Управление знаниями на примере машиностроительного предприятия и вуза

Ключевой задачей управления знаниями является использование знаний для получения конкурентного преимущества [1]. Очевидно, что повышение эффективности при реализации наукоемких проектов на предприятиях может достигаться за счет привлечения научного потенциала вузов, в том числе с использованием базовых кафедр [2, 3]. Основным инструментом, обеспечивающим взаимодействие участников научно-производственной среды, выступает цифровой двойник корпоративной информационной среды (ЦД КИС) предприятия, реализуемый в составе КИС университета. Данный цифровой двойник реализуется как предметно-ориентированное слабоструктурированное информационное пространство (среда) с правилами исчисления, отвечающими теории категории множеств, обеспечивающее поддержку жизненного цикла продукции выпускаемой отраслью. Современные информационные технологии, реализующие цифровые двойники [4–6] объектов, процессы и их взаимодействие в процессах управления также являются основой трансформации INDUSTRY 4.0 [7–9].

В [10] показано, что формализации логических составляющих в моделях ЦД процессов, отвечающих требованиям ГОСТ [11, 12], в общем случае соответствуют точкам принятия решений в форме продукций: «если – то» (условным операторам) внутри ЦД. Соответственно, если какая-либо композиция ЦД соответствует обобщенному процессу, то и правила продукций исходных процессов будут образовывать композицию продукций (базы знаний) обобщенного процесса.

Важная роль в составе научно-производственной среды отводится процессам выявления, накопления и обмена знаниями, в том числе знаний по работе в прикладном программном обеспечении (ПО), входящем в состав цифрового двойника.

В качестве методологии для разработки СУЗ может служить методология TOGAF (The Open Group Architectural Framework) как наиболее универсальная и часто применяемая для разработки корпоративных архитектурных решений, регламентирующих использование ИТ на предприятиях и корпорациях [13].

Одним из ключевых понятий в TOGAF является точка зрения (viewpoint), определяющая текущее состояние предприятия и аспект, в котором будет происходить его трансформация в целевое. В данной работе будет рассмотрен аспект цифровой трансформации, актуальный как для предприятий, так и для опорных учебных вузов.

Поставленные на предприятии актуальные задачи являются новыми вызовами, их решение позволит перейти предприятию в новое (целевое) состояние [14, 15].

На рис. 1 приведена мнемосхема по реализации подобного рода производственных задач в виде совместных проектов с привлечением научно-технического задела (НТЗ) вуза. Важным элементом при этом становится ЦД КИС в составе университета, выполняющий роль обратной связи по воздействию на научно-производственную среду. Только при его наличии становится возможным трансфер технологии от предприятия к вузу, реализация проектов с использованием НТЗ университета, как следствие – IT-трансформация университета, возможность передачи новых знаний преподавательскому составу и внедрения этих знаний в учебный процесс.

Рис. 1. Цифровое интегрирование и трансформация КИС и СУЗ вузов и предприятий отрасли в результате выполняемых проектов и использования ЦД КИС

Fig. 1. Digital integration and transformation of corporate information systems and knowledge management system of Higher Educational Institutions and enterprises of industry as a result of projects that use digital twins and corporate information systems

При этом можно зафиксировать ряд следующих особенностей.

Для предприятия выполнение проектов:

• 1)    приближает текущее состояние предприятия к целевому;

• 2)    обеспечивает появление новых знаний, полученных как в виде результатов проекта, так и в виде НТЗ вуза;

• 3)    модернизация ЦД КИС в университете формирует облик КИС в целевом состоянии предприятия.

Для вуза выполнение проектов:

• 1)    требует наличия ЦД КИС в составе университета, является необходимым условием для работы базовых кафедр;

• 2)    инициирует модернизацию ЦД КИС и, как следствие, оказывает влияние на IT-трансформацию университета;

• 3)    обеспечивает накопление знаний в университете.

ADM (Architecture Development Method), показанный на рис. 1, – это метод в составе TOGAF, который позволяет осуществить переход от текущего к целевому состоянию через 10 фаз архитектурного цикла.

Построение системной модели процесса взаимодействия «вуз – предприятие» (рис. 2) и ее дальнейший анализ позволяет выявить следующие недостатки, являющиеся неформализованными ранее резервами по повышению эффективности.

• 1.    Отсутствует механизм, обеспечивающий непрерывное и системное взаимодействие персонала вуза и предприятия по решению актуальных задач отрасли. Обсуждение проблем и потребностей отрасли происходит в рамках совещаний, носящих разовый характер, при этом в реальную работу передается незначительное количество задач, реализация которых требует привлечения научного потенциала вуза.

• 2.    Слабое или полное отсутствие привлечения обучающихся в вузе для решения актуальных задач отрасли. Студенты знакомятся с производственной средой, ее задачами и потребностями только при прохождении практик.

• 3.    Задачи, решаемые в рамках курсовых и выпускных квалификационных работ, не содержат практической ценности для производственной среды.

• 4.    Отсутствует общая программно-аппаратная среда, обеспечивающая информационное взаимодействие персонала вуза и предприятия при совместном решении актуальных задач. Коллективы с предприятия и университета, задействованные в решении одной задачи, выполняют работу в различных КИС. Обмен информацией происходит в бумажном виде или путем обмена съемными носителями информации при личных встречах или путем обмена через общедоступные каналы связи, такие как почта, яндекс-диск и др.

• 5.    Отсутствует единая целевая база знаний с результатами выполнения совместных проектов. В БД НИЧ хранится только общая, атрибутивная информация о выполненных научноисследовательских работах (НИР), в то время как практические результаты НИР хранятся в архивах отдельных кафедр или научных коллективов. Результаты выпускных квалификационных работ в университете хранятся в отдельных архивах кафедр, а пояснительные записки к ним хранятся в бумажном виде в центральном архиве вуза. Не организован процесс сбора и консолидации в единую базу научных и практических результатов работ, выполненных в вузе, а также не отлажен процесс доступа к этим данным, их передача в производственную среду.

• 6.    Не формализованы процедуры, обеспечивающие полноценное функционирование базовых кафедр (БК) в составе вуза. В настоящий момент организация работы с ними осуществляется без учета их специфики и направленности на взаимодействие с предприятием.

Другими ключевыми элементами, представленными в описании, являются СУЗ вуза и СУЗ отрасли. На рис. 3 представлен механизм наполнения СУЗ отрасли в результате выполнения совместных проектов. При этом отражена главная идея, заложенная в корпоративных СУЗ: каждое предприятие обеспечивает наполнение общей отраслевой базы знаний, которая является распределенной. Таким образом, путем применения ЦД КИС, на которой выполняются проекты «вуз – предприятие», всем предприятиям отрасли становится доступен НТЗ университетов, обеспечивая скорейший рост отраслевых технологий.

Рис. 2. Функциональная диаграмма взаимодействия «вуз – предприятие» с использованием ЦД и механизма базовых кафедр (1-й уровень)

Fig. 2. Functional diagram of “Higher Educational Institution – Enterprise” interaction using digital twins and base department mechanisms

Рис. 3. Схема пополнения отраслевой СУЗ в результате выполнения локальных проектов Fig. 3. Model of knowledge management system refill as a result of local projects

Отметим важное свойство СУЗ университетов, которая в отличие от СУЗ предприятий пополняется результатами проектов, но при этом остается автономной.

Как отмечалось в [3], развитие ЦД КИС на основе методологии TOGAF происходит итерационно и базируется на одном из основных процессов, например, для конструкторского бюро машиностроительной отрасли основным процессом является разработка новых изделий, что возможно только при одновременной реализации перспективных НИР и внедрении новейших технологий. Очевидно, что любое проведение работ в условиях INDUSTRY 4.0 происходит с привлечением IT, а также организации процессов технического сопровождения специалистов из различных областей при использовании программного и аппаратного обеспечения.

При этом у большинства предприятий продолжается использование традиционных текстовых документов, описывающих различные процедуры и технологии, в том числе и при работе с программным обеспечением (ПО).

Данный подход показал свою неэффективность при разработке программных документов.

Во-первых, существенным недостатком является значительная продолжительность разработки, оформления, согласования, а также проведения изменений в программных документах (ПД), что неприемлемо в условиях частого обновления как самого ПО, так и меняющихся подходов его применения.

Во-вторых, ярким недостатком является «отрыв» ПД от прикладной области, в которой оно применяется. Различные классы крупных информационных систем, таких как CAD, CAM, PLM, MRP, ERP и т. д., используются с учетом методологий, разработанных в прикладных областях и принятых в отрасли. Таким образом, для корректного и полного описания работы в ПД требуется консолидация знаний IT-специалистов и экспертов предметной области, в которой используется ПО.

В-третьих, недостаточная степень информативности программных документов. В ряде случаев вместо текстового документа для конечного потребителя более понятной является информация, представленная в форматах видео, как интерактивное руководство и т. п.

На рис. 4 приведен фрагмент целевой метамодели TOGAF, отражающий цифровую трансформацию предприятия в виде появления СУЗ на примере следующих процессов:

• -    техническая поддержка пользователей информационных систем;

• -    разработка конструкторской документации (КД) с использованием САПР и PLM-систем;

• -    проведение НИР;

• -    внедрение новых технологий.

Рис. 4. Фрагмент целевой метамодели Fig. 4. Fragment of target metamodel

Новизной разработанной метамодели является связь между ПО на слое приложений. Данная связь обеспечивает аккумулирование знаний в виде взаимоувязанных статей в СУЗ при реализации в информационных системах выбранных бизнес-процессов, затрагивающих различные предметные области.

В качестве примера применения предложенной целевой метамодели TOGAF рассмотрим процесс IT поддержки пользователей информационных систем (рис. 5). В качестве основного решения для построения СУЗ было выбрано свободно распространяемое программное обеспечение MediaWiki [16] и поисковая система полнотекстового поиска и анализа данных с вебинтерфейсом elasticsearch [17].

Пользователи

СУЗ

То v и и идеала । с am и'няг кал пап nonuri/д ПиДДсрЖКа

12. Новый материал

Знания

КИС

В I о в

3 1

Е 8 >5 2 ф £

If

11. Поиск материала (при отсутствии)—.

' ■ • 1 'Impuiiu I. Опалил

"¹ 5. Запрос

■ ■ 12, 14. Ответ

10. Материал или его отсутствие

7. Найти решение в СУЗ

ф

>1

<п

О «X з w а> б I о о си О

3 §

S & Е СВ §

2, 8. Поиск

3, 9. Материал или его отсутствие^

Поисковой ДВИЖОК elasticsearch

Расширение по проверке

3. Новый материал

Движок MediaWiki

Help Desk

6. Запрос

11. Материал из ■ ■ СУЗ (при наличии)

13. Новый ,..-■•■ материал ,

PLM

MS AD

CAD САМ

САЕ

Неявные

Явные

Рис. 5. Мнемосхема предлагаемого процесса техподдержки с использованием СУЗ

Fig. 5. Mnemonic scheme of proposed process of tech support using knowledge management system

При в озн и к н ов е н и и п ро блемы по использованию информационных с исте м п ользов а тель сн а ча ла п ытае тс я н а й ти ре ш е н и и п роб л е мы ли чн о в СУЗ. Если нужная информация не найдена, то он сос та в ля е т за яв к у в те хн и че ск ую п одд е р жк у .

Сотрудники технической поддержки, убедившись, что решение действительно отсутствует, приступают к решению проблемы пользователя, обращаясь в том числе и к внешним, по отношению к СУЗ, источникам знаний. Ими могут являться неявные знания, такие как личный опыт экспертов, либо явные знания, представленные в качестве конкретных текстовых, графических, видеоматериалов, которые можно найти в сети Интернет. После того как новое решение проблемы было сформировано оператором технической поддержки, оно предоставляется пользователю, а также заносится в систему управления знаний в качестве новой статьи (правки), которую требуется утвердить.

В рамках процесса пополнения СУЗ рассматривается проблема приведения различной информации к формализованному удобному виду для работы пользователей. Для этого предлагается использовать привычный функционал MediaWiki, которая предоставляет возможность создания статей, определения их в различные категории, добавления ключевых слов, позволяющих группировать и искать статьи различным критериям.

При разработке принято решение об обязательной привязке каждой статьи к категориям, а также назначении к каждой категории компетентных специалистов (экспертов) для проверки.

Предложенный подход оказания IT-поддержки позволяет получить ряд преимуществ по сравнению с использованием традиционных текстовых ПД:

• -    наличие поисковой навигации по базе программных документов на портале предприятия;

• -    снижение нагрузки на службу технической поддержки за счет возможности самостоятельного решения проблемы пользователем путем обращения в СУЗ;

• -    уменьшение количества одинаковых запросов в help desk;

• -    повышение информативности предоставляемой информации по сравнению с текстовыми документами.

Выводы

• 1.    Предложена архитектура системной цифровой трансформации СУЗ исследуемой предметной области (проектов) производственного предприятия и вуза на основе методологии TOGAF, обеспечивающая синергетический эффект при совместной реализации проектов инновационных, наукоемких изделий по разработке с использованием ЦД КИС.

• 2.    Разработана схема взаимодействия между отраслевыми СУЗ предприятий и СУЗ вузов, обеспечивающая обмен знаниями между производственной и научно-образовательной средой.

• 3.    Предложена целевая метамодель процессов разработки КД и выполнения НИР, обеспечивающая накопление знаний в СУЗ.

• 4.    Приведен пример реализации и использовании СУЗ для процесса технической поддержки.