статья: РЕЗУЛЬТАТЫ РАЗРАБОТКИ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ПРОТОТИПА ИНТЕРАКТИВНОГО ЭЛЕКТРОННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО РУКОВОДСТВА ТРЕНАЖЕРА ПКА. ИП ИЭТР__. Результаты разработки исследовательского прототипа интерактивного электронного технического руководства тренажера пка
 Скачать 1.46 Mb.
|
|
УДК 629.78.007 РЕЗУЛЬТАТЫ РАЗРАБОТКИ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ПРОТОТИПА ИНТЕРАКТИВНОГО ЭЛЕКТРОННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО РУКОВОДСТВА ТРЕНАЖЕРА ПКА А.И. Жохов Канд. техн. наук А.И. Жохов Рассматриваются назначение и требования, предъявляемые к исследовательскому прототипу интерактивного электронного технического руководства тренажера пилотируемого космического аппарата (ПКА), результаты его разработки. Ключевые слова: тренажер пилотируемого космического аппарата, интерактивное электронное техническое руководство, информационное обеспечение, информационная система, информационная технология. Введение Интерактивное электронное техническое руководство (ИЭТР) – это совокупность электронных документов, технических данных и программно-технических средств, предназначенная для информационного обеспечения процессов использования по назначению и технической эксплуатации изделия в интерактивном режиме с помощью интерфейса электронной системы отображения (ГОСТ Р 54088–2017). ИЭТР, как правило, создаются для сложных изделий машиностроения, таких как воздушные и морские суда, изделия оборонно-промышленного комплекса и т.д. Наличие ИЭТР для экспортных образцов данных отраслей сегодня становится обязательным требованием заказчика. Разработка ИЭТР может проводиться как в процессе проектирования изделия его разработчиком, так и в процессе эксплуатации путем размещения конкурсной заявки на соответствующую услугу или силами эксплуатанта. На поисковых сайтах по тендерам на услуги можно встретить заказы на разработку и сопровождение ИЭТР самолетов и вертолетов гражданской и военной авиации, ИЭТР отдельных систем морских судов и железнодорожного транспорта, экскаваторов и другой тяжелой техники как создаваемой, так и эксплуатирующейся. Тренажеры ПКА в значительной мере отличаются от вышеперечисленной техники, как по конструкции, так и процессом эксплуатации [1]. И требования к ИЭТР тренажера ПКА, несомненно, будут отличаться от общих требований, изложенных в соответствующих ГОСТах, и требований к ИЭТР серийной продукции машиностроения. Следует также учитывать и «человеческий фактор»: обслуживающий персонал тренажера ПКА, как правило, имеет многолетний опыт работы на конкретном тренажере, начиная от стадии его заказа и приемки; обучение новых сотрудников происходит путем личной передачи опыта и знаний в процессе работы на тренажере. При накоплении опыта частота обращений к эксплуатационной документации, естественно, снижается. А освоение любой новой программной системы требует определенных усилий и мотивации. Для того чтобы будущее ИЭТР было востребовано персоналом тренажера, необходимы практические исследования с использованием исследовательского прототипа (ИП) ИЭТР с участием персонала тренажера. В ходе этих исследований, предусматривающих оперативную доработку ИП, должны быть выработаны требования к функционалу и интерфейсу ИЭТР, подтверждена целесообразность создания ИЭТР для конкретных типов тренажеров, выработаны рекомендации по путям создания ИЭТР. Требования к разработке ИП ИЭТР тренажера ПКА Данные требования можно разделить на 2 группы: Требования назначения ИЭТР ИЭТР тренажера ПКА должно решать следующие основные задачи: обеспечение пользователя справочным материалом об устройстве и принципах работы изделия; обучение пользователя правилам эксплуатации, обслуживания и ремонта изделия; обеспечение пользователя справочными материалами, необходимыми для эксплуатации изделия, выполнения регламентных работ и ремонта изделия; обеспечение пользователя информацией о технологии выполнения операций с изделием, потребности в необходимых инструментах и материалах, о количестве и квалификации персонала; диагностика состояния оборудования и помощь в поиске и устранении неисправностей; планирование и учет проведения регламентных работ. Главным источником данных для ИЭТР является эксплуатационная документация разработчика тренажера ПКА в бумажном и электронном виде. Требования, связанные с исследовательским характером программного комплекса: ИП должен обеспечивать функционал как интерактивного отображения основного контента ИЭТР, так и его создания и редактирования; ИП должен позволять исследовать расширенные функции ИЭТР, свойственные электронному делу изделия на этапе эксплуатации (ГОСТ Р 54089-2018, ГОСТ 2.612-2011), в объеме данных формуляра изделия; ИП должен позволять исследовать дополнительные функции ИЭТР, обеспечивающие доступ к данным об изделии, содержащимся в других информационных системах эксплуатанта (данные о целевом использовании тренажера – база данных (БД) и приложение «Электронные журналы тренажеров», данные о работах и закупках в интересах модернизации и поддержания работоспособности тренажера – БД и приложение «Закупки» [2]); ИП должен строиться с использованием свободно распространяемого программного обеспечения с открытым исходным кодом. При разработке ИП оправдано применение упрощений: 1. В силу того, что современные стационарные тренажеры ПКА состоят главным образом из компьютерных и электронных систем, ИП может не реализовывать 3D-контент и анимацию, основным назначением которых является представление конструкции и функционирования сложных подвижных сборочных единиц изделия. Необходимость реализации 3D-контента и анимации может быть определена на этапе исследования с использованием ИП и потребует дополнительных исследований. 2. В силу специфики отношений разработчика тренажера ПКА и его эксплуатанта (разработчик сопровождает эксплуатацию изделия в течение всего периода его использования) могут быть опущены такие функции ИЭТР, как автоматизированный заказ запчастей у их изготовителей и информационная связь ИЭТР с автоматизированными системами разработчика. Последнее обстоятельство позволяет использовать html-формат модулей данных вместо рекомендуемого SGML или XML, что значительно упрощает и разработку контента ИЭТР, и его отображение в браузере. Главная цель создания и применения ИП состоит в определении такого технического облика ИЭТР, при котором все необходимые для эксплуатации и возникающие в процессе эксплуатации данные о тренажере ПКА хранятся консолидированно и структурированно в соответствующей базе данных и файловом хранилище и все потребности в данной информации, включая ее обработку, могут быть реализованы из одного «окна» - ИЭТР. Организация данных ИП, хранимых в базе данных При организации хранения в БД данных ИП использован принцип типизации данных: тип данных определяет способ отображения их в электронной системе отображения. Основные типы модулей данных (МД): «Разделы» - данные панелей навигации, которые отображаются в левой части окна приложения (область 1 на рис.3), через которые ИЭТР обеспечивает доступ к функционалу ИП определенного типа; «Ссылки» - данные иерархического оглавления содержимого разделов ИЭТР, обеспечивающего интерактивное отображение соответствующего контента ИЭТР; «Html-контент» - МД, данные которых представлены в виде html-разметки и отображаются браузером в центральной панели окна (область 2 на рис.3); «Image-контент» - МД об иллюстрациях (рисунки, схемы), хранимых в виде графических файлов в файловом хранилище ИЭТР, отображаемые в центральной панели окна, в отдельной вкладке браузера или в новом окне в зависимости от расширения файла (jpeg, png, pdf и др.); «Document-контент» - МД о документах (частные руководства, инструкции, технические задания и т.д.), файлы которых хранятся в файловом хранилище ИЭТР и отображаются в центральной панели окна, в отдельной вкладке браузера или в новом окне в зависимости от расширения файла (doc, pdf и др.). Данные всех вышеперечисленных типов хранятся в одной таблице БД - modules (см. рис. 1). На рисунке 1 также показана структура данных, обеспечивающая хранение основных данных электронного формуляра изделия. На рисунке 2 представлена схема данных, обеспечивающая отображение пользователю данных, необходимых для технического обслуживания изделия, поиска и устранения его возможных неисправностей.  Рис. 1 Таблицы модулей данных интерактивного руководства и формуляра: modules - данные МД; services - данные записей о выполненном техническом обслуживании; optimes - данные записей о наработке тренажера; durops - данные записей о работах, выполненных при эксплуатации; repairs - данные записей о работах, выполненных по бюллетеням и указаниям  Рис. 2 Схема данных процедур интерактивного руководства:
Программное обеспечение и языки программирования, использованные для разработки ИП В целях быстрой и экономной разработки и оперативной доработки ИП используемое ПО должно быть свободно распространяемым, с открытым исходным кодом, легко осваиваемым. Результат не должен использовать дополнительное программное обеспечение (ПО), инсталлируемое на ЭВМ пользователя (кроме браузера и офисного пакета для работы с распространенными типами файлов). Для разработки ИП была выбрана платформа, апробированная в других информационных системах тренажерного управления Центра подготовки космонавтов имени Ю.А. Гагарина (ЦПК) [2]: технология построения web-приложений фирмы Sencha, ее основные элементы: Ext JS – JavaScript-библиотека основных компонентов приложения и его пользовательского интерфейса; утилита CMD – программа автоматизации процессов жизненного цикла приложения (генерация шаблона, отладка и тестирование интерфейса и логики, дистрибуция и т.д.) [3,4]; ПО CKEditor – графический HTML-редактор, позволяющий вставлять блоки информации из документов MS Word и Excel; ПО KCFinder – файл-менеджер, обеспечивающий вставку в html-разметку изображений и сохранение их файлов на сервере; web-сервер Apache – сервер приложения; MySQL – сервер управления базой данных; язык программирования JavaScript – язык описания логики приложения, реализуемой на стороне клиента; язык программирования PHP – язык описания логики взаимодействия приложения с базой данных (обработка данных на стороне сервера приложения). Для разработки ИП ИЭТР были использованы серверные средства ЦОД (центр обработки данных) ЦПК, эксплуатационная документация тренажера информационно-управляющей системы российского сегмента Международной космической станции и тренажера ручной стыковки «Дон-Союз» в качестве тестовых данных. Интерфейс и функционал ИП Общий вид интерфейса ИП и его зонирование представлен на рис.3. Левая навигационная панель содержит 7 раскрывающихся/складывающихся по принципу аккордеона разделов ИЭТР, через которые реализуется основной функционал ИП (зона 1 на рис.3): Руководства, Документы, Данные для эксплуатации, Формуляр, Журнал тренировок, Закупки и База данных. Выбирая элементы этих панелей, пользователь получает соответствующий контент на центральной панели (зона 2 на рис.3). Внизу окна приложения размещаются кнопочные панели: панель кнопок, активирующих создание новых модулей данных и объектов ИЭТР (зона 3 на рис.3); панель кнопок навигации по содержимому активного раздела (стрелки «вверх» и «вниз») и кнопки перемещения по истории просмотра контента («назад» и «вперед», зона 4 на рис.3). Раздел Руководства Данный раздел содержит как иерархическое оглавление собственно интерактивного технического руководства, так и ссылки на другие имеющиеся электронные файлы руководств (рис.3).  Рис. 3 Зонирование интерфейса ИЭТР: 1 – панель навигации (выбор функционала); 2 – центральная панель отображения контента; 3 – нижняя панель инициации создания новых элементов ИЭТР; 4 – кнопочная последовательная навигация внутри выбранного функционала и «история» Раздел Документы Раздел содержит ссылки на электронные документы из хранилища ИЭТР, связанные с тренажером, сгруппированные в папки по произвольным тематикам (рис.4). Обеспечивается поиск документа по фразе из его титула.    Рис. 4 Раздел Документы Раздел Данные для эксплуатации Раздел содержит данные для планирования технического обслуживания (ТО) систем тренажера, даты выполненных ТО (отображаются на временной ленте для удобства контроля), данные о требуемом ЗИП и ГСМ (рис.5). Вкладка Типовые неисправности, содержит данные о причинах неисправностей (возможных – из эксплуатационных документов – и реально случившихся и введенных в ИЭТР пользователями), о процедурах их идентификации и устранения. Каждая процедура описывается последовательностью операций, каждая из которых представляется соответствующим описанием, иллюстрацией, потребными ЗИП, ГСМ и трудозатратами. На вкладках ЗИП и ГСМ, кроме их характеристик обеспечивается редактирование располагаемого остатка расходуемых материалов.   Рис. 5 Раздел Данные для эксплуатации Раздел Формуляр Раздел содержит основные данные и характеристики изделия, позволяет вносить записи учета работы изделия и выполненных на нем работах аналогично бумажной версии формуляра изделия. Благодаря связи ИП ИЭТР с базой данных «Электронные журналы тренажеров», обеспечивается автоматизированный ввод записи о наработке изделия за временной период из этой БД (рис.6).   Рис. 6 Раздел Формуляр Раздел Журнал тренировок В разделе приведены ссылки на записи из БД «Электронные журналы тренажеров» о выполненных тренировках на тренажере в хронологическом порядке с группировкой по годам и месяцам. Из раздела предусмотрен быстрый переход к анализу этих данных в специализированной программе (рис.7).    Рис. 7 Раздел Журнал тренировок Раздел Закупки В разделе приведены ссылки на записи из БД «Закупки» о выполненных закупках и работах в интересах модернизации и обеспечения работоспособности тренажера и его систем (рис.8). Из раздела предусмотрен быстрый переход к анализу этих данных в специализированной программе.   Рис. 8 Раздел Закупки Раздел База данных Из данного раздела обеспечивается доступ (просмотр, редактирование, удаление) ко всем информационным объектам, содержащимся в БД (рис.9): модулям данных всех типов; типовым неисправностям и их причинам, процедурам технического обслуживания, идентификации и устранения неисправностей и операциям процедур; справочникам.    Рис. 9 Раздел База данных На рисунке 10 приведен пример интерфейса редактирования данных модуля типа «html-контент».   Рис. 10 Интерфейс редактирования модуля данных «html-контент» В дальнейшем планируется провести исследования с данным ИП, включающие: выбор тренажера ПКА и создание контента ИЭТР по его эксплуатационной документации; проведение опытной эксплуатации ИЭТР этого тренажера с доводкой программного обеспечения и внесением изменений в контент; обобщение результатов, формирование предложений по внедрению ИЭТР в практику эксплуатации тренажеров ПКА, разработка требований к электронной интерактивной эксплуатационной документации перспективных тренажеров ПКА. Выводы 1. Результатом выполненных работ является исследовательский прототип ИЭТР тренажера ПКА, особенностями которого являются: объединение в одном приложении функционала электронной системы отображения ИЭТР с функционалом среды разработки контента ИЭТР; обеспечение информационной связи ИЭТР с другими информационными системами, используемыми в тренажерном управлении ЦПК. 2. Технологи, используемые при разработке ИП, его архитектура могут быть использованы для решения других подобных задач без привлечения сторонних разработчиков. Литература: Жохов А.И., Игнатьев С.В. Перспективы внедрения технологии интерактивных электронных технических руководств в практику эксплуатации тренажеров ПКА // Пилотируемые полеты в космос. – 2019. – №3(32). – С.47-56. Жохов А.И. Опыт разработки и применения прототипов элементов системы информационного обеспечения создания, эксплуатации и целевого использования тренажеров ПКА // Пилотируемые полеты в космос. – 2017. – №3(24). – С.46-57. Ext JS 6 By Example. Create powerful, real-world web applications with Ext JS 6 using sample projects / Anand Dayalan. – Packt Publishing, 2015.Ext JS Application Development Blueprints / Colin Ramsay. – Packt Publishing, 2015. |