуатации изделий обеспечивается путем использования интерактивных электронных технических руководств (ИЭТР). Интерактивное электронное техническое руководство (ИЭТР) представляет собой структурированный комплекс взаимосвязанных технических данных, предназначенный для предоставления в интерактивном режиме справочной и описательной информации об эксплуатационных и ремонтных процедурах, и определяется следующими показателями: · Техническое руководство подготавливается в автоматизированной системе композиции; · Техническое руководство включает в себя всю информацию, относящуюся к области применения технического руководства; · Техническое руководство спроектировано для отображения на электронном дисплее; · Элементы данных в техническом руководстве логически взаимосвязаны так, что пользователь может быстро получить доступ к нужной информации; · Техническое руководство позволяет в интерактивном режиме предоставлять справочную и описательную информацию о проведении эксплуатационных и ремонтных процедур. 1.2. Анализ системы эксплуатации КРБ «Бриз-М» Система эксплуатации Комплекса разгонного блока «Бриз-М» представляет собой целенаправленно функционирующую совокупность структурно и функционально связанных средств комплекса (РН, РБ, КА, технологическое и специальное оборудование, здания и сооружения), органов управления и личного состава войсковых частей и подразделений, а также специалистов промышленности, предназначенную для решения задач обеспечения и использования комплекса по назначению. Свойства системы эксплуатации оцениваются как количественными показателями, так и качественными признаками. Количественные показатели или качественные признаками свойств системы эксплуатации КРК и их элементов, которые проявляются в процессе эксплуатации, определяя затраты материальных средств, труда и времени, называются эксплуатационными характеристиками (эксплуатационно-техническими характеристиками). При определении большинства эксплуатационных характеристик предполагается, что процесс функционирования системы эксплуатации реализуется идеально точно, и не учитывается то обстоятельство, что на практике в подготовке систем к использованию и их непосредственном использовании по назначению в подавляющем большинстве случаев участвует чело­век, который может допускать ошибки, особенно в условиях боль­шой сложности в организации обслуживания систем и при ограни­ченном времени обслуживания. От квалификации человека, от его способностей и физиологических данных (реакции, физического состояния и т. д.) зачастую во многом зависит процесс успешной подготовки техники к применению и эффективное ее применение. В деле успешного решения задач обслуживания и эксплуатации сложных систем большое значение отводится предварительному обучению обслуживающего персонала и обучению (самообучению) непосредственно в процессе эксплуатации систем. Даже в условиях тенденции автоматизации процессов управления работой сложных систем (и процессов их технического обслуживания) человеку при­надлежит далеко не последняя роль. 1.3. Постановка задачи Назначением разработки является создание программно-методического комплекса (ПМК) «Функционирование системы эксплуатации КРБ «Бриз-М», предназначенного для подготовки и поддержания профессиональных навыков руководящего состава, инженерно-технического и обслуживающего персонала в учебных центрах и непосредственно на рабочих местах. ПМК является составной частью учебно-тренировочных средств КРБ 14К43, предусмотренных схемой деления комплекса на составные части. ПМК должен использоваться при решении следующих задач обучения руководящего, инженерно-технического и обслуживающего персонала: · осуществление организации подготовки РБ на ТК; · изучение последовательности и содержания основных этапов и технологических операций подготовки РБ на ТК, а также контролируемые параметры и требования к выполняемым на ТК работам по подготовки РБ; · изучение основных характеристик сооружений, средств технологического оснащения ТК, а также агрегатов и систем РБ; · прогнозировать возможное возникновение и по возможности имитировать развитие нештатные ситуации; · изучения функционирования основных систем РБ; · изучения состава и основных требований эксплуатационной документации, регламентирующей подготовку РБ на ТК; · функционировать как в локальном варианте (одно рабочее место) так и в сетевом исполнении (несколько рабочих мест); · отражать индивидуальные конструкционно-технические особенности каждого изделия; · размещаться у производителя, на полигоне и в учебном центре. Учебно-тренировочные средства должны обеспечить изучение личным составом эксплуатирующей организации принципа действия, правил эксплуатации образцов техники, а также отработку, совершенствование и поддержание профессиональных навыков и умений по выполнению технологических операций на всех этапах эксплуатации и использования составных частей комплекса РБ по назначению. Не вызывает сомнения тот факт, что успешное применение КРБ по назначению невозможно без чёткого функционирования его системы эксплуатации. Поэтому УТС должны обеспечить изучение комплекса, а также совершенствование и поддержание профессиональных навыков всеми специалистами, принимающими участие в эксплуатации КРБ. УТС должны обеспечить обучение специалистов на всех этапах их профессиональной деятельности: · обучение в учебном заведении; · подготовка и допуск к самостоятельной работе в эксплуатирующей организации; · поддержание требуемого уровня и совершенствование профессиональных навыков в условиях эксплуатирующей организации. 2. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УТС НА ОСНОВЕ ИЭТР 2.1. Структура УТС По назначению учебно-тренировочные средства делятся на три основные элемента: 1. Учебно-тренировочные комплексы 2. Тренировочные средства 3. Технические средства Учебно-тренировочные комплексы представляют собой комплексы технических и программных средств на базе ПЭВМ, предназначенные для профессиональной подготовки и тренировки руководящего и обслуживающего персонала на основе моделирования этапов эксплуатации комплекса и его составных частей, а также работы наиболее сложных систем (средств, комплексов) во всех режимах их функционирования и анализа качества усвоения изучаемых и отрабатываемых учебных задач. Тренировочные средства представляют собой технические средства, предназначенные для практической работы личного состава в целях формирования, поддержания и совершенствования у эксплуатирующего персонала навыков в эксплуатации комплекса и его составных частей. Технические средства обучения, представляющие собой системы программного обучения, учебные кинофильмы, телефильмы, диафильмы, компьютерные обучающие программы и аппаратура для их демонстрации, а также электрофицированные стенды и макеты, блоки, приборы, узлы и детали агрегатов и систем с разрезами. Интерактивные электронные технические руководства объединяют в себе следующие элементы схемы деления УТС по назначению: · Учебно-тренировочный комплекс; · Элементы учебных средств: · Системы и средства программного обеспечения на базе ЭВМ; · Учебные фильмы и программы; · Проекционная и кинопроекционная аппаратура; · Плакаты, учебники, методические пособия, общетехническая литература. На рис. 2.1. представлена структура деления УТС по назначению. 2.1.1. Архитектура построения УТС на основе ИЭТР По организационной структуре процесс разработки и внедрения УТС на основе ИЭТР можно разделить на три этапа: 1) «Производитель» - этап разработки электронной модели, занесение в базы всей технической и конструкторской документации; 2) «Учебный центр» - этап проверки и отладки информационной модели, полученной от производителя; 3) «Полигон» - этап практического тестирования информационной модели. Выявление фактических несоответствий между реальным изделием и виртуальной моделью. Между этапами в процессе отладки происходит постоянный информационный обмен и корректировка информационной модели На рис. 2.2. приведена схема архитектуры построения УТС на основе ИЭТР. Диплом: Разработка элементов учебно-тренировочных средств на основе интерактивных электронных технических руководств по подготовке разгонного блока «Бриз-М» на технической позиции Рис. 2.2. Архитектура построения учебно-тренировочных средств 2.1.2. Состав программных модулей УТС на основе ИЭТР Программно-методический комплекс состоит из следующих модулей: · основные этапы и последовательность выполнения технологических операций подготовки РБ на ТК; · подготовка средств технологического оснащения ТК; · имитация нештатных ситуаций; · функционирования систем изделия; · состав и основные требования эксплуатационной документации, регламентирующей подготовку РБ на ТК; · информационное ядро; · обслуживание (создание и редактирование) информационного ядра. Модуль «Основные этапы и последовательность подготовки РБ на ТК» обеспечивает в интерактивном режиме демонстрацию и изучение основных этапов подготовки РБ на ТК космодрома. Модуль «Подготовка средств технологического оснащения ТК» обеспечивает в интерактивном режиме демонстрацию и изучение основных этапов подготовки средств технологического оснащения ТК РБ. Модуль «Имитация нештатных ситуаций» содержит перечень возможных нештатных и аварийных ситуаций, а также обеспечивает в интерактивном режиме демонстрации их развития и последствий, изучение мероприятий по предотвращению и содержание этапов работ по устранению последствий нештатных и аварийных ситуаций. Модуль «Функционирования систем изделия» обеспечивает в интерактивном режиме демонстрацию и изучение функционирования основных систем РБ. Модуль «Состав и основные требования эксплуатационной документации, регламентирующей подготовку РБ на ТК» обеспечивает в интерактивном режиме изучение состава и основных требований эксплуатационной документации, регламентирующей подготовка РБ на ТК космодрома. Модуль «Информационное ядро» является основной информационным хранилищем учебно-тренировочного программно-методического комплекса, необходим для функционирования всех модулей и подсистем УТПМК, включает электронные модели изделия, процессов, технологической системы, нормативно-техническую документацию, представленную в электронном виде. Модуль «Обслуживание информационного ядра» обеспечивает возможность ввода принципиально новой (дополнительной) и редактирования уже занесенной в информационное ядро информации по изделию (модернизация, варианты исполнения), процессам функционирования основных систем, содержание этапов подготовки РБ на ТК, средств технологического оснащения ТК РБ. На рис. 2.3. представлена структура программных модулей УТС на основе ИЭТР Диплом: Разработка элементов учебно-тренировочных средств на основе интерактивных электронных технических руководств по подготовке разгонного блока «Бриз-М» на технической позиции Рис. 2.3. Структура разработки ИЭТР 2.2. Методика построения отдельных модулей УТС ПМК на основе ИЭТР По стандартам CALS-технологий основными методами анализа предметной области для разработки информационных моделей являются методологии IDEF0 и IDE1X. 2.2.1. Анализ технологических процессов для определения структуры информации в подсистемах ПМК Методология моделирования IDEF0 предназначена для функционального анализа процесса с точки зрения CALS. Основные элементы этой методологии основываются на следующих концепциях: · графическое представление блочного моделирования. Графика блоков и дуг IDEF0-диаграммы отображает функцию в виде блока, а интерфейсы входа/выхода представляются дугами, соответственно входящими в блок и выходящими из него. Взаимодействие блоков друг с другом описываются посредством интерфейсных дуг, выражающих "ограничения", которые в свою очередь определяют, когда и каким образом функции выполняются и управляются; · строгость и точность. Выполнение правил IDEF0 требует достаточной строгости и точности, не накладывая в то же время чрезмерных ограничений на действия аналитика. Правила IDEF0 включают: · ограничение количества блоков на каждом уровне декомпозиции (правило 3-6 блоков); · связность диаграмм (номера блоков); · уникальность меток и наименований (отсутствие повторяющихся имен); · синтаксические правила для графики (блоков и дуг); · разделение входов и управлений (правило определения роли данных). · отделение организации от функции, т.е. исключение влияния организационной структуры на функциональную модель. Результатом применения методологии IDEF0 является модель, которая состоит из диаграмм, фрагментов текстов и глоссария, имеющих ссылки друг на друга. Диаграммы - главные компоненты модели, все функции и интерфейсы на них представлены как блоки и дуги. Место соединения дуги с блоком определяет тип интерфейса. Управляющая информация входит в блок сверху, в то время как информация, которая подвергается обработке, показана с левой стороны блока, а результаты выхода показаны с правой стороны. Механизм (человек или автоматизированная система), который осуществляет операцию, представляется дугой, входящей в блок снизу Одной из наиболее важных особенностей методологии IDEF0 является постепенное введение все больших уровней детализации по мере создания диаграмм, отображающих модель. Построение IDEF0 -модели начинается с представления всей системы в виде простейшей компоненты - одного блока и дуг, изображающих интерфейсы с функциями вне системы. Поскольку единственный блок представляет всю систему как единое целое, имя, указанное в блоке, является общим. Это верно и для интерфейсных дуг - они также представляют полный набор внешних интерфейсов системы в целом. Затем блок, который представляет систему в качестве единого модуля, детализируется на другой диаграмме с помощью нескольких блоков, соединенных интерфейсными дугами. Эти блоки представляют основные подфункции исходной функции. Данная декомпозиция выявляет полный набор подфункций, каждая из которых представлена как блок, границы которого определены интерфейсными дугами. Каждая из этих подфункций может быть декомпозирована подобным образом для более детального представления. Во всех случаях каждая подфункция может содержать только те элементы, которые входят в исходную функцию. Кроме того, модель не может опустить какие-либо элементы, т.е., как уже отмечалось, родительский блок и его интерфейсы обеспечивают контекст. К нему нельзя ничего добавить, и из него не может быть ничего удалено. Анализ блоков «Основные этапы и последовательность выполнения технологических операций подготовки РБ на ТК» и «Подготовка средств технологического оснащения ТК» производится при помощи методологии IDEF0. Последовательность операций представляется в виде иерархического дерева по принципу «от общего к частному». В корне дерева находится операция «Подготовка РБ «Бриз-М» на ТК» На более нижнем уровне происходит детализация этой операции. Соответственно операции более нижнего уровня детализуют операции верхнего. 2.2.2. Определение модели данных информационного ядра УТС ПМК На аппаратном уровне для создания УТС на основе ИЭТР применяется СУБД Oracle. На уровне пользователя системы Microsoft Access. Для анализа модели данных используется методология IDEF1Х. Методология IDEF1Х предназначена для моделирования данных о процессе и указания взаимосвязей между группами данных. Основным понятием данной методологии является сущность. Сущность в методологии IDEF1X является независимой, если каждый экземпляр сущности может быть однозначно идентифицирован без определения его отношений с другими сущностями. Сущность называется зависимой, если однозначная идентификация экземпляра сущности зависит от его отношения к другой сущности Каждой сущности присваивается уникальное имя и номер, разделяемые косой чертой "/" и помещаемые над блоком. Связь может дополнительно определяться с помощью указания степени или мощности (количества экземпляров сущности-потомка, которое может существовать для каждого экземпляра сущности-родителя). В IDEF1X могут быть выражены следующие мощности связей: · каждый экземпляр сущности-родителя может иметь ноль, один или более связанных с ним экземпляров сущности-потомка; · каждый экземпляр сущности-родителя должен иметь не менее одного связанного с ним экземпляра сущности-потомка; · каждый экземпляр сущности-родителя должен иметь не более одного связанного с ним экземпляра сущности-потомка; · каждый экземпляр сущности-родителя связан с некоторым фиксированным числом экземпляров сущности-потомка. Если экземпляр сущности-потомка однозначно определяется своей связью с сущностью-родителем, то связь называется идентифицирующей, в противном случае – неидентифицирующей. Связь изображается линией, проводимой между сущностью-родителем и сущностью- потомком с точкой на конце линии у сущности-потомка. 2.3. Требования к техническому обеспечению разработки УТС УТС на основе ИЭТР может использоваться, как для тренировки или обучения одного человека, так и для подготовки целого боевого расчета (Пять человек). Для корректной работы системы необходимо следующее оборудование: 1) Пять автоматизированных рабочих мест обучаемых со следующими параметрами ЭВМ: - IBM PC совместимый компьютер с процессором Pentium 4 1.7 Ггц и выше; - операционная система Microsoft Windows 98, Microsoft Windows NT 4.0, Microsoft Windows 2000; - оперативная память не менее 256 Мб; - видеокарта с 32 Мб памяти, поддерживающая аппаратное ускорение графики; - Windows совместимая звуковая карта; - SVGA монитор поддерживающий разрешение экрана 1024х768. - 32х скоростной и выше CD-ROM. 2) Рабочее место преподавателя/командира боевого расчета (выступает в роли сервера): - IBM PC совместимый компьютер с процессором Pentium 4 1.7 Ггц и выше; - операционная система Microsoft Windows 98, Microsoft Windows NT 4.0, Microsoft Windows 2000; - Объем жесткого диска не менее 40 Ггб; - оперативная память не менее 256 Мб; - видеокарта с 32 Мб памяти, поддерживающая аппаратное ускорение графики; - Windows совместимая звуковая карта; - SVGA монитор поддерживающий разрешение экрана 1024х768 3) Проекционный экран для группового просмотра видео изображений при подготовке боевого расчета; 4) Локальная компьютерная сеть; - топология «звезда»; - протокол передачи fastethernet; - кабель: экранированная витая пара; 5) Проектор. 3. РЕАЛИЗАЦИЯ УТС ПМК РБ «БРИЗ-М» НА ПРИМЕРЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОПЕРАЦИИ «ПОДГОТОВКА РБ «БРИЗ-М» К ТРАНСПОРТИРОВАНИЮ НА ЗАПРАВОЧНУЮ СТАНЦИЮ» В качестве примера, иллюстрирующего работу учебно-тренировочного средства на основе ИЭТР была выбрана технологическая операция «Подготовка РБ «Бриз-М» к транспортированию на заправочную станцию». 3.1. Анализ технологического процесса подготовки РБ на ТК космодрома «Байконур» Изначально информация о последовательности выполняемых операций содержалась в Инструкции по эксплуатации № 10 в виде сетевых графиков. (См. Приложение №1). Как видно из Приложения №1 представление информации в таком виде крайне не удобно. Информация иерархически не структурирована, сложно мысленно охватить и осмыслить всю инструкцию целиком. Методология IDEF0 лишена данных недостатков, поэтому инструкция №10 была переработана в рамках концепции IDEF0. Реализация методологии IDEF0 представлена в рис. 3.1. Диплом: Разработка элементов учебно-тренировочных средств на основе интерактивных электронных технических руководств по подготовке разгонного блока «Бриз-М» на технической позиции а) Диплом: Разработка элементов учебно-тренировочных средств на основе интерактивных электронных технических руководств по подготовке разгонного блока «Бриз-М» на технической позиции б) Диплом: Разработка элементов учебно-тренировочных средств на основе интерактивных электронных технических руководств по подготовке разгонного блока «Бриз-М» на технической позиции в) Диплом: Разработка элементов учебно-тренировочных средств на основе интерактивных электронных технических руководств по подготовке разгонного блока «Бриз-М» на технической позиции г) Рис. 3.1. Представление технологического процесса в методологии IDEF0 Как видно из рисунков, последовательность действий четко структурирована и легко мысленно представить себе все этапы процесса. Каждая последующая таблица детализует и раскрывает таблицу более верхнего уровня. Для анализа взаимосвязей между различными объектами информационной модели используется методология IDEF1X. Представление информационной модели в методологии IDEF1X показано на рис. 3.2. Диплом: Разработка элементов учебно-тренировочных средств на основе интерактивных электронных технических руководств по подготовке разгонного блока «Бриз-М» на технической позиции Рис. 3.2. Схема информационной модели УТС на основе ИЭТР в методологии IDEF1X 3.2. Информационное наполнение БД Microsoft Access Информационным ядром УТС на основе ИЭТР является БД Microsoft Access. Ее структура создается на основе модели созданной в методологии IDEF1X с учетом конкретных программных особенностей. Поэтому структура таблиц базы данных сходна со структурой модели IDEF1X. Структура БД Microsoft Access показана на рис. 3.3. Диплом: Разработка элементов учебно-тренировочных средств на основе интерактивных электронных технических руководств по подготовке разгонного блока «Бриз-М» на технической позиции Рис. 3.3. Схема данных БД УТС в среде СУБД MS Access 3.3. Графический интерфейс пользователя Графический интерфейс пользователя исполнен посредством языка объектного программирования Microsoft Visual Basic. Внешний вид рабочего окна представлен на рис. 3.4.

Диплом: Разработка элементов учебно-тренировочных средств на основе интерактивных электронных технических руководств по подготовке разгонного блока «Бриз-М» на технической позиции

Рис. 3.4. Вид рабочего окна

4. ЭКОЛОГИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА

4.1. Анализ технологического процесса и условий труда Физические опасные и вредные производственные факторы подразделяются на: 1. Физические; 2. Химические; 3. Биологические; 4. Психофизические. В данном дипломном проекте среди приведенных выше четырех групп опасных и вредных производственных факторов можно пренебречь биологическими и химическими факторами, так как на данном рабочем месте они оказывают незначительное влияние на деятельность оператора ЭВМ. Рассмотрим только физические и психофизические опасные и вредные производственные факторы и мероприятия по их устранению или снижению. Технологический процесс программирования включает в себя операции, описанные в таблице 4.1. Таблица 4.1. Основные элементы производственного процесса, формирующие опасные и вредные производственные факторы

п

п

Наименование операцииМатериалы, сырье, комплектующие изделияОборудование, приспособления, инструментыГотовые изделияПроизводственная средаОкружающая среда
Оснащение компьютеров специальным программным обеспечением (ПО)

- магнитные

носители, CD

- ВМ

- опасный уровень электрического тока,

- повышенная напряженность электрического или магнитного поля,

повышенный уровень электромагнитных излучений

воздух
Анализ поставленной задачи и определение ТЗ

- бумага,

- тонер для лазерного принтера

- ВМ,

- принтер

- сформулированное ТЗ для разрабатываемого ПО

- опасный уровень электрического тока,

- повышенная напряженность электрического или магнитного поля,

- повышенный уровень электромагнитных излучений

воздух
Создание текстов ПО

- бумага

- тонер для лазерного принтера

- ВМ,

- принтер,

- тексты ПО

- опасный уровень электрического тока,

- повышенная напряженность электрического или магнитного

воздух
- - -

Продолжение таблицы 4.1.

- - -

- поля,

повышенный уровень электромагнитных излучений

Отладка ПО на универсальных вычислительных машинах (ВМ)

- провода,

- разъемные

соединения

- ВМ,

- принтер.

- отлаженное ПО,

- доработанная аппаратура

- опасный уровень электрического тока,

- повышенная напряженность электрического или магнитного поля,

- повышенный уровень электромагнитных излучений

воздух

Страницы: 1, 2, 3, 4


ИНТЕРЕСНОЕ



© 2009 Все права защищены.