Разработка методов и алгоритмов безбумажного документооборота электронных архивов технической документации САПР

Электронный документооборот или более широко — автоматизация процессов подготовки и согласования документов — находит все большее применение в различных сферах деятельности бизнеса и государства. Согласно отчету Gartner [1], в настоящее время в мире насчитывается более 70 млн. пользователей систем электронного документооборота (СЭД). При этом мировой рынок систем документооборота является одним из быстрорастущих — по оценкам IDC [2] его рост составляет до 47,2% в год. В России наблюдается похожая ситуация — исследования РБК определяют объем рынка СЭД на уровне $ 90 млн., при этом отмечается тенденция к его увеличению.

Организация работы современного предприятия предполагает оперативное информационное обслуживание [3]. Сроки подбора всех документов по запрошенному вопросу не должны превышать нескольких часов. В то же время многие документы (докладные, аналитические записки, руководящие документы, отчеты, нормативные акты и т. п.) содержат информацию о множестве вопросов, не отраженных в заголовках. Поэтому оперативную и максимально полную подборку можно получить, только используя компьютерный поиск по текстам документов в электронной форме. Даже при запросе конкретных документов время выдачи бумажных экземпляров на порядок превышает время, необходимое для получения электронного документа. А для организаций, имеющих филиалы, разнесенные территориально, получение документа, находящегося на другой территории — сложная процедура. Создание электронных архивов позволяет резко сократить трудозатраты, в то время как персонал архива может использовать высвободившееся время для более эффективной работы.

Для многих промышленных предприятий документооборот в первую очередь связан с технической документацией. С учетом того, что к ее созданию и хранению предъявляются жесткие требования, автоматизация архивов технической документации становится задачей нетривиальной [4].

Примерно половина продаж российских компаний, занимающихся разработкой, производством и реализацией оптико-механических и оптико-электронных приборов сегодня — экспортные поставки более чем в 30 стран. При этом многие разработки продаются за рубеж, а продажа лицензии предполагает формирование пакета документации объемом до нескольких сот тысяч документов. Эти документы нельзя получить из базового комплекта оригиналов путем «слепого» копирования, так как на чертежах-оригиналах часто встречаются внесенные исправления, пометки. В результате для изготовления одной копии нужно учесть эти изменения и, кроме того, перевести документ на нужный иностранный язык. Изготовление такого пакета лицензионной документации, используя традиционные методы, во-первых, занимает очень много времени (ведь каждый документ изготавливался вручную), а во-вторых, обходится предприятию достаточно дорого.

Создание единого информационного пространства, объединяющего множественные архивы (основной технический архив, а также архивы подразделений — проектирования, технологий, оснастки, кадров, административный, канцелярии, строительно-монтажный и т. д.), позволило бы более оперативно и точно получать требуемую документацию, устранить проблемы дублирования и потери архивных документов.

Бурное развитие методов искусственного интеллекта позволяет предположить, что уже в ближайшее время специалисты в той или иной предметной области смогут самостоятельно, без привлечения программистов описывать технологию информационного обеспечения бизнес-процессов, управления ими и анализа эффективности [5].

Процесс проектирования имеет циклический характер, неизбежен поиск и возврат к результатам, полученным в прошлом, что делает 6 возможным использование наработанного опыта. Применение современных систем автоматизации проектных работ (САПР) предполагает оперативное информационное обслуживание, сокращение сроков подбора документов, которые не должны превышать нескольких часов.

Поэтому задача создания современных электронных архивов технической документации САПР является актуальной. За годы работы предприятия стоимость архива организации может превысить стоимость всех остальных его активов [6]. Создание электронных архивов позволяет резко сократить трудозатраты, а персонал архива может использовать высвободившееся время для более эффективной работы.

Таким образом, актуальной является задача повышения степени автоматизации процессов управления электронным документооборотом, снижения трудоемкости проектирования систем электронного документооборота, и, тем самым, повышения эффективности управления бизнес-процессами на малых и средних предприятиях путем разработки формальных методов и алгоритмов анализа документооборота и бизнес-процессов, основанных на методах искусственного интеллекта.

Перечислим основные этапы жизненного цикла продукции приборостроительных предприятий: а) маркетинг и изучение рынкаб) проектирование и разработка продуктав) планирование и разработка процессов производстваг) заказ и закупки материалов и комплектующихд) производствое) упаковка и хранениеж) реализацияз) установка и ввод в эксплуатациюи) прекращение выпускак) списание документов в архив.

Каждый из этапов сопровождается документопотоком, 7 характерным для этой стадии. В приборостроении распространяется концепция различного представления информации на различных стадиях жизненного цикла, поэтому электронная информационная модель изделия (ЭИМИ) должна отвечать следующим требованиям [7]:

1. Информационная модель изделия на всех этапах жизненного цикла отображается одновременно в различных иерархических структурах, представляющих интерес на том или ином этапе жизненного цикла.

2. Информационная модель содержит всю информацию об изделии и элементах иерархического представления на всех этапах жизненного цикла.

3. Информационная модель должна иметь возможность представления срезов" информации, необходимых для предприятий, работающих на разных стадиях жизненного цикла.

4. Необходимые «срезы» информации, предоставляемые различным предприятиям на разных этапах жизненного цикла должны производиться из единой базы данных при подключении к ней или передаваться через механизмы экспорта-импорта в базы данных предприятий с возможностью дальнейшей синхронизации, направленной на предоставление актуальной на момент обращения к базам данных предприятий информации.

5. Создание информационной модели и пополнение данных целесообразно проводить, начиная со стадии проектирования с последующим пополнением данными в процессе строительства, эксплуатации, модернизации т. д. Только в этом случае ЭИМИ будет полной и представление необходимого «среза» информации для следующих этапов жизненного цикла будет легко реализуемо и не потребует дополнительных затрат.

Для создания и использования ЭИМИ необходима единая гетерогенная информационная среда [8]. Возникает необходимость интеграции всех используемых САПР в единую систему документооборота 8 для того, чтобы, во-первых, упорядочить знания о документах и выстроить иерархию документов, т. е. создать соответствующую модель. Во-вторых, для решения многочисленных практических задач работы с документами, для их эффективного поиска, использования и хранения.

К сожалению, при обсуждении предметной области электронных архивов часто происходит смешивание, а иногда и подмена терминов. Само понятие «электронный архив» — удобная абстракция, охватывающая массу терминов: электронный архив, электронный документооборот, система управления структурой изделия, информационная поддержка жизненного цикла, информационно-логистическая поддержка [9]. В этот ряд часто добавляют следующие английские аббревиатуры: TDM, Workflow, PDM, PLM, CALS, PIM.

Под разработкой и внедрением «Электронного архива», часто подразумевают сочетание некоторых из перечисленных ниже технологий: а) оперативный архивб) долговременный архивв) структура изделий и объектовг) организация группового планированияд) организация многопользовательской разработки трехмерных моделей в САПРе) организация многопользовательской разработки двумерных конструкторских документов в САПРж) системы хранения нормативных документовз) системы хранения технологических документови) классификаторы стандартных изделий и материаловк) технический (инженерный) документооборотл) административный документооборотм) система электронной подписи и легитимность документовн) контроль версий и изменений.

В рамках данной диссертационной работы должно быть 9 предложено четкое определение термина «Электронный архив», критерии классификации, описание предметной области. Наряду с методическими, алгоритмическими и другими техническими вопросами в работе рассматривается и административные задачи, не решаемые исключительно техническими средствами внедряемого электронного архива.

Актуальность.

В результате анализа конъюнктуры российского рынка был сделан следующий вывод: необходимо разработать алгоритмы и методы, позволяющие объединить документы, сопровождающие все этапы жизненного цикла продукции, в единое структурированное информационное поле, независимо от использованных при их создании средств, с возможностью настройки и адаптации, согласно специфики работы конкретного предприятия.

Программная реализация такого решения и последующее внедрение в отрасли приборостроения позволит существенно сократить затраты, связанные с перемещением документов в архив, их интеграцией в единую структуру и дальнейшим использованием.

Предмет исследования.

Предметом исследования диссертационной работы являются методы и алгоритмы организации безбумажного документооборота и электронного архива технической документации САПР.

Цель работы.

Целью диссертационной работы является разработка алгоритмов и методов организации, классификации и управления документами электронных архивов технической документации (ЭАТД) САПР на основе моделей взаимодействия с системами автоматизированного проектирования и исследований их транспортных интерфейсов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: а) провести анализ существующих методов проектирования систем управления документооборотом и электронных архивовб) разработать модель и алгоритмы работы универсальной системы электронного архива документооборота в САПРв) разработать метод унификации программной реализации транспортного интерфейсаг) разработать методику организации единой информационной среды технической документации, реализующую концепцию электронного документа, с применением распределенных баз данных и возможностью удаленного доступа.

Методы исследования.

В методах исследования использовались: теория множеств, теория САПР, системный подход, методы объектно-ориентированного анализа, проектирования и программирования.

Научная новизна.

В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной: а) разработан метод проектирования ЭАТДб) разработана функциональная модель и алгоритмы работы ЭАТДв) разработан метод унификации программной реализации транспортного интерфейсаг) предложена методика организации единой информационной среды технической документации, реализующая концепцию электронного документа, с применением распределенных баз данных и возможностью удаленного доступа.

Практическая ценность.

Применение разработанных методов и алгоритмов позволило существенно сократить трудоемкость проектирования новых и модификации существующих изделий, за счет сокращения времени поиска разработанной ранее документации и повторного использования чертежей, а также за счет абстрагирования от конкретных используемых САПР. Получены результаты экспериментов, которые подтвердили эффективность применения разработанной системы.

Внедрение результатов работы.

Материалы диссертации использованы при разработке методических материалов для учебного процесса в ВУЗах в преподавании дисциплин «Документоведение», «Вычислительные сети», «Системы и сети связи».

Основные результаты работы внедрены в ОАО «Красный октябрь», проектных институтах ОАО «Росжелдорпроект» и в учебный процесс на кафедре Проектирования компьютерных систем СПбГУ ИТМО.

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано восемь печатных работ, в том числе: а) Малинин А. А., Таяновская Ю. Б. Использование фундаментальных алгоритмов поиска и объединения в разработке программного обеспечения электронных архивов САПР // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. Выпуск 29. I сессия научной школы «Информационная безопасность, проектирование, технология элементов и узлов компьютерных систем» / Гл. ред. д.т.н., профессор Н. В. Васильев. — СПб.: СПбГУ ИТМО, 2006. — 38−40 е.- б) Иванова Н. Ю., Малинин А. А., Таяновская Ю. Б. Метод инвариантного анализа изображений, заданных в векторной форме. //.

Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. Выпуск 32.

Информационные технологии: теория, методы, приложения / СПбГУ.

ИТМО, 2006. — 188−192с.

Интеллектуальная собственность подтверждена свидетельством об официальной регистрации программы для ЭВМ «ONTOLINGE-KAON версия 1.0» № 2 008 610 955, соавторы: В. А. Горовой, Д. И. Муромцев.

Краткое содержание работы.

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследования, приводится краткое содержание работы по главам.

В первой главе проведен анализ состояния вопроса и задач автоматизации проектирования, рассмотрены современные подходы и программных решений организации документооборота в системах автоматизированного проектированиясделана постановка задачи диссертационной работы.

Вторая глава диссертации посвящена методическим основам формирования универсальной системы управления архивами документации. Исходя из понимания социальной и информационной сущности документа, описана современная классификация документов. Рассмотрены распространенные современные языки моделирования, разработаны требования к проектированию и реализации ЭАТД. Также в этой главе разработан метод проектирования ЭАТД.

В третьей главе описаны уровни интеграции информационных систем в единую среду, разработана функциональная модель ЭАТДописана математическая модельразработаны алгоритмы программ и системный интерфейсописана методика оценки эффективности внедрения ЭАТД.

В приложении приведены документы, подтверждающие внедрение результатов диссертационной работы на производстве и в учебном.

13 процессе.

Апробация работы.

Обсуждение материалов работы проводилось на пяти конференциях, в том числе на Международной научно-технической конференции «Интеллектуальные системы», «Интеллектуальные САПР» (AIS'05) и Конференции молодых ученых (КМУ СПбГУ ИТМО'04).

Эффект от использования результатов данной работы заключается в сокращении временных и финансовых затрат на управление документами, сопровождающими продукты на всех этапах жизненного цикла.

Полученные в работе методы и алгоритмы позволяют повысить степень автоматизации процессов анализа документов, созданных в процессе проектирования и внедрения в производство.

Созданы метод унификации программной реализации транспортного интерфейса, а также методики и рекомендации по его использованию. Разработаны алгоритмы и методики систематизации и поиска документов в архивах.

Основные положения, выносимые на защиту а) метод проектирования ЭАТДб) функциональная модель и алгоритмы работы ЭАТДв) методика организации единой информационной среды технической документации, реализующая концепцию электронного документа, с применением распределенных баз данных и возможностью удаленного доступаг) метод унификации программной реализации транспортного интерфейса.

Структура и объём диссертации.

Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения и списка литературы. Материал изложен на 165 страницах машинописного текста с поясняющими рисунками и таблицами.

Основные результаты диссертационной работы: а) на основе рассмотренных современных подходов и программных решений организации документооборота в САПР и электронных архивов технической документации показана целесообразность разработки универсального электронного архива технической документацииб) исследованы особенности создания универсального электронного архива технической документации в предприятиях, использующих различные САПР и распределенных территориальнов) разработан метод проектирования ЭАТДг) разработан метод унификации программной реализации транспортного интерфейсад) предложена методика организации единой информационной среды технической документации, реализующая концепцию электронного документа, с применением распределенных баз данных и возможностью удаленного доступае) разработана функциональная модель ЭАТД и алгоритмы работы системы, согласно федеральных стандартов в области документооборотаж) показаны основные направления повышения эффективности работы предприятия в результате внедрения ЭАТД и предложена методика оценки эффективности внедрения.

Заключение

.