Лекция 1 Международные стандарты (cals – стандарты), определяющие формат и содержание информационных моделей продукции и ее жизненного цикла (жц).

Усиливающаяся конкуренция на рынках сбыта продукции требует улучшения качества и сокращения сроков и затрат на проектирование, технологическую подготовку и производство выпускаемой продукции. В процесс создания продукции вовлекаются многочисленные внешние участники ─ заказчики, которые хотят получить доступ к процессам формирования требований к конечному продукту, поставщики комплектующих, которые должны иметь возможность оперативно реагировать на эти изменения. Технологии комплексной компьютеризации сфер промышленного производства, цель которых — унификация и стандартизация спецификаций промышленной продукции на всех этапах ее жизненного цикла, называют CALS-технологиями. CALS-технологии обеспечивают легкость распространения передовых проектных решений, возможность многократного воспроизведения частей проекта в новых разработках и позволяют существенно сократить объемы проектных работ, так как описания многих составных частей оборудования, машин и систем, проектировавшихся ранее, хранятся в унифицированных форматах данных сетевых серверов. CALS-технологии позволяют многократно использовать одну и ту же конструкторскую документацию в разных проектах, а одну и ту же технологическую документацию адаптировать к разным производственным условиям, что позволяет существенно сократить и удешевить общий цикл проектирования и производства. Таким образом, информационная интеграция является неотъемлемым свойством CALS-систем. Для успешной работы над общим проектом разных коллективов, разделенных во времени и пространстве и использующих разные CAE/CAD/CAM системы, необходимо, чтобы языки представления документации были стандартизованными.

Так как целью CALS является обеспечение информационной интеграции, то возникла необходимость применения международных стандартов (CALS – стандарты), определяющих формат и содержание информационных моделей продукции и ее жизненного цикла (ЖЦ).

Основным стандартом является ISO 10303 STEP (STandard for Exchange of Product model data — Стандарт обмена данными модели изделия). Статус международного стандарта обеспечивает два очень важных свойства STEP: стабильность (стандарт пересматривается примерно раз в пять лет и новые версии не изменяют и не отменяют, а дополняют старые) и общедоступность (необходимые для практической работы материалы по стандарту либо находятся в свободном доступе в Интернете, либо могут быть куплены в официальных органах стандартизации).

STEP — универсальный формат, состоящий из нескольких сотен томов. В формате STEP стандартизовано представление данных на различных уровнях: физическом (формат данных), логическом (структура данных) и концептуальном (смысл данных). Обеспечение работы с данными в формате STEP — это гарантия работы на всех уровнях. Физический и логический уровни представления данных охватываются специальными программными продуктами SDAI (Standard Data Access Interface — Стандартный интерфейс доступа к данным), общие требования к которым в STEP также стандартизованы. Наиболее сложная задача — обеспечение работы на концептуальном уровне. Для описания концептуального уровня в STEP используется специальный язык концептуальных схем данных EXPRESS. Различные предметные области, подлежащие компьютерной автоматизации, описываются в STEP в виде EXPRESS-схем.

Универсальность и мощность STEP достигается большим количеством разнообразных взаимосвязанных классов данных (Entity-сущностей). Имеющийся в STEP набор сущностей позволяет описывать один и тот же объект различными способами, с разной степенью удобства, полноты и детализации. В настоящее время наиболее распространенным протоколом STEP среди машиностроительных CAD-систем является протокол AP203 — Configuration controlled design (конструкция, управляемая документацией) и протокол AP214 – Core Data for Automotive Mechanical Design Processes (основные данные для процесса конструирования механических частей автомобиля).

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 ФСТЭК 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).

Системы автоматизированного проектирования, объединяющие и автоматизирующие все разрозненные этапы жизненного цикла изделия, создающие интегрированную среду коллективной работы, где каждый участник производственной цепочки имеет в реальном времени доступ к нужной ему информации по изделию, приобрели известность под названием PLM (Product Lifecycle Management). PLM (поддержка жизненного цикла изделия или управление жизненным циклом изделия) — это набор взаимосвязанных прикладных решений, охватывающих полный жизненный цикл продукта, выполненный на одной платформе и, как правило, одним разработчиком. Жизненный цикл продукции представляет собой совокупность процессов, выполняемых с момента выявления потребностей общества в определенной продукции до момента удовлетворения этих потребностей и утилизации продукции. Задачи, решаемые с помощью компьютера, на всех этапах жизненного цикла изделия: маркетинг, подготовка производства (проектирование, конструкторская и технологическая подготовка производства), материально-техническое снабжение, производство, контроль, упаковка и хранение, распределение, техническая помощь и сервисное обслуживание; послепродажная деятельность или эксплуатация; утилизация и переработка в конце полезного срока службы (ISO 9000).

Платформа PLM призвана объединить всех участников жизненного цикла, все звенья как внутри предприятия-производителя, так и вне его (поставщиков, заказчиков и организации, занятые послепродажным обслуживанием продукции и т.д.). Русскоязычное наименование этой концепции и стратегии — ИПИ (Информационная Поддержка жизненного цикла Изделий) или КСПИ (Компьютерное Сопровождение и Поддержка Изделий).

Единственным разработчиком в России PLM – платформы является фирма «Топ системы». Компания «Топ Системы» предлагает полностью интегрированный программный комплекс T-FLEX PLM+, который позволяет эффективно организовать работу на всех этапах жизненного цикла изделия. Комплекс программ позволяет организовать единую среду конструкторского и технологического документооборота, проектирования и подготовки производства. Комплекс T-FLEX PLM+ включает в себя: конструкторскую подготовку и анализ изделий (CAD/ CAE); технологическую подготовку производства и изготовление изделий (CAPP/ CAM); автоматизацию технического документооборота (TDM) и управление инженерными данными об изделиях (DOC_s ); модули подготовки программ для станков с ЧПУ (T-FLEX ЧПУ, T-FLEX NC Tracer); систему оперативно-календарного планирования производства (T-FLEX ОКП), обеспечивает работу с различными CAD системами.

Эта система проста в использовании обладает удобным и понятным интерфейсом и, в то же время, обеспечивает высокую степень гибкости благодаря параметризации. Не требуя специальных знаний в области программирования, система позволяет любому пользователю (конструктору) создавать трехмерные модели, проводить прочностные расчеты и создавать сложные пространственные механизмы. Дерево построения системы позволяет вносить изменения в форму отдельных деталей или всего механизма на любом этапе проектирования.

T-FLEX CAD 3D позволяет значительно ускорить процесс проектирования и получения графической документации в соответствии с требованиями российских и международных стандартов и сохранить её в своем формате, а также в форматах других систем.