Лабораторный практикум

Раздел III. Функциональное моделирование инновационной деятельности

которые регламентируют техническую подготовку производства (ТПП) новой техники;

−проектирования технологий в АСТПП, не только директивных, но также проектных и перспективных технологических

процессов, разработки комплектов документации информационного назначения и других технологий.

Для разработки предварительных проектов технологической документации, а также проектных, перспективных и директивных технологических процессов, высоких и критических технологий, единых и узловых технологий, обеспечивающих создание техники новых поколений, в данной работе исследуются возможности применения автоматизированной системы научных исследований высоких и критических технологий (АСНИ-ВКТ), рис. 3 и рис. 5.

Названная система АСНИ создана в целях технологического обеспечения НИОКР и входит в функциональную модель разработки авиационных двигателей. Вместе с тем отдельные модули автоматизированной системы (АСНИ-ВКТ) могут быть использованы и в других случаях совершенствования АСТПП в машиностроении.

1.2. Метод структурного моделирования автоматизированных систем научных исследований в АСТПП

Для структурного моделирования АСНИ в АСТПП можно воспользоваться:

−методологией SADT (SADT - Struсtured Analysis and Design Teсhnique – это информационная технология структурного анализа и проектирования функциональных моделей систем) и

−теорией графов (рис. 3).

151

Раздел III. Функциональное моделирование инновационной деятельности

1,2,3…- функциональные блоки этапов и стадий НИОКР по ЕСКД; 2-1;2-2;2-3;1-4;1-5 – функциональные блоки АСНИ-ВКТ, адаптированные к ЕСКД и ЕСТД

Рис. 3. Граф построения структуры АСНИ высоких и критических технологий в НИОКР

На основе сказанного выше, рассмотрим более подробно методы построения АСНИ, которая интегрирована (рис. 3) с функциональными модулями АСТПП (рис. 4).

152

Раздел III. Функциональное моделирование инновационной деятельности

Рис. 4. Функциональная модель разработки двигателя согласно ЕСКД

153

Раздел III. Функциональное моделирование инновационной деятельности

Для выполнения названных работ по обоснованию структуры и функций АСНИ были использованы данные аналитического обзора известных АСНИ1. Они представляют собой открытые развивающиеся системы, разработанные для различных видов технологий и уровней технологического проектирования. По мере совершенствования производства, технических средств, накопления опыта и возникновения новых задач такие системы должны иметь возможность дополняться, расширяться, обогащаться новыми идеями и разработками.

Аналитический обзор научных публикаций, показывает, что АСНИ отличаются от других типов автоматизированных систем (САПР, АСУ, АСУТП и т.д.) характером информации, получаемой на выходе системы. В АСНИ, – это обработанные или обобщенные экспериментальные данные, но главное, – это полученные на основе этих данных математические модели исследуемых объектов, явлений или процессов. Поэтому АСНИ являются системами для получения, корректировки или исследования моделей, используемых затем в других типах автоматизированных систем для управления, прогнозирования или проектирования [1].

Достижение целей создания АСНИ обеспечивается путем:

−систематизации и совершенствования процессов научных исследований и испытаний на основе применения математических методов и средств вычислительной техники;

−комплексной автоматизации исследовательских работ в научно-исследовательской организации с необходимой перестройкой ее структуры;

−повышения качества управления научными исследованиями;

−применения эффективных математических методов организации и планирования экспериментов;

−использования методов обработки и представления результатов научных исследований и испытаний в виде математических моделей, имеющих заданную форму;

−автоматизации трудоемких работ;

1 Разработчики – Виноградова Н.А, Ковалев, С.И., Свиридов Е.В., Устинов А.В, Кузьмичев, Д.А., Радкевич И.А., Смирнов А.Д., Лазарева Т.Я., Мартемьянов Ю.Ф, Синицын, Н.В. , Петрапавловский А.А., Никитин А.М. и др.

154

Раздел III. Функциональное моделирование инновационной деятельности

−замены натурных испытаний и макетирования математическим моделированием.

Винновационных проектах и целевых программах АСНИВКТ позволяет автоматизировать НИР по разработке инновационных проектов и оптимизировать на основе математического моделирования единые, проектные, перспективные и директивные технологические процессы (табл. 1), которые разрабатывают

входе выполнения опытно-конструкторских (ОКР) и опытнотехнологических работ (ОТР).

Таблица 1. Основные данные для разработки АСНИ-ВКТ

Вид АСНИ		Назначение АСНИ -ВКТ
АСНИ высоких и	−	Автоматизация НИОКР в АСТПП;
критических	−	Математическое моделирование процесса смены
технологий [11]	−	поколений техники и технологий;
		Математическое моделирование развития высо-
	−	ких и критических технологий;
		Математическое моделирование и оптимизация
	−	единых технологий техники новых поколений;
		Технологическое обеспечение создания авиаци-
		онных двигателей нового поколения на основе
		обобщения научных закономерностей, зависи-
		мостей, математических моделей, методов и
		технологий, используемых в прикладной инно-
		вационной деятельности и инновационном про-
	−	ектировании;
		Математическое моделирование предваритель-
		ных проектов технологической документации
	−	для разработки новых изделий;
		Математическое моделирование и многокрите-
		риальная оптимизация директивных и проект-
		ных технологических процессов, необходимых
		для разработки и постановки новой продукции
		на производство.

Данная АСНИ-ВКТ основана на функциональных моделях НИОКР и разработки авиационных двигателей согласно ЕСКД и вписывается в них на пяти уровнях (НИР, технического предложения, эскизного проекта, технического проекта, разработки рабочей конструкторской документации), рис.3.

155

Раздел III. Функциональное моделирование инновационной деятельности

1.3.Метод функционального моделирования АСНИ высоких

икритических технологий в АСТПП

Разработанная структурная модель АСНИ высоких и критических технологий (рис. 3), встроенная в структуру НИОКР, позволяет разрабатывать в АСНИ различные математические модели для решения задач инновационной подготовки производства в АСТПП, выражающие [13]:

−структуры и связи (оргаграммы);

−расположение объектов и предметов проектирования во времени (хронограммы) и пространстве (топограммы);

−количественные отношения, например, графики изменения

ираспределения величин, графики расчетного характера, основанные на различных математических моделях, закономерностях взаимосвязи параметров и функций.

Для реализации таких возможностей в АСНИ-ВКТ необхо-

димо в соответствии с методологией SADT/IDEF выполнить функциональное моделирование системы. Разработанная функциональная модель АСНИ-технологий (рис. 5), построенная в среде BPWin 4.1 (IDEF0), содержит 5 блоков задач и 11 автоматизированных подсистем (программных продуктов), необходимых для автоматизации решения рассматриваемых задач.

Предложенная модель, являющаяся базой для технологического обеспечения работ по созданию авиационных двигателей новых поколений в виде разработки единых, узловых, высоких и критических технологий, а также комплектов проектных (перспективных) и директивных технологических процессов. Функциональное моделирование АСНИ-ВКТ [12] позволяет показать последовательность действий по выполнению НИР для технологического обеспечения НИОКР средствами инновационного проектирования.

Рассмотрим более подробно блоки задач АСНИ высоких и критических технологий (рис. 5).

−1 блок задач – анализ технического уровня авиационных двигателей. Результатом функционирования данного блока является определение требований по технологическому обеспечению конкурентоспособности новых изделий при

156

Раздел III. Функциональное моделирование инновационной деятельности

выполнении НИР и формировании технического задания (ТЗ) на проектирование нового изделия;

−2 блок задач – систематизация патентной и научнотехнической информации. Результатом функционирования данного блока являются электронные базы данных по отечественным и зарубежным НИР и НИОКР в авиадвигателестроении, систематизированные в электронной базе данных патенты по промышленным образцам, полезным моделям и изобретениям (способов, устройств и материалов), которые могут быть использованы при разработке инновационных проектов в ходе НИОКР авиационных двигателей;

−3 блок задач – выбор высоких и критических технологий по результатам НИР, обобщение научно-технических заделов,

результатов изобретательской и патентно-лицензионной деятельности2, формирование выводов и обоснований по возможностям применения высоких и критических технологий в ходе дальнейших НИОКР авиационных двигателей нового поколения;

−4 блок задач – формирование единых технологий авиационных двигателей нового поколения для системотехнической разработки инновационных проектов. Результатом работы по этой функции является решение задач по передаче прав на единые технологии, определение состава инновационных проектов, которые необходимы для дальнейшей разработки проектов по результатам их имитационного моделирования;

−5 блок задач – разработка комплектов проектной и дирек-

тивной технологической документации для практической реализации инновационных технологий3.

Рассмотрим более подробно каждый из названных блоков задач, входящих в данную функциональную модель, (рис. 6–11).

2в том числе с использованием возможностей трансферта высоких технологий

3директивных технологических процессов – для обеспечения постановки новой продукции на производство, проектных технологических процессов – для решения задач подготовки производственных мощностей в первую очередь средствами реконструкции и технического перевооружения авиадвигателестроительного производства (авиадвигателестроительных предприятий, их производственных корпусов, цехов и производственных участков).

157

Раздел III. Функциональное моделирование инновационной деятельности

Рис. 5. Функциональная модель АСНИ высоких и критических технологий авиадвигателестроения

158

Раздел III. Функциональное моделирование инновационной деятельности

Рис. 6. Функциональная модель исследования и обоснования разработки авиационных двигателей с использованием АСНИ высоких технологий (1-й уровень)

159

Раздел III. Функциональное моделирование инновационной деятельности

Рис. 7. Функциональная модель разработки двигателя согласно ЕСКД [5, 11]

160