Информационная менеджмент-система как элемент создания цифрового двойника изделия Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

Информационная менеджмент-система как элемент создания цифрового двойника изделия

Рассмотрен опыт управления ключевыми аспектами испытаний и исследований свойств материалов изделий и их составных частей, защиты от контрафактных материалов с использованием разработанного ИТ-модуля, основанного на цифровых технологиях, интегрируемых в электронный технологический паспорт изделия и в смежные информационные системы при создании цифрового двойника изделия и информационного обеспечения для управления. УДК статьи 658.562.44

A.A. Извеков1

АО «Конструкторское бюро химавтоматики» (АО КБХА), vmzizvekov@gmail.com

B.Г. Грицюк2

АО КБХА, канд. техн. наук, доцент, info_kb@kbkha.ru

В.Н. Сухорукое2

АО КБХА, канд. техн. наук, доцент, vladimir.sukhorukov@engine.space

Г.Ф. Биктимирова3

АО «НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко», канд. техн. наук,

biktimirova.guzei.fanisovna@mail.ru

заместитель начальника управления — начальник центральной заводской лаборатории, г. Воронеж, Россия

2 заместитель директора, г. Воронеж, Россия

3 главный специалист отдела,

г. Химки, Московская обл., Россия

Для цитирования: Извеков A.A., Грицюк В.Г., Сухоруков В.Н., Биктимирова Г.Ф. Информационная менеджмент-система как элемент создания цифрового двойника изделия // Компетентность / Competency (Russia). — 2024. — № 8. DOI: 10.24412/1993-8780-2024-8-16-21

ключевые слова

цифровой двойник, электронный технологический паспорт, информационное обеспечение, жизненный цикл изделия, менеджмент качества, постоянное улучшение

еред ключевыми отраслями экономики поставлена задача достижения цифровой зрелости в рамках национальных целей развития Российской Федерации на период до 2030 года1. Согласно современным тенденциям одним из важных объектов цифровизации высокотехнологичных производств оборонно-промышленного комплекса (ОПК) является жизненный цикл изделия (ЖЦИ), что и отражено в приоритетных направлениях Программы инновационного развития государственных корпораций на период 2019-2025 годов (Роскосмос, Ростех, Росатом и т.д.). Также в рамках совершенствования системы качества и надежности изделий высокотехнологичных производств ОПК согласно требованиям ГОСТ РВ 0015-002-2020 (ГОСТ Р ИСО 90012015) организации обязаны управлять жизненным циклом изделия для выполнения требований технического задания потребителя [1].

Несмотря на ряд объективных проблем, среди которых низкий уровень финансирования для внедрения готовых коммерческих цифровых решений в промышленность, а также недостаточная степень ИТ-грамотности персонала для их массового использования в работе промышленных предприятий, высокотехнологичные производства ОПК решают данную задачу. Хотя на ИТ-рынке присутствуют разные коммерческие технические системные решения PLM/ERP/MES/QM (Teamcenter, 1С:Предприятие, Technologies, ФОБОС, T-FLEX и др.), однако повсеместное их внедрение сложно и дорого ввиду специфики изделий отрасли, подчас уникальной для каждого предприятия ОПК, а также длительности и индивидуальности в вопро-

се наполнения указанных цифровых решений нормативной информацией (применяемые материалы, шифры деталей, маршруты, используемое оборудование и др.). Отсутствие глобального ресурсного объединения на федеральном уровне общей нормативной инженерной технической информации, например ИТ-справочников материалов, технологий и их ключевых параметров, является наиболее сложной проблемой. Поэтому организации вынуждены создавать свои локальные базы данных для решения ИТ-задач управления ЖЦИ. Надо отметить, что предпосылки к глобализации уже создаются, так как развивается инженерно-техническая среда для цифровых двойников изделий различных отраслей промышленности [2, 3].

Таким образом, повышение уровня цифровизации управления этапами жизненного цикла изделия высокотехнологичного предприятия ОПК, а также развитие сопровождающей глобальной сквозной нормативной инженерной технической информации как среды с помощью отечественных ИТ-решений, повышение уровня цифровой зрелости каждого высокотехнологичного предприятия ОПК является важной научной задачей.

В рамках повышения цифровой зрелости рассмотрим опыт цифровизации ЖЦИ предприятия Госкорпорации Роскосмос АО «Конструкторское бюро химавтоматики» (АО КБХА), входящего в интегрированную структуру ракетного двигателестроения, возглавляемую АО «НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко». Автоматизированная система управления (АСУ) качеством — значимый элемент цифровизации ЖЦИ и основа создания

Компетентность / Competency (Russia) 8/2024 Л 1Х~Г\ ! Л П I МАП ТСЛЛЛ

D0I: 10.24412/1993-8780-2024-8-16-21 ММУМЛОПМЛ ICMM 1/

ЕН о m О

га X 2 га

о 2

■е- tí

Качественные показатели исходных материалов и полуфабрикатов:

► химический состав

► механические свойства

► скан-копия сертификата качества

Ключевые характеристики изготавливаемых ДСЕ:

► механические свойства после т/о

► качество гальванической обработки

► качество литых деталей (хим. состав и пр.)

БД - ЛИМС

Ключевые характеристики ДСЕ и изделия в целом после испытаний

Исследования и обоснования разработки изделия

► Опыт реализации предыдущих проектов для учета в содержании ТЗ на изделие

Формирование БД норм химического состава, уровня механических свойств основных применяемых материалов предприятий ОПК

Разработка изделия

► Опыт реализации предыдущих проектов для учета в содержании ТЗ на изделие

► Учет полученного опыта уровня качества ДСЕ, материалов

и полуфабрикатов

► Учет полученного опыта

в эксплуатации

Постановка продукции на производство изделия

► Полученный опыт при разработке изделия

► Результаты испытаний изделия

► Качество текущих поставок материалов

и полуфабрикатов

Т

Установившееся

производство

изделия

X

► Качество текущих поставок материалов

и полуфабрикатов

► Оценка стабильности производства посредством оценки качества ДСЕ

► Оценка стабильности производства посредством оценки испытаний изделия

► Информация от потребителя

I

Утилизация изделия

► Анализ результатов эксплуатации и качества применяемых материалов и полуфабрикатов, качества входящих в состав изделия ДСЕ

X

цифрового двойника изделия. Представленный ИТ-проект базируется на практическом опыте разработки, внедрения и эксплуатации автоматизированных систем, цифровой трансформации ключевых бизнес-процессов АО КБХА (далее — КБХА, предприятие) и носит наименование «Лабораторная информационная менеджмент-система» (ЛИМС). Проект является одним из этапов создания АСУ качества.

Главная цель разработки ЛИМС — получать оперативную информацию о качественных характеристиках изделия от исходных материалов и полуфабрикатов, деталей из них и сборочных единиц составных частей изделия (ДСЕ), а также самого изделия в целом на всех этапах ЖЦИ, включая возможность оценки качественных характеристик для управления рисками при проектировании перспективных изделий и внесении изменений в конструкцию существующих (рис. 1). При этом был использован базовый принцип

ИТ-технологий: информация, однажды возникшая на каком-либо этапе ЖЦИ, сохраняется в едином информационном пространстве и становится доступной всем участникам всех этапов (конструкторам, технологам, службе закупок, складским подразделениям) [2].

Модуль обеспечивает следующие информационные выходы в виде базы данных в цифровой форме о ключевых элементах качества изделия:

► химического анализа материалов полуфабрикатов и изделий;

► механических свойств материалов полуфабрикатов и изделий;

► химического анализа покупных комплектующих изделий поставщиков;

► механических свойств комплектующих изделий поставщиков.

ЛИМС обеспечивает интеграцию первичных выходных данных в программный модуль «Электронный технологический паспорт»2 для автоматизации процесса формирования

Рис. 1. Схема управления жизненным циклом изделия модуля ЛИМС в части управления характеристиками изделия [Scheme of the product life cycle management of LIMS module for the product characteristics management]

1 Указ Президента РФ от 21.07.2020 № 474 «0 национальных целях развития Российской Федерации на период до 2030 года»

2 разработка АО КБХА

Рис. 2. Информационные потоки модуля ЛИМС (обмен информацией с конструкторским отделом, бюро гарантийного надзора не показан) [Information flows of LIMS module (information exchange with the design department, warranty supervision bureau is not shown)]

сертификатов выпускаемых предприятием изделий. Программный модуль ЛИМС полностью интегрирован в единую экосистему цифровых продуктов разработки АО КБХА.

Направление информационных потоков в модуле организовано следующим образом (рис. 2): 1. Сотрудник технологического бюро (далее — ТБ) цеха-изготовителя формирует справочники норм химического состава и норм механических свойств материала изделия (база нормативной инженерной технической информации), что позволяет модулю ЛИМС

Рис. 3. Интерфейс программного модуля ЛИМС в части информации химического анализа изделия [Interface of LIMS program module regarding the information of chemical analysis of the product]

в автоматическом режиме сравнивать фактические качественные характеристики ДСЕ с нормируемыми.

2. Посредством выполнения испытаний материалов и ДСЕ в центральной заводской лаборатории, а также вводом фактических сертификатных данных исходных материалов формируется БД реальных значений качественных характеристик материалов и ДСЕ.

3. Направление материальной части на испытания также формируется в специализированном программном модуле, в который вводятся все основные реквизиты испытываемого материала или ДСЕ: номер плавки, партии, уникального маршрутного номера (номер предъявительской) и т.д. Данный шаг позволяет сократить количество вводимой информации в ручном режиме, что уменьшает вероятность внесения ошибки при оформлении сопроводительной документации о качестве ДСЕ и изделия.

4. Сотрудник центральной заводской лаборатории после проведения испытаний вводит информацию о фактических химических и физико-механических характеристиках материала изделия или детали в программный модуль ЛИМС (рис. 3, 4). Полученная информация позволяет в последующем принять решение о применимости материала или ДСЕ, основанное на фактических характеристиках материала.

5. Сотрудник бюро внешней приемки на складе вносит информацию о фактическом химическом составе покупных материалов, полуфабрикатов и ДСЕ в программный модуль «ЛИМС», согласно первичной информации поставщика, указанной в сертификате о качестве материала, что обеспечивает обмен информацией в системе от обеспечивающего процесса «Закупки».

6. Сотрудник технологического бюро цеха-изготовителя ДСЕ осуществляет анализ и привязку данных о фактическом химическом анализе и фактических физико-механических характеристиках материала ДСЕ к электронной предъявительской в программном модуле «Электронный технологический паспорт», что позволяет запустить про-

Поле для ввода фактического химического состава. H ормированн ыё знамения импортируются автоматически из ЭТП

Ввод марки материала и

шифраДСЕ

Ввод номера анализа по журналу

лаборатории; № плавки, № образца

Заключение о соответствии

Формирование

бумажного

направления

Регистрация направления в журналах

Поиск

нормативных

значений

качества

Выписка

бумажного

протокола

Цикл формирования документа о качестве ПОСЛЕ внедрения ПМ «ЛИМС»

Заполнение

бумажной

МСД

на основе протокола

Создание ■ отрывов МСД от партии деталей

Сертификат

готовой

продукции

ВРЕМЯ

Цикл формирования документа о качестве ПОСЛЕ внедрения ПМ «ЛИМС;

слеживание ключевых характеристик ДСЕ на всем ЖЦИ. 7. Бюро гарантийного надзора осуществляет анализ и привязку данных изготовленного изделия, поступивших от потребителя. Конструкторский отдел использует БД материалов для проектирования новых изделий с учетом реальной картины качественных характеристик применяемых материалов. Это обеспечивает создание оптимального комплекса информации для совершенствования ЖЦИ.

Таким образом, автоматизировав потоки прохождения информации о характеристиках материала и комплектующих, системе обеспечили защиту от ошибок:

► исключено влияние человеческого фактора, связанного с введением неправильных данных;

► поставлен надежный заслон предполагаемой контрафактной продукции;

► в 3 раза снижены потери времени на процедуру по сравнению с использованием бумажных носителей (рис. 5);

► организовано накопление информа-

Рис. 4. Интерфейс программного модуля ЛИМС в части информации механических свойств изделия

[Interface of LIMS program module regarding the Information of mechanical properties of the product]

ции по этапам жизненного цикла изделий.

Также создан научно-технический задел по программному обеспечению ЛИМС, а именно:

► разработан и успешно эксплуатируется комплекс программного обеспечения;

► разработаны единые классификаторы и справочники (база нормативной инженерной технической информации);

Формирование

электронного

направления

Электронный журнал испытаний и анализов

Электронный протокол

Формирование электронной БД ЛИМС

Электронная МСД

Цифровые

сертификаты

ПКИ

Сертификат

готовой

продукции

Рис. 5. Принципиальная схема цифровой трансформации информационных потоков процесса «Исследования свойств материала изделия» АО КБХА (МСД — маршрутно-сопроводительная документация) [Principle scheme of digital transformation of Information flows of the process Research of the product material properties of JSC KBKhA (RAD — route and accompanying documentation)]

Статья поступила вредакцию 22.04.2024

Список литературы

1. Животкевич И.Н., Сидорин В.В. // Вестник качества. — 2021. — № 3.

2. Грицюк В.Г., Сухоруков В.Н., Юхневич С.С., Алехин М.И. Цифровая трансформация системы управления качеством продукции /

X Межд. науч.-практ. конф.: Качество в производственных и социально-экономических системах. — Курск: Юго-Западный государственный университет, 2022. EDN IHBLLD.

3. Акимов A.A., Тихонов A.A. Проблемы повышения эффективности научной работы в оборонно-промышленном комплексе России / IV Всеросс. науч.-практ. конф. — Астрахань: Астраханский государственный университет, 2021.

EDN MUXXCD.

► разработана структура баз данных;

► отработана технология ввода информации о свойствах материала изделия в информационно-компьютерную сеть предприятия (ИКС);

► отработаны связи между функциональными подразделениями предприятия в рамках функционирования программного обеспечения ЛИМС в формате цифрового взаимодействия;

► отработан электронный технологический документооборот изделия;

► определена роль и полномочия персонала предприятия для работы в программном обеспечении;

► разработан и утвержден регламент персонала для работы в модуле.

В целях выполнения требований защиты интеллектуальной собственности АО КБХА проведена регистрация программных модулей, задействованных в реализации создания цифрового двойника изделия, в Федеральной службе по интеллектуальной собственности и получены свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ:

► свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ «Лабораторная информационная менеджмент-система» № 2022663503 от 15.07.2022;

► свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ «Учет производственных потерь» № 2021614030 от 18.03.2021;

► свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ «Управление производством: электронный технологический паспорт» № 2018662863 от 17.10.2018.

Следует обратить внимание, что на рынке присутствуют и другие аналогичные ИТ-решения отечественной разработки, основные из них: ООО «НАЛ», ЛИМС «Н-лаб», г. Новосибирск; ООО «ИндаСофт», ЛИМС 1-ЬБ8, г. Москва; ООО «ЛИКОРИС», ЫМБ туЬаЬ, г. Тюмень. Анализ рынка программных продуктов показывает, что средняя цена годовой лицензии на использование указанных программных продуктов на 5 рабочих мест составляет от 110 000 до 168 000 рублей,

что на 10 % выше, чем стоимость владения модулем ЛИМС АО КБХА, кроме того, требуются значительные финансовые и временные ресурсы для интеграции ИТ-решений-аналогов с существующими программными модулями предприятия.

Выводы

Приведен пример цифровой трансформации процессов управления ключевыми элементами качества на всех этапах жизненного цикла изделия высокотехнологичных производств ОПК, повышения цифровой зрелости на примере модуля отечественного производства «Лабораторная информационная менеджмент-система». Программный продукт ЛИМС имеет реальный годовой экономический эффект до 2,78 млн руб/год.

Внедрена цифровая модель бизнес-процесса контроля качества материалов и продукции на всех этапах — от входного контроля до оформления сертификата готового изделия для добычи нефти и газа производства АО КБХА и база данных уровня качества ДСЕ, изготавливаемых на предприятии. Также внедрена современная база данных сведений о качестве материалов, поступающих в КБХА.

Создано управление ключевыми характеристиками ДСЕ по линии механических свойств и химического состава материалов и сокращена трудоемкость оформления сопроводительной документации о качестве, сокращены ошибки из-за разночтения нормативной и технической документации сотрудников предприятия. Повышен уровень культуры производства организации за счет внедрения современной цифровой модели управления документацией.

Таким образом, можно констатировать, что создана база для развития цифрового двойника изделия, а также заложен фундамент для глобальной информационной базы нормативной инженерной технической информации как среды для отечественной Индустрии 4.0 высокотехнологичных производств ОПК. ■

Kompetentnosf / Competency (Russia) 8/2024

ISSN 1993-8780. DOI: 10.24412/1993-8780-2024-8-16-21

Information Management System as an Element of Creating a Digital Product Twin

A.A. Izvekov1, JSC Chemical Automatics Design Bureau (JSC KBKhA), vmzizvekov@gmail.com

V.G. Gritsyuk2, JSC KBKhA, Assoc. Prof. PhD (Tech.), info_kb@kbkha.ru

V.N. Sukhorukov2, JSC KBKhA, Assoc. Prof. PhD (Tech.), vladimir.sukhorukov@engine.space

G.F. Biktimirova3, JSC Academician Glushko NP0 Energomash, PhD (Tech.), biktimirova.guzel.fanisovna@mail.ru

1 Deputy Head of Department — Head of Central Factory Laboratory, Voronezh, Russia

2 Deputy Director, Voronezh, Russia

3 Chief Speclallst of Department, Khimki, Moscow Region, Russia

Citation: Izvekov A.A., Gritsyuk V.G., Sukhorukov V.N., Biktimirova G.F. Information Management System as an Element of Creating a Digital Product Twin, Kompetentnosf / Competency (Russia), 2024, no. 8, pp. 16-21. DOI: 10.24412/1993-8780-2024-8-16-21

In order to fulfill the task of achieving digital maturity of domestic high-tech enterprises, as well as requirements for product life cycle management COST RV 0015-002-2020 (COST R ISO 9001-2015) reviewed the experience of JSC KBKhA in the management of key aspects of testing and research of the properties of materials of components of products and products as a whole, prevention of counterfeit materials using the developed IT module Laboratory information management system, based on digital technologies integrated into the electronic process data sheet of the product, as well as in adjacent information systems when creating a digital product twin and providing the enterprise employees with sufficient information to manage the stages of the product life cycle.

1. Zhivotkevich I.N., Sidorin V.V., Vestnik kachestva, 2021, no. 3, pp. 3-51.

2. Gritsyuk V.G., Sukhorukov V.N., Yukhnevich S.S., Alekhin M.I. Digital transformation of the product quality management system,

X Int. sc. and pract. conf.: Quality in production and socio-economic systems, Kursk, Yugo-Zapadnyy gosudarstvennyy universitet, 2022, pp. 101-105. EDN IHBLLD.

3. Akimov A.A., Tikhonov A.I. Problems of increasing the efficiency of scientific work in the military-industrial complex of Russia, IV All-Russian sc. and pract. conf., Astrakhan', Astrakhanskiy gosudarstvennyy universitet, 2021, pp. 40-44. EDN MUXXCD.

key words

digital twin, electronic technological passport, information support, product life cycle, quality management, continuous improvement

НОВАЯ КНИГА

Мерецков O.B.

Рекомендации по разработке авторских материалов для применения в электронном обучении

Методическое пособие. — М.: АСМС, 2023

В пособии рассмотрены технические, методические и правовые аспекты подготовки авторских материалов с целью последующего создания на их основе цифрового образовательного контента профессиональными коллективами разработчиков. Даются практические рекомендации по организации взаимодействия с авторами в составе коллектива разработчиков, составлению паспорта программы изучения электронного учебного курса, сценария работы диалогового тренажера, контрольно-измерительных материалов для компьютерного тестирования, съемке видеолекций.

Издание адресовано педагогам системы ДПО, преподавателям и методистам системы образования всех уровней, специалистам центров компьютерного и дистанционного обучения, студентам педагогического профиля.

По вопросам приобретения обращайтесь по адресу: Академия стандартизации, метрологии и сертификации (АСМС), 109443, Москва, Волгоградский пр-т, 90, корп. 1. Тел. / факс: 8 (499) 742 4643. Факс: 8 (499) 742 5241. E-mail: info@asms.ru