3.1.2 Cals - технології

Нині CALS(Continuous Acquisition and Life Cycle Support) переводиться як «безперервний розвиток і підтримка ЖЦ». Перша частина терміну CALS(Continuous Acquisition) означає постійний розвиток, який зазнає як сам виріб впродовж свого ЖЦ, так і процес взаємодії між споживачем і постачальником. Друга частина терміну CALS(Life Cycle Support) означає оптимізацію витрат на створення і експлуатацію виробу упродовж усього ЖЦ. Це виливається у збільшення витрат на етапах розробки(і пропорційне збільшення ціни виробу) в цілях кращого обліку вимог етапів експлуатації, ремонту і обслуговування виробу, що призводить до зниження вартості використання виробу для споживача.

Спосіб досягнення бажаних цілей(підвищення конкурентоспроможності промислового виробу) закладений в стратегії CALS, що припускає створення єдиного інформаційного простору(ЕИП) для усіх учасників ЖЦ виробу. ЕИП припускає уявлення усієї інформації про виріб в електронному вигляді і організацію спільного використання для усіх учасників ЖЦ виробу(відповідно до прав доступу).

Основними властивостями ЕИП є:

- інформація надається в електронному вигляді;

• ЕИП охоплює усю інформацію, створену про виріб усіма виконавцями на будь-якому етапі ЖЦ;

• ЕИП виступає основним джерелом даних для виконавців, надаючи(відповідно до прав доступу) потрібну інформацію в потрібний час і в потрібному виді;

• для інтеграції інформації в ЕИП використовуються тільки міжнародні і галузеві стандарти, підтримувані переважною більшістю виробників прикладних систем;

• для створення ЕИП використовуються існуючі на підприємствах програмно-апаратні засоби; потрібна адаптація цих систем до роботи у рамках ЕИП.

Стратегія CALS передбачає два етапи при переході до ЕИП:

• автоматизацію окремих процесів(чи етапів) ЖЦ виробу і представлення даних на них в електронному вигляді;

• інтеграцію автоматизованих процесів і даних, що відносяться до них, вже представлених в електронному вигляді, у рамках ЕИП.

CALS- технології є набором методів реалізації стратегії CALS :

• технології реинжиниринга бізнес-процесів - набір методів реструктуризації бізнес-процесів в цілях підвищення їх ефективності;

• технології представлення даних про виріб в електронному вигляді - набір методів для представлення в електронному вигляді даних про виріб, що відносяться до окремих процесів ЖЦ виробу. Ці дані є інформаційними моделями, що забезпечують автоматизацію окремих процесів ЖЦ виробу. Технології представлення даних включають також технології перекладу даних з паперового в електронний вигляд(E - commerce - ^-бизнес). Дана група CALS- технологій складається з відомих методів, реалізованих у відповідних автоматизованих системах;

• технології інтеграції даних про виріб у рамках ЕИП - набір методів для інтеграції автоматизованих процесів ЖЦ і даних, що відносяться до них, представлених в електронному вигляді, у рамках ЕИП; ці технології реалізуються за допомогою класу автоматизованих систем, що називаються системами управління даними про виріб.

Передумови появи CALS- технологій

CALS- технології покликані служити засобом, інтегруючим промислові автоматизовані системи в єдину багатофункціональну систему. Метою інтеграції автоматизованих систем проектування і управління є підвищення ефективності створення і використання складної техніки. У чому виражається підвищення ефективності?

По-перше, покращується якість виробів за рахунок повнішого обліку наявної інформації при проектуванні і ухваленні управлінських рішень. Так, обгрунтованість рішень, що приймаються в автоматизованій системі управління підприємством(АСУП), буде вища, якщо особа, що приймає рішення, і відповідні програми АСУП мають оперативний доступ не лише до бази даних АСУП, але і до баз даних інших автоматизованих систем - системи автоматизованого проектування(САПР), автоматизованої системи технологічної підготовки виробництва(АСТПП) і автоматизованої системи управління технологічними процесами(АСУТП) і, отже, можуть оптимізувати плани робіт, зміст заявок, розподіл виконавців, виділення фінансів і т. п.

При цьому під оперативним доступом необхідно розуміти не просто можливість прочитування даних з баз даних, але і легкість їх правильної інтерпретації, т. е. узгодженість по синтаксису і семантиці з протоколами, прийнятими в АСУП. Те ж відноситься і до інших систем, наприклад, технологічні підсистеми повинні з необхідністю сприймати і правильно інтерпретувати дані, що поступають від підсистем автоматизованого конструювання. Останнього не так легко добитися, якщо основне підприємство і організації-суміжники працюють з різними автоматизованими системами.

По-друге, скорочуються матеріальні і тимчасові витрати на проектування і виготовлення виробів. Застосування CALS- технологій дозволяє істотно скоротити об'єми проектних робіт, оскільки опису раніше виконаних вдалих розробок компонентів і пристроїв, багатьох складових частин устаткування, машин і систем, що проектувалися раніше, зберігаються у базах цих мережевих серверів, доступних будь-якому користувачеві CALS- технологій. Доступність знову ж таки забезпечується узгодженістю форматів, способів, керівництва в різних частинах загальної інтегрованої системи. Крім того, з'являються ширші можливості для спеціалізації підприємств, аж до створення віртуальних підприємств, що також сприяє зниженню витрат.

По-третє, значно знижуються витрати на експлуатацію завдяки реалізації функцій інтегрованої логістичної підтримки. Істотно полегшується рішення проблем ремонтопридатності, інтеграції продукції в різного роду системи і середовища, адаптації до умов експлуатації і т. п., що міняються

Ці переваги інтеграції даних досягаються застосуванням сучасних CALS- технологій.

CALS- технологія - це технологія комплексної комп'ютеризації сфер промислового виробництва, комплексність забезпечується уніфікацією і стандартизацією специфікацій промислових виробів на усіх етапах їх життєвого циклу. Основні специфікації представлені проектною, технологічною, виробничою, маркетинговою, експлуатаційною документацією. У CALS- системах передбачено зберігання, обробку і передачу інформації в комп'ютерних середовищах, оперативний доступ до даних в потрібний час і в потрібному місці.

CALS- технології зародилися в 1980-і рр. в надрах військово-промислового комплексу США у зв'язку з планами США в області стратегічної оборонної ініціативи(СОЇ). Тому не дивно, що серед наявних CALS- стандартів фігурує велике число стандартів і рекомендацій DoD(Міністерства оборони США). Для реалізації планів СОЇ були потрібні спільні зусилля багатьох промислових компаній і підприємств в проектуванні, виробництві і логістичній підтримці складних виробів, а це означало необхідність уніфікації представлення даних про вироби. Було усвідомлено, що для взаємодії автоматизованих систем різних підприємств потрібна уніфікація не лише форми, але і змісту(семантики) проектною, технологічною, експлуатаційною і іншій інформації про спільно вироблювану продукцію. Іншими словами, було потрібне створення єдиного інформаційного середовища взаємодії усіх найбільших фірм американського військово-промислового комплексу.

Виявилось, що це надзвичайно складна проблема, рішення якої вимагає тривалого і багатостороннього опрацювання в масштабах, що виходять за межі однієї країни. З'ясувалося також, що створення єдиного інформаційного середовища потрібно не лише для унікальних програм типу СОЇ, але і для виробництва будь-яких складних систем, в першу чергу військової техніки, якщо її виробництво засноване на взаємодії багатьох підприємств.

В связи с возникшими практическими потребностями рядом комиссий и комитетов в рамках международных организаций были начаты работы по созданию информационных технологий взаимодействия предприятий и выражающих их международных стандартов. Например, в Международной организации стандартизации (International Standard Organization - ISO) этими вопросами занимается подкомитет SC4 комитета ТС184. В SC4 имеется несколько рабочих групп, занимающихся конкретными сериями стандартов. В настоящее время в ведущих индустриальных странах мира созданы национальные органы, координирующие работу в области CALS-технологий. В международном масштабе развитием CALS помимо ISO занимаются и такие организации, как ICC (International CALS-congress), EIA (Electronics Industry Association), IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) и др. В России в рамках Госстандарта создан технический комитет № 431 «CALS-технологии».

У 1990-х рр. розроблений і до теперішнього часу прийнятий ряд серій міжнародних стандартів, представляючих CALS- технології, серед яких найбільш значимі стандарти ISO 10303 STEP(Satndard for Exchange of Product Data). У контрактах, що укладаються на постачання зарубіжним замовникам військової техніки, вимоги до виробів і документації на них, як правило, формулюються з позицій міжнародних CALS- стандартів і стандартів DoD(останні мають префікс MIL).

Розвиток CALS- технологій стимулює утворення віртуальних виробництв, при яких процес створення специфікацій з інформацією для програмно керованого технологічного устаткування, достатньою для виготовлення виробу, може бути розподілений в часі і просторі між багатьма організаційно автономними проектними організаціями.

Очікується, що успіх на ринках складної технічної продукції буде немислимий зовні CALS- технологій. Так, вже сьогодні фірми, що пропонують військову техніку без електронної документації, виконаної відповідно до CALS- стандартами, не мають жодних шансів на успіх в конкурентній боротьбі.

Головне завдання створення і впровадження CALS- технологій - забезпечення однакових описів і інтерпретації даних незалежно від місця і часу їх отримання в загальній системі, що має масштаби аж до глобальних. Структура проектної, технологічної і експлуатаційної документації, мови її представлення мають бути стандартизованными. Тоді стає реальною успішна робота над загальним проектом різних колективів, що розділених в часі і просторі і застосовують різні системи CAE/CAD/CAM.

Одна і та ж конструкторська документація може бути використана багаторазово в різних проектах, а одна і та ж технологічна документація - адаптована до різних виробничих умов, що дозволяє істотно скоротити і здешевити загальний цикл проектування і виробництва. Крім того, спрощується експлуатація систем.

CALS- технології не відкидають існуючі автоматизовані системи проектування і управління, а є засобом їх ефективної взаємодії. Тому інтеграція автоматизованих систем на сучасних підприємствах має бути заснована на CALS- технологіях. Впровадження їх вимагає освоєння наявних технологій і CALS- стандартів, розвитку моделей, методів і програм автоматизованого проектування і управління. Важливі проблеми, що вимагають рішення при створенні CALS - систем, - управління складністю проектів і інтеграція програмного забезпечення, включаючи питання декомпозиції проектів, розпаралелювання проектних робіт, цілісності цих, міжпрограмних інтерфейсів та ін.

Проблематика CALS має ряд аспектів. По аналогії з аспектами автоматизованого проектування доцільно ці аспекти називати видами забезпечення CALS і виділяти лінгвістичне, інформаційне, програмне, математичне, методичне, технічне і організаційне забезпечення CALS.

До лінгвістичного забезпечення відносяться мови і формати даних про промислові вироби і процеси, використовувані для представлення і обміну інформацією на етапах життєвого циклу виробів.

Інформаційне забезпечення складають бази даних, в яких є відомості про промислові вироби, використовувані різними системами в процесі проектування, виробництва, експлуатації, експлуатації і утилізації продукції. До складу інформаційного забезпечення входять також серії міжнародних і національних CALS- стандартів і специфікацій.

Програмне забезпечення CALS представлене програмними комплексами, призначеними для підтримки єдиного інформаційного простору етапів життєвого циклу виробів. Це передусім системи управління документами і документообігом, управління проектними даними(PDM), взаємодії підприємств в спільному електронному бізнесі(CPC), підготовки інтерактивного електронного технічного керівництва і деякі інші.

Математичне забезпечення CALS включає методи і алгоритми створення і використання моделей взаємодії різних систем в CALS - технології. Серед цих методів в першу чергу слід назвати методи імітаційного моделювання складних систем, методи планування процесів і розподілу ресурсів.

Методичне забезпечення CALS представлене методиками виконання таких процесів, як паралельне(поєднане) проектування і виробництво, структуризацію складних об'єктів, їх функціональне і інформаційне моделювання, об'єктно-орієнтоване проектування, створення онтологий застосувань.

До технічного забезпечення CALS відносять апаратні засоби отримання, зберігання, обробки і візуалізації даних при інформаційному супроводі виробів. Взаємодія частин віртуальних підприємств, систем, що підтримують різні етапи життєвого циклу виробів, відбувається через лінії передачі даних і мережеве комутуюче устаткування. Проте використовувані технічні засоби не є специфічними для CALS, і тому далі в цьому посібнику питання технічного забезпечення не розглядаються.

Нарешті, організаційне забезпечення CALS представлене різного роду документами, сукупністю угод і інструкцій, що регламентують ролі і обов'язки учасників життєвого циклу промислових виробів.

За останній рік з'явилися цілий ряд підприємств, які активно займаються вивченням і застосуванням CALS- технологій для вирішення конкретних виробничих завдань підвищення якості і конкурентоспроможності продукції, що випускається. До таких організацій відносяться АВПК «Сухою», АНТК ім. Туполева, ВАТ «Туламашзавод», Конструкторське бюро приладобудування(м. Тула), корпорація «Компомаш», корпорація «Метран» та ін. Розробкою конкретних застосувань CALS- технологій для ряду областей промисловості займається МГТУ «Станкин». Рішенням координаційної ради РАН по технічних науках від 12 лютого 2002 р. Інститут конструкторсько-технологічної інформатики РАН доручена координація робіт по CALS(ИПИ) -технологиям.