Міністерство освіти і науки України

Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського

“Харківський авіаційний інститут”

КАРАТАНОВ ОЛЕКСАНДР ВОЛОДИМИРОВИЧ

УДК 004.05:629.7.01

МЕТОДИ ТА МОДЕЛІ ФОРМУВАННЯ

ЄДИНОГО ІНФОРМАЦІЙНОГО ПРОСТОРУ

ДЛЯ ПІДТРИМКИ ПРОЦЕСІВ РОЗРОБЛЕННЯ АВІАЦІЙНОЇ ТЕХНІКИ

05.13.06 – інформаційні технології

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Харків – 2015

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному аерокосмічному університеті ім. М. Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут» Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник

доктор технічних наук, професор Дружинін Євген Анатолійович, Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут», завідувач кафедри інформаційних технологій проектування.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Рубан Ігор Вікторович, Харківський національний університет радіоелектроніки, професор кафедри безпеки інформаційних технологій;

доктор технічних наук, професор Рудницький Володимир Миколайович, Черкаський державний технологічний університет, начальник науково-дослідного сектору, завідувач кафедри системного програмування.

Захист відбудеться “__” ______ 2015 р. о ____ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.062.01 у Національному аерокосмічному університеті ім. М. Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут» за адресою: 61070, м. Харків, вул. Чкалова, 17, головний корпус, ауд. 307.

З дисертацією можна ознайомитись у науково-технічній бібліотеці Національного аерокосмічного університету ім. М. Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут» за адресою: 61070, м. Харків, вул. Чкалова, 17.

Автореферат розісланий “___” ___________ 2015 р.

Учений секретар

спеціалізованої вченої ради С. Ю. Даншина

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. З усього тривалого життєвого циклу авіаційної техніки (АТ) слід особливо виділити стадію розроблення. Це складний багатоетапний процес, що потребує величезного обсягу обчислень, графічних робіт і різного роду досліджень. Суттєвим є те, що процес цей зазвичай є ітераційним, причому ітерації здійснюються не тільки між основними етапами проектування, але й всередині кожного з них.

Прагнення вирішити протиріччя між складністю виробів АТ і необхідністю зменшення термінів розроблення проектів та підвищенням їх техніко-економічних показників стимулювало розвиток і все більш широке застосування методів інформаційної підтримки виробів (ІПВ, або CALS). Для ефективного вирішення цих проблем необхідно розробити й впровадити на вітчизняних підприємствах методи й засоби, що базуються на використанні CALS-технологій. Швидке і якісне розроблення виробів АТ є можливим тільки за умови реалізації одного з принципів ІПВ  єдиного інформаційного простору (ЄІП).

Слід особливо зазначити, що сучасні системи, які орієнтовано на локальну автоматизацію та формування традиційних баз даних (БД), не вирішують проблеми створення ЄІП, призначеного для синхронізованого обміну даними між різними учасниками життєвого циклу виробів (ЖЦВ).

Ставши незалежною державою, Україна прагне не відставати від Заходу у сфері автоматизації всіх стадій ЖЦВ. На сьогодні із зазначеної проблематики у галузі впровадження CALS-технологій і їх застосування на стадії розроблення є декілька робіт відомих авторів (В. В. Барабанов, А. Г. Братухін, О. М. Давидов, А. М. Ковшов, О. Ф. Колчин, К. С. Кульга, О. І. Левін, І. П. Норенков, М. В. Овсянніков,  Ю. М. Соломцев, Є. В. Судов, С. В. Сумароков та ін.), у яких досліджено питання, що виникають на шляху впровадження і використання CALS-технологій. Разом з тим установлено, що теоретичні розробки й існуючі методики мають узагальнений характер, їх не деталізовано й не може бути застосовано при практичній реалізації ЄІП з урахуванням той множини факторів, що супроводжує цей процес. На практиці для формування ЄІП розроблюють власні методики, що не дає змогу тиражувати нагромаджений досвід і успішні рішення на суміжних підприємствах.

Застосування CALS-технологій за прогнозованими оцінками провідних вітчизняних фахівців та експертів дасть змогу зменшити: витрати на проектування від 10 до 30 %, на підготовку технічної документації та час розроблення продукції  від 40 до 60 %; на час виведення нових видів продукції на ринок  від 25 до 75 %.

Таким чином, актуальним науково-прикладним завданням, що має важливе значення для вітчизняної промисловості в умовах постійного збільшення конкуренції на світовому ринку наукомісткої продукції, є розроблення уніфікованих моделей і методів формування ЄІП для підтримки процесів розроблення АТ.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Робота над дисертацією виконувалась у Національному аерокосмічному університеті ім. М. Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут» на кафедрі інформаційних технологій проектування відповідно до Стратегії розвитку вітчизняної авіаційної промисловості на період до 2020 року та плану науково-дослідних робіт Міністерства освіти і науки України за держбюджетними темами: Д105-4/2009 «Теоретичні основи управління життєвим циклом розроблення авіаційної техніки на основі інтелектуалізації процесу проектування, методів математичного та фізичного моделювання» (ДР № 0109U002008), Д105-4/2012-Ф «Теоретичні основи управління життєвим циклом розроблення безпілотної авіаційної техніки» (ДР № 0112U001329).

Особистий внесок автора в перелічених НДР як співвиконавця полягає у формуванні моделі процесів розроблення виробів АТ; розробці методу визначення структури комплексу програмних засобів для реалізації ЄІП створення складної техніки; у розробці методу інтеграції інформаційних систем підтримки процесу розроблення, управління процесом розроблення та підтримки ЖЦВ в ЄІП; а також в аналізі нормативної документації, що регламентує життєвий цикл (ЖЦ) АТ.

Мета і задачі дослідження. Метою дослідження є зменшення термінів розроблення виробів АТ шляхом синтезу методів і моделей формування єдиного інформаційного простору.

Досягнення поставленої мети обумовило необхідність вирішення наступних завдань:

 провести аналіз процесу розроблення виробів АТ й існуючих підходів до формування єдиного інформаційного простору;

 розробити метод формування єдиного інформаційного простору для зменшення термінів розроблення АТ;

 створити функціональну модель процесу розроблення виробів АТ, а також комплекс правил перекладу нотації IDEF0 та регулярних схем мережі процесів для формалізованого опису єдиного інформаційного простору;

 розробити метод оцінювання якості й метод оцінювання ефективності засобів інформаційної підтримки АТ для визначення складу програмного забезпечення єдиного інформаційного простору;

 сформувати інформаційну модель, що описує множину процесів, об'єктів та ресурсів і яка би була основою для розгортання єдиного інформаційного простору;

 розробити й провести апробацію інформаційних технології формування єдиного інформаційного простору.

Об'єкт дослідження  процес формування єдиного інформаційного простору для підтримки процесів розроблення АТ.

Предмет дослідження  методи та моделі формування єдиного інформаційного простору для підтримки процесів розроблення АТ.

Методи досліджень. Проведені дослідження базуються на використанні: методів системного аналізу для вивчення особливостей і структуризації ЄІП; методів інформаційного моделювання для створення моделей ЄІП; методології створення функціональних моделей IDEF0 та математичного апарату регулярних схем мережі процесів (РСМП) для формалізованого подання процесу розроблення; методів оцінювання якості експертів для формування компетентної робочої групи; методів експертного оцінювання для визначення комплексу засобів програмного забезпечення ЄІП, математичних методів аналізу експертних оцінок для оброблення думок експертів, теорії множин і відносин для визначення взаємозв'язків в інформаційній моделі ЄІП, теорії БД для організації реляційної моделі, апарату реляційної алгебри для організації запитів до БД ЄІП, методів об'єктно-орієнтованого програмування для розроблення технологій, які реалізують спроектовану ЄІП, методів оцінювання ефективності інвестицій для визначення економічної обґрунтованості формування ЄІП.

Наукова новизна отриманих результатів.

Вперше одержано метод формування єдиного інформаційного простору, який на відміну від існуючих базується на сумісному вирішенні завдань структурного й параметричного синтезу, що забезпечує зменшення термінів розроблення АТ.

Удосконалено метод оцінювання якості засобів інформаційної підтримки процесів розроблення АТ шляхом уведення показника інтегрованості, що дає змогу провести роботи з визначення складу програмного забезпечення єдиного інформаційного простору.

Дістали подальшого розвитку:

– модель процесів розроблення АТ шляхом формування її функціонального системного подання на основі діючих стандартів та існуючого досвіду проектування, що дає змогу організувати й провести роботи з побудування єдиного інформаційного простору;

– метод оцінювання ефективності засобів інформаційної підтримки процесів розроблення АТ шляхом уведення нормалізованих показників, це дає змогу забезпечити експрес-аналіз компонентів програмного забезпечення, які формують єдиний інформаційний простір.

Практичне значення отриманих результатів полягає в розробленні та упровадженні на вітчизняних підприємствах методичних та інформаційних засобів, що дають змогу ефективно вирішувати актуальні завдання при формуванні та удосконаленні ЄІП для інформаційної підтримки розроблення виробів АТ. Їх реалізовано у вигляді електронної системи зберігання документів, що є початковою сходинкою повноцінного впровадження ЄІП, а також у вигляді системи підтримки прийняття рішень при формуванні ЄІП.

Результати дисертаційних досліджень впроваджено:

 у науково-технічному спеціальному конструкторському бюро «ПОЛІСВІТ» філії Державного науково-виробничого підприємства «Об'єднання Комунар» (акт впровадження від 23.06.2011);

– у Національному аерокосмічному університеті ім. М. Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут» (акт впровадження від 01.04.2014);

– у Міжгалузевому науково-дослідному інституті проблем фізичного моделювання режимів польоту літаків Національного аерокосмічного університету ім. М. Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут» (акт впровадження від 29.05.2014);

– на Державному підприємстві «Науково-дослідний технологічний інститут приладобудування» (акт впровадження від 30.05.2014).

Особистий внесок здобувача. Усі основні наукові положення, висновки й рекомендації дисертаційної роботи отримано автором особисто. Хід дисертаційного дослідження викладено в ряді публікацій [1-19]. У публікаціях, написаних у співавторстві, автору дисертації належать: аналіз підходів до формування ЄІП [1, 14], результати оцінки методу визначення ефективності засобів інформаційної підтримки виробів на відповідність вимогам адекватності, достовірності, складності, повноти, адаптивності і універсальності [6], результати визначення ефектів від впровадження ЄІП [18] та огляд економічних аспектів його формування [19]. Публікації [2–5, 7–13, 15–17] було виконано автором особисто.

Апробація результатів дисертації. Результати дослідження доповідалися й обговорювалися на міжнародних науково-технічних конференціях «Інтегровані комп'ютерні технології в машинобудуванні» (Харків, 2009, 2010, 2011, 2012), «Проблеми створення та забезпечення життєвого циклу авіаційної техніки» (Харків, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013, 2014), «Комп'ютерні науки: освіта, наука, практика» (Миколаїв, 2012, 2014).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 19 робіт, з яких 6 статей (з них 1  публікація у виданні, що включено до міжнародних наукометричних баз даних, 1  зарубіжна публікація в науковому періодичному виданні за темою дисертації), 13 тез доповідей  у збірниках за матеріалами наукових конференцій.

Структура роботи. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків і додатків. Повний обсяг дисертації становить 182 сторінок, у тому числі 34 рисунків, з них 4 рисунки на 4 окремих сторінках, 23 таблиць, з них 6 таблиць на 7 окремих сторінках, список використаної літератури зі 148 найменувань на 16 сторінках; чотири додатки на 14 сторінках.