Automatyczne generowanie dokumentacji jako narzędzie

•
MECHANIK NR 5-6/2009
Automatyczne generowanie dokumentacji
jako narzędzie wspomagające realizację wymagań
systemu zarządzania jakością
Mgr Anna KRAWCZYK
Mgr inż. Wojciech SZCZEPKA
Przykłady systemów automatyki, które generują automatycznie dokumentację techniczną. Zalety metod automatycznego generowania dokumentacji w kontekście wymagań normy ISO 9001 względem dokumentacji systemowej.
Wzajemne przenikanie się wymagań technicznych i wymagań jakościowych – klucz do budowania wysokiej jakości
urządzeń i usług, a tym samym osiągania przewagi konkurencyjnej.
Znormalizowane systemy zarządzania stanowią powszechnie wykorzystywane narzędzie budowania przewagi konkurencyjnej, w szczególności wśród małych
i średnich przedsiębiorstw. Wytyczne systemowe są swoistego rodzaju bazą do wdrożenia bardziej zaawansowanych technik, wspomagających zarządzanie, szczególnie
dużymi podmiotami gospodarczymi, charakteryzującymi
się złożonością działań operacyjnych. System zarządzania – zbudowany w oparciu o podejście procesowe – ma
na celu przede wszystkim: zwiększenie zadowolenia
klienta i innych zainteresowanych (pracownicy, dostawcy,
udziałowcy, społeczność lokalna), poprzez realizację zasady ciągłego doskonalenia oraz zapewnienie stałej zgodności wyrobu z wyspecyfikowanymi wymaganiami odbiorców oraz właściwymi przepisami prawno-technicznymi. Skuteczny system zarządzania jakością integruje
aspekty jakościowe z pozostałymi obszarami danej organizacji oraz stanowi ramy efektywnego funkcjonowania
firmy.
Dokumentacja systemu zarządzania jakością
Decyzja o wdrożeniu systemu zarządzania ma charakter strategiczny dla całej organizacji i wiąże się z podjęciem szeregu działań na wszystkich szczeblach struktury organizacyjnej. Implementacja systemu, zgodnego
z wymaganiami normy ISO 9001, przebiega wieloetapowo i zależy od wielu czynników, przede wszystkim od
specyfiki organizacji i jej wyrobów.
Jednakże, bez względu na przyjętą procedurę wdrażania, podstawą skutecznego systemu generującego zarówno korzyści organizacyjne, jak i produkcyjne, jest rzetelna dokumentacja, odpowiednia do wielkości organizacji,
jej zasobów oraz zachodzących w niej procesów.
Dokumentacja systemu zarządzania to swoisty przewodnik po systemie, który ma za zadanie: komunikować
cele i zadania, rejestrować wyniki podjętych czynności
oraz upowszechniać zachowania i doświadczenia organizacji.
Norma ISO 9001 [1] nakłada obowiązek zaprojektowania, utrzymania i systematycznego usprawniana dokumentacji systemowej, niezbędnej do zapewnienia efektywnego planowania, prowadzenia i nadzorowania procesów zachodzących w organizacji. Ponadto należy ustanowić metodykę nadzoru nad dokumentacją, gwarantującą
* Mgr Anna Krawczyk – Katedra Zarządzania Jakością Uniwersytetu Łódzkiego, mgr inż. Wojciech Szczepka – Siemens Sp. z o.o.
jej poprawność merytoryczną, spójność, aktualność i dostępność.
Zgodnie z klauzulą 4.2 omawianej normy, dokumentacja systemu zarządzania może mieć formę dowolnego
nośnika informacji – optymalnego dla organizacji i jej
pracowników (np. papier, dysk, fotografia, próbka wzorcowa).
Obligatoryjne elementy dokumentacji to: polityka i cele
jakości, księga jakości, procedury (nadzór nad zapisami,
nadzór nad dokumentami, nadzór nad wyrobem niezgodnym, audity wewnętrzne, działania korygujące, działania
zapobiegawcze), zapisy wymagane normą oraz dokumenty, niezbędne do zapewnienia efektywnego planowania, prowadzenia i nadzorowania procesów (dokumenty
wewnętrzne organizacji, typu: statut, regulamin czy zarządzenie najwyższego kierownictwa oraz dokumenty zewnętrzne, np.: instrukcje obsługi czy akty normatywne).
Ponadto można wyróżnić tzw. plany jakości, które specyfikują sposoby postępowania, środki i kolejność działań,
odnoszących się do jakości przedsięwzięć, wyrobów, procesów lub umów [2] oraz instrukcje (systemowe bądź
techniczne), opisujące sposób realizacji wytyczonych celów przez poszczególne komórki funkcyjne organizacji.
Rys. 1. Piramida dokumentacji systemu zarządzania (opracowanie
własne)
Struktura dokumentacji jest najczęściej przedstawiana
w postaci tzw. piramidy, która odzwierciedla hierarchię
ważności i wzajemne powiązania pomiędzy poszczególnymi dokumentami.
W dobie społeczeństwa informacyjnego efektywne zarządzanie dokumentacją generuje mierzalne korzyści i tym
samym determinuje konkurencyjność rynkową przedsiębiorstw. Optymalny system przepływu kluczowych informacji gwarantuje przejrzystość i racjonalizację zachodzących procesów, umożliwia ich powtarzalność i identyfikowalność, a także motywuje pracowników, którzy – dzięki
•
MECHANIK NR 5-6/2009
jasnym podziałom odpowiedzialności – pracują wydajniej.
Jednakże opracowanie właściwej dokumentacji, często
okazuje się dla organizacji nie lada wyzwaniem. W praktyce wyróżnia się następujące techniki [3]:
podejście z góry na dół – opracowanie dokumentacji rozpoczyna się od ustanowienia księgi i polityki
jakości, a następnie dokumentów niższego rzędu;
podejście z dołu do góry – początkowo tworzy się
szczegółową dokumentację niższego rzędu, a następnie
dokumenty nadrzędne ze szczytu piramidy;
podejście zgodnie z procesem – projektowanie
dokumentacji należy poprzedzić dokładną analizą przepływów procesów w organizacji. Cała dokumentacja powstaje w tym samym czasie.
Wybór podejścia zależy przede wszystkim od kompetencji zespołu projektowego oraz czynnika czasu i zasobów finansowych.
Norma ISO 9001 pozostawia organizacjom dużą swobodę przy ustanawianiu dokumentacji systemowej. Nie narzuca sposobu ani formy prowadzonej dokumentacji. Zakłada bowiem, że istotny jest skuteczny system zarządzania jakością, a nie system dokumentów. Jedną z coraz
powszechniej wykorzystywanych metod wspomagających
spełnienie wymagań normatywnych względem dokumentacji jest automatyczne jej generowanie.
Widać więc, że powstały błąd może zostać powielony
wielokrotnie przez osobę, która może nie być świadoma
faktu istnienia błędu. To również zostało zauważone
przez inżynierów. Okazało się, że przy okazji można
połączyć funkcję automatycznego generowania dokumentacji z procedurą, której zadaniem jest testowanie
działania danej funkcji.
Szczególnie narażone na takie sytuacje są systemy,
które w sposób krytyczny realizują funkcje bezpieczeństwa. Przedstawiamy przykłady systemów, które automatycznie generują dokumentację oraz przykłady zastosowania generatorów dokumentów do dokumentacji działania
procedur testujących.
Przekaźnik bezpieczeństwa
Urządzenie to realizuje jedną funkcję bezpieczeństwa,
która polega na programowym sterowaniu stanem urządzeń wykonawczych (wyjścia cyfrowe: styczniki, rygle,
napędy) na podstawie stanu czujników podłączonych do
przekaźnika (wejścia cyfrowe: wyłącznik krańcowy, przycisk, skaner). Stan wyjść cyfrowych jest oczywiście zależny programowo od stanu wejść cyfrowych oraz od tzw.
historii wejść, czyli od stanów zapamiętanych przez program.
Automatyczne generowanie dokumentacji
Poza uwarunkowaniami systemowymi, również tzw.
dobra praktyka inżynierska nakłada na projektanta obowiązek tworzenia dokumentacji technicznej. Proces realizacji projektu technicznego powinien być ściśle odwzorowany w dokumentacji technicznej. Tworzenie dokumentacji pozwala na trwałe zapisanie wszystkich kroków,
które były podejmowane w celu realizacji zdefiniowanego
zadania. Techniczny proces budowy urządzenia (maszyny sterowanej automatycznie) jest podzielony na poszczególne etapy. Tak samo dokumentacja powinna opisywać poszczególne etapy tworzenia projektu i powinna
być wykorzystywana przez producenta i użytkownika gotowego wyrobu.
Można wyróżnić następujące rodzaje dokumentacji,
które szczegółowo opisują poszczególne fazy realizacji:
projekt systemu;
dokumentacja uruchomieniowa;
dokumentacja użytkownika (ruchowa).
Każda faza realizacji zwykle jest zamykana i potwierdzana osobnymi dokumentami (protokoły), które -zebrane razem z całą dokumentacją – stanowią dokumentację
urządzenia (maszyny).
Najnowsze osiągnięcia inżynierskie w zakresie informatyzacji umożliwiają pełną lub częściową automatyzację
procesu powstawania dokumentacji. Pozwala to na osiągnięcie znaczących korzyści poprzez wyeliminowanie następujących błędów:
błędy edycyjne, które powstają np. podczas kopiowania i wklejania poszczególnych części tekstu do dokumentu;
błędy treści polegające na różnicach pomiędzy dokumentacją, a stanem faktycznym;
nieautoryzowane zmiany dokonywane przypadkowo
lub celowo przez niepowołane osoby.
Rys. 2. Programowalny przekaźnik bezpieczeństwa i stopka z dokumentacji z podpisem elektronicznym CRC
Dzięki zastosowaniu systemu automatycznego generowania dokumentacji inżynier programista może skupić się
na tworzeniu funkcji bezpieczeństwa. Poszczególne kroki, które są wykonywane przez inżyniera, są automatycznie zapamiętane w systemie. Wprowadzane zmiany są
również automatycznie uwzględniane i możliwe do wyświetlenia przez użytkownika. Potrzebne funkcje uruchomieniowe i diagnostyczne dla przekaźnika bezpieczeństwa zostały zintegrowane w jeden program, z którego
pomocą można uruchomić przekaźnik i – po zakończeniu
procesu uruchomienia – wygenerować dokumentację.
Oprogramowanie uruchomieniowe drukuje dokumenty
w formie plików pdf, które są dodatkowo zabezpieczone
przed modyfikacją poprzez tzw. „sumę kontrolną CRC”.
„Suma kontrolna” jest rodzajem podpisu elektronicznego,
tworzonego automatycznie na podstawie: zawartości dokumentacji, daty i czasu.
Przykładowa stopka pokazana na rys. 2 zawiera podpis
elektroniczny w formie sumy kontrolnej CRC.
•
Zaawansowane funkcje edycyjne pozwalają na łączenie wielu funkcji. Przykładem może być edytor programu
logicznego. Tworzenie programu logicznego odbywa się
poprzez ustalenie połączeń logicznych pomiędzy wejściami (czujniki) a wyjściami (urządzenia wykonawcze) oraz
pomiędzy standardowymi funkcjami logicznymi. Poszczególne elementy programu (wejścia, wyjścia, bloczki funkcyjne) są przedstawiane na schemacie w graficzny sposób. W konsekwencji następuje integracja trzech funkcji:
tworzenia programu logicznego,
diagnostyki działania programu (symulacja online/
/offline),
wydruku dokumentacji wraz z podpisem elektronicznym.
MECHANIK NR 5-6/2009
W przytaczanym już przykładzie funkcji prędkości bezpiecznej (Safe Speed) chodzi o wymuszenie takiej wartości prędkości bezpiecznej, aby wywołana została funkcja
ograniczająca (Safe Speed ). Z połączenia automatycznego zapisu wykresu prędkości rzeczywistej z wykresem
prędkości zadanej (ograniczenia) można w łatwy i bezpieczny sposób sprawdzić działanie funkcji i potwierdzić
to odpowiednim protokołem.
Drugi przykład to testowanie działania funkcji „zatrzymanie awaryjne”. Pomiar polega na rejestracji przebiegu prędkości napędu od momentu wywołania funkcji „zatrzymanie
awaryjne” do całkowitego zatrzymania się napędu. Wykres
prędkości jest dokumentem potwierdzającym działanie
funkcji. W obrabiarkach (np. w tokarkach) dodatkowa trudność polega na tym, że czasy zatrzymań są różne, w zależności od masy elementu zamocowanego w uchwycie.
Funkcja automatyzacji procedury, w połączeniu z generacją gotowego dokumentu z testów zatrzymania awaryjnego pozwala na sprawne wykonanie wielu testów różnych
części obrabianych na maszynie. Każdą z istniejących
funkcji można więc wyposażyć w określone procedury
testujące: mniej lub bardziej skomplikowane.
Rys. 3. Program logiczny – integracja trzech różnych funkcji (edytora,
symulatora, generatora dokumentu)
Jasnoszare prostokąty na rys. 3 pokazują sygnały wejść
lub wyjść. Prostokąty opatrzone symbolami w kolorze
ciemnoszarym to funkcje logiczne. Komplet dokumentacji
składa się z opisu systemu, konfiguracji poszczególnych
elementów składowych i wydruku programu funkcyjnego.
Funkcje bezpieczeństwa
w sterowaniu numerycznym CNC
Sterowania numeryczne to kolejny proces, w którym
nieodzowne są mechanizmy automatycznego generowania. Mnogość funkcji bezpieczeństwa, implementowana
w sterowaniach numerycznych CNC wymusza stosowanie automatycznych generatorów dokumentów. Duży zestaw różnego rodzaju zmiennych systemowych nie pozwala na całkowitą automatyzację procesu. Tworzone są
więc automatyczne szablony dokumentów, które inżynier
musi uzupełnić o dodatkowe dane (np. opisy złożonych
funkcji bezpieczeństwa).
Inną istotną cechą systemu jest wbudowana procedura
testowania poszczególnych funkcji bezpieczeństwa.
W tym przypadku pojawia się dodatkowy problem z określeniem parametrów testowych dla danej funkcji.
W układzie sterowania CNC podczas normalnej pracy
nie można osiągnąć wartości parametrów maszyn (np.
prędkość bezpieczna), gdyż wartości te musiałyby być
wyższe niż dopuszczalne. Nie można więc przetestować
działania funkcji. Generator dokumentacji wyposażony
jest w odpowiednie mechanizmy, pozwalające na kontrolowane wywołanie danej funkcji w ściśle nadzorowanych warunkach. Pozwala to na przetestowanie funkcji
bezpieczeństwa.
Rys. 4. Zintegrowany system testujący działanie funkcji – przykład
okna parametryzacji testów
W lewym oknie programu (rys. 4) widać cały zestaw
funkcji bezpieczeństwa. W zależności od liczby osi napędowych w maszynie zestaw ten jest często bardzo rozbudowany.
Na podstawie przedstawionych przykładów można
stwierdzić, że automatyczne generowanie dokumentacji
to nie tylko sposób na spełnienie wymagań normy systemowej czy metoda kreślenia obrazów i kopiowania
tekstów. To przede wszystkim wbudowana gama funkcji
pomocniczych, których celem jest komfort i bezpieczeństwo pracy inżyniera, a także usprawnienie procesów, zachodzących w przedsiębiorstwie. Automatyczne generowanie dokumentacji to zaawansowane narzędzie doskonalące zarządzanie informacją, stanowiącą strategiczny
zasób współczesnej firmy.
LITERATURA
1. ISO 9001:2008 Systemy zarządzania jakością. Wymagania
2. ISO 9000:2005 Systemy zarządzania jakością. Podstawy i terminologia
3. A. HAMROL, W. MANTURA: Zarządzanie jakością. Teoria i praktyka. PWN 2008.