Александр Пионтковский
Юрий Зеленков
В мире современной авиационной индустрии ни одно предприятие не способно создавать новую конкурентоспособную продукцию без применения передовых информационных технологий.

Рынок предъявляет жесткие требования к срокам и стоимости создания новых авиационных двигателей. Цикл создания нового ГТД – от идеи до сертификации – сегодня должен составлять не более 4–5 лет. При этом предъявляются повышенные требования к технологическим и эксплуатационным качествам конструкции: двигатель должен быть прост и дешев в производстве и обслуживании. Кроме того, помимо решения технических проблем для нового ГТД необходимо создать эффективную систему послепродажной поддержки и обеспечения запасными частями. Основным инструментом достижения всех указанных целей на НПО «Сатурн» является использование передовых информационных технологий.

На НПО «Сатурн» разработана стратегия развития информационных технологий, учитывающая все вышеперечисленные требования бизнеса. Данная стратегия предусматривает инвестиции по четырем основным направлениям:

· ИТ-поддержка процессов разработки (управление проектом, системы 3-мерного проектирования, инженерные расчеты, технологическая подготовка производства, автоматизация испытаний, управление конфигурацией)

· Информационные системы управления цепочками поставок (планирование и учет поставок, производства и закупок)

· Информационные системы поддержки изделий в эксплуатации (веб-центр поддержки заказчиков, управление парком двигателей, выпуск технической документации…)

· Информационное обеспечение базовых бизнес-процессов (финансы, бухгалтерский учет, кадры).

В корпоративной информационной системе предприятия работают более 6 тысяч пользователей, расположенных на четырех промышленных площадках (г. Рыбинск, п. Волжский, г. Москва, г. Лыткарино) и в двух инженерных центрах (г. Пермь, г. С-Петербург), объединенных высокоскоростными мультисервисными каналами связи. Корпоративный центр данных оснащен самым высокопроизводительным и современным оборудованием, обеспечивающим высокую степень готовности, отказоустойчивости и информационной безопасности.

Разработка ГТД

НПО «Сатурн» является крупнейшим в России пользователем 3-мерной системы автоматизированного проектирования Unigraphics. Широко используется концепция «мастер-модели»: чертеж детали, 3D модель оснастки, программа обработки на оборудовании с ЧПУ строятся при помощи ассоциативных связей на основе конструкторской 3D модели. Это позволяет в случае изменения исходной модели легко проследить зависящие от нее объекты. Данная функциональность является технологической основой принципа параллельного проектирования (parallel engineering), согласно которому разработка производственных процессов и оснастки начинается еще до окончательного выпуска конструкторской документации. Для управления цифровым макетом изделия и его конфигурацией на НПО «Сатурн» используется система Team Center Engineering.

В том случае, когда над одним изделием работают несколько партнеров, использующих для проектирования различные информационные системы, возникает проблема конверсии данных. Такая ситуация возникла при работе над двигателем SaM-146 (данная программа осуществляется совместно с французской компанией Snecma, которая использует 3D САПР Catia и PLM систему Enovia). Данная проблема была решена за счет использования языка разметки XML (для данных о конфигурации) и внешних конвертеров (для графических данных). В настоящее время существует защищенный канал связи «Рыбинск – Виллярош (Франция)», по которому осуществляется регулярный обмен информацией.

Один из основных путей снижения затрат на проектирование — точный расчет параметров и моделирование конструкции на всех этапах разработки. Поэтому высокопроизводительные вычислительные системы становятся ключевым элементом бизнеса любой компании, работающей на рынке газотурбинных двигателей. В процессе проектирования инженеры НПО «Сатурн» используют коммерческие программные системы и пакеты собственной разработки для аэродинамических, тепловых, акустических и прочностных расчетов. В 2004 г. была поставлена цель увеличить пропускную способность имеющихся вычислительных систем в 50 раз. Поскольку применяемые при расчетах программные пакеты ANSYS, CFX, CFX TASCflow и LS-DYNA могут быть использованы в вычислительных средах с высоким параллелизмом, было принято решение о создании многоузлового вычислительного кластера.

Главной проблемой при выборе архитектуры кластера было согласование требований к производительности для всех коммерческих пакетов инженерных расчетов. Наиболее эффективное решение было получено на базе процессоров Intel. Созданный в итоге вычислительный кластер на основе оборудования компании IBM включает в себя 64 узла с двумя процессорами Intel Xeon™ с технологией Intel EM64T и два мастер-узла на базе четырех процессоров Intel Itanium 2. В качестве межузлового соединения используется оборудование стандарта Infiniband, которое обеспечивает низкую задержку при передаче сообщений между узлами и скорость передачи данных до 10 Гбит. Для доступа к данным используется параллельная файловая система General Parallel File System (GPFS) компании IBM специально для использования в вычислительных кластерах. Управление кластером производится с помощью ПО IBM Cluster Systems Management (CSM). Это программное обеспечение отвечает за централизованное управление кластером с операционной системой Linux, упрощает управление и облегчает вертикальное масштабирование.

В состав вычислительного комплекса также входят система хранения данных и управляющий сервер. Система хранения данных построена по иерархическому принципу, что позволяет оптимизировать расходы на хранение данных. Она состоит из трех уровней разной производительности и емкости. В качестве уровня наибольшей производительности используется дисковый массив на SCSI дисках емкостью 2 ТБ; второй уровень промежуточной производительности реализован на дисковом массиве Serial ATA емкостью 4 ТБ; для хранения редко используемых файлов применяется третий уровень на базе ленточной библиотеки с четырьмя приводами LTO2. Все использованные устройства имеют интерфейс Fibre Channel и объединены в резервированную сеть хранения данных (SAN). В качестве управляющего программного обеспечения для организации иерархического хранилища используется решение на базе программного продукта IBM Tivoli Storage Management.

Достигнутая производительность вычислительного кластера на тесте LINPACK составляет 768 Gflops, пиковая — 922 Gflops, что ставит его на первое место среди суперкомпьютеров, установленных на российских промышленных предприятиях, и на четвертое место в рейтинге суперкомпьютеров Top50 по СНГ (4 редакция от 4 апреля 2006 г.).

Важным моментом при выполнении расчетов является использование методов многокритериальной оптимизации. Это позволяет еще на этапе прототипирования конструкции исследовать возможные варианты и получить оптимальное сочетание взаимно противоречащих параметров (например, прочностные характеристики и вес). Однако, исследование всех возможных вариантов сочетания параметров конструкции требует значительных затрат машинного времени, которые невозможно обеспечить даже при наличии высокопроизводительного кластера. Для сокращения этих затрат существуют два пути:

· Моделирование физических процессов на базе приближенных моделей (например, замена конечноэлементных моделей моделями на основе клеточных автоматов)

· Замена оптимизируемой многомерной функции (response surface — поверхности отклика) на приближенную модель (RSM – response surface model), например на основе нейронных сетей радиального базиса или каскадной корреляции.

На НПО «Сатурн» ведутся исследования по обоим указанным направлениям, полученные результаты позволяют сделать вывод об эффективности предложенных решений.

Испытание ГТД

Очень важный вопрос при совершенствовании конструкции двигателя, а также при снижении затрат на процесс сертификации – организация эффективных испытаний. Общим направлением в области физических испытаний является увеличение количества одновременно обрабатываемых статических и динамических каналов, чтобы получить большее количество информации для наблюдения в темпе процесса и для последующей обработки и анализа.

НПО «Сатурн» осуществляет модернизацию существующих испытательных стендов и строительство двух новых современных испытательных стендов. Стенды будут оснащены системой proDAS компании MDS Aero Support (Канада), которая является одной из наиболее передовых систем сбора данных, предназначенных для испытаний газотурбинных двигателей. Система сбора динамических параметров, выбранная для этого проекта, поставляется бельгийской компанией LMS.

Первый этап проекта, предусматривающий модернизацию существующего стенда № 26, завершен в начале 2006 г. Измерительная система стенда способна обрабатывать 1500 каналов сбора данных на стационарных и переходных режимах работы двигателя с частотой опроса до 2 КГц и 250 каналов сбора динамических данных с частотой опроса до 40 КГц.

На втором этапе будут построены два новых испытательных стенда с аналогичными системами сбора и обработки данных, суммарная емкость которых составит более 1650 каналов. Для создания систем сбора данных на менее нагруженных стендах используется оборудование компании National Instruments и программное обеспечение LabView.

Увеличение числа каналов сбора данных и частот опроса приводит к резкому возрастанию объема получаемой информации. По оценкам специалистов НПО «Сатурн», объем данных испытаний по одной модели нового двигателя может достигать 1 Петабайта, причем эти данные необходимо хранить во время всего жизненного цикла изделия. Для управления получаемыми при испытаниях данными планируется внедрение специализированного программного обеспечения, обеспечивающего поиск, извлечение и пост — процессорную обработку данных. Для длительного хранения данных предусматривается создание иерархического файлового хранилища.

Производство ГТД

В настоящее время для процессов планирования и учета производства на НПО «Сатурн» используется система собственной разработки, создание которой заняло более 10 лет. Данная система поддерживает процедуры MRP-II и в целом соответствует требованиям производства. Тем не менее, стратегией развития информационных технологий предусмотрен переход на использование коммерческой ERP-системы. Такой выбор продиктован несколькими причинами.

1. Необходимо кардинальное улучшение производственных процессов на базе концепции управления цепочками поставок (SCM – Supply Chain Management). В данном случае понятие «цепочка поставок» включает все действия, способствующие поставке изделий и услуг клиенту в указанных количествах, соответствующем качестве и в необходимые сроки. Эта концепция расширяет понятие управления и прослеживаемости за границы предприятия и охватывает весь период поставок от самого дальнего поставщика до клиента.

2. ERP-системы верхнего класса ориентированы на поддержку оптимизированных бизнес-процессов, что может стать дополнительным положительным фактором при реорганизации производства.

3. Стратегическая цель дирекции по информационным технологиям НПО «Сатурн» – сокращение собственных разработок в пользу внедрения готовых систем, перенос акцентов с программирования на лучшее понимание бизнеса и, в конечном итоге, на бизнес-консалтинг. В результате анализа предложений на российском рынке различных поставщиков ERP-систем была выбрана система Oracle e-Business Suite, сейчас на НПО «Сатурн» осуществляется внедрение первой очереди системы.

Эксплуатация ГТД

Помимо систем информационной поддержки процессов проектирования и производства современному производителю ГТД необходимо иметь и системы послепродажной поддержки. Сегодня авиакомпанию интересует не цена ГТД в момент его приобретения, а стоимость всего жизненного цикла эксплуатации в какие затраты выльется поддержание летной годности. Если отечественный производитель намерен продавать свою технику на мировом рынке, нужно обеспечить современный сервис. Без него невозможен высокий уровень летной годности и существенное сокращение издержек заказчиков. А для решения этой задачи требуется, в частности, новейшая информационная система.

В связи с этим на НПО «Сатурн» ведется проект по внедрению информационной системы послепродажной поддержки, что стимулировано несколькими причинами. В первую очередь предприятию нужно оперативно отслеживать состояние всех двигателей, находящихся в эксплуатации, с точки зрения поддержания летной годности и соответствия всем требованиям авиационных властей. Далее, поскольку авиационный двигатель — весьма дорогое изделие, которое должно приносить прибыль авиакомпании, необходимо минимизировать время его вынужденного простоя, а для этого требуются своевременные поставки запчастей и ремонтные работы. Цикл изготовления ряда запчастей может превышать 6 месяцев, поэтому нужно прогнозировать состояние двигателя и заранее планировать заказ запчастей и ремонт. Наконец, «Сатурн» намерен активно выходить на зарубежные рынки, в связи с чем необходимо создавать соответствующий уровень сервиса.

Создаваемая система будет вводиться в строй поэтапно. Сначала обеспечивается информационное сопровождение двигателей — для каждого экземпляра система хранит конкретную конфигурацию, изменения которой в ходе эксплуатации отслеживаются представителями «Сатурна» на местах и вносятся в систему через удаленный веб-интерфейс. Также в систему вносится информация обо всех событиях, происходящих с изделием, ведется мониторинг всех отработанных циклов взлетов-посадок и инцидентов. Кроме того, эксплуатанты могут получить в системе техническую информацию по своим двигателям и данные о всех бюллетенях и директивах, работы по которым обязательно должны быть выполнены. На втором этапе будет реализовано управление поставками запасных частей. Эксплуатанты получают через Интернет доступ к каталогу запасных частей, могут сформировать заказ и отслеживать его статус.

В апреле 2006 г. в Москве состоялась четвертая торжественная церемония вручения ежегодной национальной премии «IT-Лидер». Номинантами и лауреатами премии «IT Лидер» становятся компании, чья деятельность может служить примером для многих. Главными критериями оценки на получение звания лауреата премии были определены: инновационность деятельности организации и ее интеграция в мировое сообщество, особые достижения организации в области ИТ. Лауреатом премии в номинации «Предприятия машиностроительной отрасли» стало ОАО «НПО «Сатурн», что является подтверждением правильности выбранной стратегии применения информационных технологий и её реализации.

1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (проголосуйте)
Загрузка...