Информационные системы управления эксплуатацией сложными техническими объектами и их взаимодействие с системами управления полным жизненным циклом

Системы управления эксплуатацией, создаваемые для космических средств с середины 60-х годов XX века с СССР и РФ предназначены для оперативного управления эксплуатацией сложными техническими объектами, представляющими собой территориально-распределённые площадки с набором разнородных технических систем (например, с сложными энергетическими, механическими и гидротехническими агрегатами, большим количеством систем управления технологическими процессами, а также системами связи, энергоснабжения и системами охраны и прочими техническими системами).  Развитие информационных технологий в XXI веке предопределило появление систем управления эксплуатацией (далее — ИСУЭ) сложных технических объектов.

ИСУЭ сложных технических объектов, как правило, строятся по трехуровневой архитектуре. Ядром является группа резервируемых серверов баз данных и приложений с подключенными к ним коммутационными устройствами. На серверах размещаются средства виртуализации с виртуальными машинами, на которых работают операционные системы и специальное программное обеспечение. Местом размещения ядра ИСУЭ как правило выбирается место, соответствующее требованиям по температурно-энергетическим параметрам размещения и имеющее высокую оперативность по реагированию. На незначительном удалении от ядра ИСУЭ размещается оперативный пункт управления эксплуатацией объекта, представляющий собой автоматизированные рабочие места (АРМ), средства коллективного отображения информации и средства голосовой связи.  

На удаленных площадках в свою очередь также размещаются в необходимом количестве АРМ, коммутационные устройства и контроллеры технических систем. При необходимости АРМ могут дополняться средствами печати и сканирования текстовых и штрихкодовых данных. Каждое из АРМ полностью равнозначно другому, доступ должностных лиц к ИСУЭ осуществляется с любого АРМ. Удаленные площадки взаимодействуют с центральной площадкой посредством задействования выделенных каналов, при необходимости данные каналы могут быть защищенными.

Интегрирующим элементом ИСУЭ безусловно является программное обеспечение. АО «Концерн «Моринформсистема-Агат» в условиях санкций к РФ сделана ставка на использование отечественных операционных систем (ОС AstraLinux и Alt Linux) и специального программного обеспечения собственной разработки без использования каких-либо платформ сторонних производителей. Специальное программное обеспечение построено по трехуровневой технологии, где в качестве клиента используется браузер со сквозной аутентификаций в домене, на серверах работает серверное СПО и СПО взаимодействия с сопрягаемыми системами и агрегатами, а также с вышестоящей СУПЖЦ.   

При разработке ИСУЭ использовался модульный подход «сервис-ориентированная архитектура» (микро сервисы), что позволило достичь системе гибкости, отказоустойчивости, элементы системы слабо связаны, что легко позволяет осуществлять их модификацию. Также в системе использованы механизмы для обеспечения сохранности и целостности данных на всех этапах эксплуатации.

В момент начала работы (запуска в эксплуатацию) ИСУЭ является системой, уже содержащей в себе информацию о сложном техническом объекте. В идеальном случае, СУПЖЦ должно в качестве входной информации в ИСУЭ передавать данные следующих типов:  

• данные по эксплуатационным, конструкторским, технологическим, электронным структурам изделий (ЭСИ);
• данные по объектам в формате Электронных Формуляров Объектов (далее — ЭФО, ГОСТ 2.612-2011 Единая система конструкторской документации. Электронный формуляр [1]), и по объектам управления техническим обслуживанием и ремонтами;
• планы и технологические карты проведения работ;
• электронная ремонтная, эксплуатационная и нормативно-техническая документация.

При этом ИСУЭ сложного технического объекта с момента ее запуска начинает в режиме реального времени осуществлять автоматизированный сбор информации по каждому из элементов. По мере эксплуатации в ИСУЭ идет накопление информации не только об отказах, ремонтах (как плановых, так и внеплановых), но и информации о техническом обслуживании, динамике расходовании ЗИП, эффективности бригад (обслуживающих те или иные агрегаты и системы) и прочей.

Разработанные программные и программно-аппаратные адаптеры используя актуальные протоколы и линии передачи данных, позволяют осуществить подключение к разносторонним системам для автоматизированного сбора информации о текущем состоянии подконтрольного оборудования [2], автоматизированный мониторинг внешних систем позволяет дежурным бригадам вовремя отследить и среагировать на возникновение неисправности в таких системах, как системы пожаротушения, системы охранных сигнализаций, камер видеонаблюдения, трансформаторах, а также станков и промышленного оборудования.

В свою очередь, данная информация может быть обработана дежурной сменой ИСУЭ и по ряду параметров выдана в вышестоящую систему ПЖЦ [3]. Возможные типы параметров и их «полезность» для СУПЖЦ будет рассмотрена далее.

При взаимодействии ИСУЭ с СУПЖЦ [4] как с вышестоящей системой по каналам связи в автоматическом режиме происходит получение от СУПЖЦ такой информации, как:

• электронной структуры изделия (ЭСИ) и электронного формуляра объекта (ЭФО)
• обновление комплекта электронной документацией (ГОСТы, конструкторская документация, эксплуатационные документы);
• планируемые сроки и длительность проведения ремонтных работ и технического обслуживания;
• данные для управления материально техническим обеспечением (МТО), регистрации поступлений, проведения инвентаризаций и списаний, сведения о выдаче МТО.

Применение электронной структуры изделия позволяет предоставить должностным лицам:

• информацию об иерархии сложной технической системы и ее составных частях;
• структурированную проектную и рабочую конструкторскую документацию;
• представления информации о применяемости, правилах использования составных частей при различных условиях.

Благодаря применению в ИСУЭ электронного формуляра объектов пользователям системы доступен функционал для автоматизации:

• учета текущей комплектности и состояния изделии;
• учета наработки;
• учета данных о ресурсах и сроках службы изделия и его составных частей;
• учета выполнения технического обслуживания изделия и учета его технического состояния и т. д.

По результатам работы ИСУЭ в СУПЖЦ, в свою очередь, передает:

• актуальное состояние по ЭСИ;
• информацию ЭФО;
• замечания и корректировки к электронной ремонтной, эксплуатационной и нормативно-технической документации, а также к технологическим картам;
• новую автоматизировано сгенерированную документацию;
• результаты проведенных испытаний различных уровней как в период ввода в эксплуатацию, так и в случае проводимых замен элементов сложного технического объекта или модернизации;
• данные для доработки элементов технического объекта;
• статистическая оценка элементов технического объекта;
• данные событий, требующих реагирования, с оценкой степени срочности;
• данные прогнозирования событий.

СУПЖЦ, вобрав в себя информацию данных категорий, может не только осуществить сопровождение соответствующего изделия автоматизировано, но и пользуясь полученной информацией оперативно осуществить поддержку принятия решений в вопросах:

• оценки качества элементов сложного технического объекта и качества соответствующей документации на него (в различных периодах эксплуатации);
• выбора наиболее оптимальных конфигураций по каким-либо критериям;
• модернизации данного образца сложного технического объекта или его составной части, или запуск в производство следующего образца/образцов по измененной документации;
• изменению технологических и иных процессов (например, логистических), задействованных при создании/изготовлении ряда сложных технических объектов; 
• выработки планов по дальнейшему развитию направлений по созданию подобных сложных технических объектов.

Одними из ключевых моментов построения территориально-распределенной многопользовательской системы является эффективная интеграция компонентов в единую систему и обеспечение надежности функционирования.

Выделяются следующие критерии эффективности:

1. Удобство эксплуатации компонентов системы. Например, обеспечение сквозной аутентификации пользователя; простота изменения/расширения состава ИСУЭ за счет модульной структуры и возможности подключения/отключения дополнительных модулей.
2. Гибкость расширения системы. Например, использование открытых протоколов доступа к данным, унифицированных интерфейсов взаимодействия.
3. Наличие возможности и скорость оперативного реагирования на изменение состояния технических систем. Например, статистический анализ данных, прогнозирование состояния систем, оптимизация алгоритмов передачи данных, наиболее удобное представление данных оператору.
4. Бесшовность и оперативность информационного взаимодействия ИСУЭ с СУПЖЦ. Необходимо отметить, что СУПЖЦ является системой запущенной и работающий для высокотехнологической продукции в течение нескольких десятилетий. А ИСУЭ — система, которая может быть создана и введена в эксплуатацию как до создания СУПЖЦ, так во время эксплуатации СУПЖЦ. Что в свою очередь при некотором отсутствии гибкости со стороны СУПЖЦ может, например, приводить к работе в формате аналоговых бумажных носителей с соответствующими временными затратами.

Полезность информации, передаваемой от ИСУЭ в СУПЖЦ. В данном вопросе необходимо указать на базовую информацию, передаваемую в СУПЖЦ (прежде всего актуальное состояние ЭСИ и данные ЭФО), и расширенные возможности по информации (например, полные данные по испытаниям разных уровней, статистику по отказам, данные по прогнозированию состояний составных частей сложного технического объекта и др.).

Предлагаемые решения по созданию ИСУЭ позволяют автоматизировать процессы эксплуатации сложных технических (высокотехнологичных) территориально-распределенных объектов с повышением их качества и оперативности реагирования на события с ними связанные.

Оперативная интеграция ИСУЭ с СУПЖЦ позволяет получить непрерывно взаимодействующий контур мониторинга и оперативного управления в рамках полного жизненного цикла объекта на этапе эксплуатации.

Специальное программное обеспечение ИСУЭ собственной разработки АО «Концерн «Моринфосистема-Агат» предоставляет широкие возможности по выполнению функциональных задач и модернизации их решений.