11 Интегрированная информационная среда (иис). Cals – технологии. Общее представление
Развитие ИТ привело к появлению объектно-ориентированного программирования, которое позволило адекватно перевести многие процессы, протекающие на предприятии, в виртуальное информационное пространство, что и сделало актуальной всю проблематику, связанную с использованием CALS-технологий (Continuous Acqusition and Life cycle Support — непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного цикла). Сказанное относится, в частности, к процессам конструкторской и технологической подготовки производства, в ходе которых создается техническая документация различных видов и назначения, к процессам управления на всех уровнях, в которых по необходимости приходится иметь дело с большими объемами разнообразной информации. Сегодня эти процессы в значительной мере состоят из операций создания, преобразования, транспортировки и хранения информационных объектов в рамках интегрированной информационной среды. ИИС является основой, ядром CALS-технологий и создаваемых на этой основе автоматизированных систем.
Производство материальных объектов и сопутствующие ему процессы проектирования, технологической подготовки и управления так сильно отличаются от других видов деятельности человека, что им должна отвечать особая архитектура программно-методического, математического и информационного обеспечения. Производство и все процессы в нем принадлежат физическому миру, а процессы, протекающие в компьютере - к миру информации. Следовательно, необходимо преобразование производственных проблем в информационные проблемы, а также обратное преобразование из мира информации в физический мир. По сути, это проблема адекватного моделирования, т.е. установления соответствия (по возможности взаимно однозначного) между физическим пространством и информационным пространством. Данное моделирование выполняется по стратегии, сущность которой показана на рис. 1. Здесь роль ядра системы играет не модель, а общая (интегрированная) база данных (ОБД), к которой могут обращаться различные проблемно-ориентированные модели. Предполагается, что в ОБД хранятся информационные объекты (ИО), адекватно отображающие в информационный мир сущности физического мира: предметы, материалы, изделия, процессы и технологии, разнообразные документы, финансовые ресурсы, персонал подразделения и оборудование предприятия - изготовителя, эксплуатанта, сервисной и ремонтной служб и т.д. Модели, относящиеся к конкретным предметным областям, через специализированные приложения обращаются в ОБД, находят в ней необходимые ИО, обрабатывают их и помещают в ОБД результаты этой обработки.
Рисунок 1.
Структура и состав
ИИС представляет собой хранилище данных, содержащее все сведения, создаваемые и используемые всеми подразделениями и службами предприятия - участниками ЖЦ изделия в процессе их производственной деятельности. Это хранилище имеет сложную структуру и многообразные внешние и внутренние связи. ИИС должна включать в свой состав две базы данных: общую базу данных об изделии (изделиях) (ОБДИ) и общую базу данных о предприятии (ОБДП).
На рис.3 представлена структура ИИС во взаимодействии с процессами ЖЦ продукции предприятия. Из схемы видно, что в этих процессах используется информация, содержащаяся в ИИС, а ИО, порождаемые в ходе процессов, возвращаются в ИИС для хранения и последующего использования в других процессах. Это отображено на схеме двойными стрелками. С ОБДИ связаны процессы на всех стадиях ЖЦ. ОБДП информационно связана с технологической и организационно- экономической подготовкой производства и собственно производством (включая процессы отгрузки и транспортировки готовой продукции).
При создании нового изделия и технологической подготовке его производства в ИИС создаются ИО, описывающие структуру изделия, его состав и все входящие компоненты: детали, подузлы, узлы, агрегаты, комплектующие, материалы и т.д. Каждый ИО обладает атрибутами, описывающими свойства физического объекта: технические требования и условия, геометрические (размерные) параметры, массогабаритные показатели, характеристики прочности, надежности, ресурса и другие свойства изделия и его компонентов.
ИО в составе ОБДИ содержат в произвольном формате информацию, требуемую для выпуска и поддержки технической документации, необходимой на всех стадиях ЖЦ для всех изделий, выпускаемых предприятием. Каждый ИО идентифицируется уникальным кодом и может быть извлечен из ОБДИ для выполнения действий с ним. ОБДИ обеспечивает информационное обслуживание и поддержку деятельности:
заказчиков (владельцев) изделия;
разработчиков (конструкторов), технологов, управленческого и производственного персонала предприятия;
изготовителя;
эксплуатационного и ремонтного персонала заказчика и специализированных служб.
В составе ОБДИ можно (условно) выделить три раздела:
нормативно-справочный;
долговременный;
актуальный.
В нормативно-справочном разделе должны храниться ИО, содержащие данные:
о конструкционных материалах;
о нормализованных деталях (нормалях);
о стандартных (покупных) комплектующих изделиях;
о стандартных деталях собственного изготовления;
о стандартных расчетных методах;
о государственных, международных и внутренних стандартах;
о прочих нормативных документах.
Содержание нормативно-справочного раздела ОБДИ обновляется по мере поступления новых и отмены действующих нормативных документов.
В долговременном разделе должны храниться ИО, содержащие данные, аккумулирующие собственный опыт предприятия, в том числе данные:
о ранее выполненных готовых проектах (архив);
о типовых узлах и агрегатах собственного производства;
о типовых деталях собственного производства;
о типовых конструктивно-технологических элементах (КТЭ) деталей;
о типовых и групповых технологических процессах;
о типовой технологической оснастке и инструменте;
о готовых и типовых расчетных методиках и математических моделях изделий собственной разработки;
о прочих готовых и типовых решениях.
Долговременный раздел ОБДИ дополняется и обновляется по мере создания новых технических решений, признанных типовыми и пригодными для дальнейшего использования.
В актуальном разделе (по-видимому, самом большом по объему и самом сложном по структуре) должны храниться ИО, содержащие данные об изделиях, находящихся на различных стадиях ЖЦ:
о конструкции и версиях "текущих" изделий;
о технологии изготовления изделий;
о конкретных экземплярах и партиях изделий в производстве;
о конкретных экземплярах и партиях изделий, находящихся на постпроизводственных стадиях ЖЦ.
Как уже отмечалось, кроме ИО, относящихся (прямо или косвенно) к изделиям, в ИИС содержится информация о предприятии: о производственной и управленческой структуре, о технологическом и вспомогательном оборудовании, о персонале, финансах и т.д. Вся совокупность этих данных образует ОБДП, которая, в свою очередь, состоит из нескольких разделов.
В разделе, посвященном экономике и финансам, должны храниться ИО, содержащие сведения:
о конъюнктуре рынка изделий предприятия, включая цены и их динамику;
о состоянии финансовых ресурсов предприятия;
о ситуации на фондовом и финансовом рынках (курсы акций предприятия, биржевые индексы, процентные ставки, валютные курсы и т.д.);
о реальном и прогнозируемом портфеле заказов;
прочие сведения финансово-экономического и бухгалтерского характера.
В разделе, посвященном внешним связям предприятия, должны храниться ИО, содержащие сведения о фактических и возможных поставщиках и потребителях (заказчиках); раздел формируется и используется в процессе маркетинговых исследований.
В разделе, посвященном производственно-технологической среде предприятия, должны храниться ИО, содержащие сведения:
о производственной структуре предприятия;
о технологическом, вспомогательном и контрольно-измерительном оборудовании;
о транспортно-складской системе предприятия;
об энерговооруженности предприятия;
о кадрах;
прочие данные о предприятии.
В разделе, посвященном системе качества, должны храниться ИО, содержащие сведения:
о структуре действующей на предприятии системы качества;
о действующих на предприятии стандартах по качеству;
о международных и российских стандартах по качеству;
о должностных инструкциях в области качества;
прочая информация по системе качества.
При необходимости из ИИС могут быть извлечены разнообразные документы, необходимые для функционирования предприятия. Документы могут быть представлены как в электронном, так и (при необходимости) в традиционном бумажном виде. Приведенные выше состав и содержание разделов ИИС подлежат уточнению в ходе выполнения проектов по внедрению CALS-технологий на конкретных предприятиях.
CALS-технологии
CALS-технологии (англ. Continuous Acqusition and Life cycle Support — непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного цикла) — cовременный подход к проектированию и производству высокотехнологичной и наукоемкой продукции, заключающийся в использовании компьютерной техники и современных информационных технологий на всех стадиях жизненного цикла изделия, обеспечивающая единообразные способы управления процессами и взаимодействия всех участников этого цикла: заказчиков продукции, поставщиков/производителей продукции, эксплуатационного и ремонтного персонала, реализованная в соответствии с требованиями системы международных стандартов, регламентирующих правила указанного взаимодействия преимущественно посредством электронного обмена данными.
ИПИ (информационная поддержка процессов жизненного цикла изделий) — русскоязычный аналог понятия CALS.
Применение CALS-технологий позволяет существенно сократить объемы проектных работ, так как описания многих составных частей оборудования, машин и систем, проектировавшихся ранее, хранятся в унифицированных форматах данный сетевых серверов, доступных любому пользователю технологий CALS. Существенно облегчается решение проблем ремонтопригодности, интеграции продукции в различного рода системы и среды, адаптации к меняющимся условиям эксплуатации, специализации проектных организаций и т.п. Предполагается, что успех на рынке сложной технической продукции будет немыслим вне технологий CALS.
Развитие CALS-технологий должно привести к появлению так называемых виртуальных производств, в которых процесс создания спецификаций с информацией для программно управляемого технологического оборудования, достаточной для изготовления изделия, может быть распределен во времени и пространстве между многими организационно автономными проектными студиями. Среди несомненных достижений CALS-технологий следует отметить легкость распространения передовых проектных решений, возможность многократного воспроизведения частей проекта в новых разработках и др.
Построение открытых распределенных автоматизированных систем для проектирования и управления в промышленности составляет основу современных CALS-технологий. Главная проблема их построения — обеспечение единообразного описания и интерпретации данных, независимо от места и времени их получения в общей системе, имеющей масштабы вплоть до глобальных. Структура проектной, технологической и эксплутационной документации, языки её представления должны быть стандартизированными. Тогда становится реальной успешная работа над общим проектом разных коллективов, разделенных во времени и пространстве и использующих разные CAE/CAD/CAM-системы. Одна и та же конструкторская документация может быть использована многократно в разных проектах, а одна и та же технологическая документация — адаптирована к разным производственным условиям, что позволяет существенно сократить и удешевить общий цикл проектирования и производства. Кроме того, упрощается эксплуатация систем.
Для обеспечения информационной интеграции CALS использует стандарты IGES и STEP в качестве форматов данных. В CALS входят также стандарты электронного обмена данными, электронной технической документации и руководства для усовершенствования процессов. В последние годы работа по созданию национальных CALS-стандартов проводится в России под эгидой Госстандарта РФ. С этой целью создан Технический Комитет ТК431 «CALS-технологии», силами которого разработан ряд стандартов серии ГОСТ Р ИСО 10303, являющихся аутентичными переводами соответствующих международных стандартов (STEP).