6.6. Основные понятия о cals-технологиях
Автоматизация различных процессов, связанных с разработкой, производством и эксплуатацией технических объектов (изделий), наиболее эффективна в том случае, когда она охватывает все этапы их жизненного цикла. Однако этому препятствуют следующие факторы:
– наличие множества различных систем, участвующих в жизненном цикле технического объекта. Такие системы достаточно эффективно решают конкретные задачи, возникающие на конкретном этапе цикла, но не способны обеспечить полноценный обмен данными между смежными системами;
– большое количество предприятий, участвующих в поддержании жизненного цикла, что связано с необходимостью эффективного обмена информацией между ними;
– сложность технического объекта, множество его модификаций, применяемость некоторых элементов одного изделия в других, стандартизация, унификация, которые требуют информационной поддержки многовариантных сборочных моделей.
Эти трудности могут быть преодолены путем реализации концепции CALS (Continuous Acquisition and Life Cycle Support – обеспечение неразрывной связи между производством и прочими этапами жизненного цикла изделия). CALS – это идеология создания единой информационной среды для процессов проектирования, производства, испытаний, поставки, эксплуатации и утилизации продукции.
Отметим, что CALS – это не конкретный программный продукт и не набор правил, а именно концепция. Суть этой концепции состоит в создании единой интегрированной модели изделия, которая должна отражать все его аспекты и сопровождать на всем протяжении жизненного цикла от замысла до утилизации (рис. 6.3). Единая модель – это модель, содержащая всю информацию об изделии, требуемую на любом из этапов жизненного цикла, а интегрированная модель – это модель, при построении каждого из фрагментов которой используются единые средства и методы, обеспечивающие целостность всей модели, описывающей изделие.
Рис. 6.3. Интегрированная модель изделия
Концепция CALS, реализованная в виде соответствующих CALS-тех-нологий, принята для информационной интеграции всех процессов жизненного цикла технического объекта. Интеграция достигается путем создания единой информационной базы (информационного пространства), которая охватывает представление необходимой информации в процессах проектирования, материально-технического снабжения, производства, послепродажного сервиса, ремонта и т. д.
CALS-технологии используются как инструмент организации и информационной поддержки всех участников создания, производства и использования технического объекта для повышения эффективности их деятельности за счет ускорения исследований и разработок, сокращения издержек в процессах производства и эксплуатации. Эти технологии активно применяются при разработке и производстве сложной наукоемкой продукции, осваиваемой структурами, включающих в себя ряд предприятий и организаций, находящихся в тесных производственных связях. В эти структуры входят НИИ, конструкторские бюро, предприятия-изготовители, поставщики готовой продукции, потребители, предприятия технического обслуживания, ремонта и утилизации продукции.
Эффективный бизнес сегодня имеет явную тенденцию к кооперации. Компании объединяют свои усилия для того, чтобы вместе выполнить сложный проект или вывести на рынок сложный продукт. Возникают так называемые виртуальные предприятия – форма объединения на контрактной основе предприятий и организаций, участвующих в поддержке жизненного цикла продукта и связанных общими бизнес-процессами. Такой сложный организм должен жить по единым правилам в едином информационном пространстве, позволяющем получать от партнеров данные в электронной форме и в свою очередь передавать им результаты своей работы.
Таким образом, CALS-технологии представляют собой современную организацию процессов разработки, производства, послепродажного сервиса, эксплуатации изделий на основе информационной поддержки процессов их жизненного цикла путем стандартизации методов представления данных на каждой стадии жизненного цикла и электронного обмена данными без использования бумажных носителей.
По прогнозам зарубежных специалистов, уже в ближайшее десятилетие будет невозможно продать на внешнем рынке машиностроительную продукцию без соответствующей международным стандартам документации, созданной в электронном виде. Передовые зарубежные фирмы рассматривают работу в этом направлении как действенное средство по ограничению доступа на международный рынок наукоемкой продукции тех стран, которые не сумеют своевременно освоить соответствующие международным требованиям безбумажные электронные технологии.
По опубликованным данным оценки результатов внедрения CALS, в США ожидаются следующие показатели эффективности:
а) в процессах проектирования и инженерных расчетах:
– сокращение времени проектирования на 50 %;
– сокращение затрат на изучение актуальных проектов на 15…40 %;
б) в производственных процессах:
– сокращение производственных затрат на 15…60 %;
– повышение показателей качества на 80 %;
в) в процессе организации поставок:
– сокращение количества ошибок при передаче данных на 98 %;
– сокращение времени поиска и извлечения данных на 40 %;
– сокращение времени планирования на 70 %;
– снижение стоимости информации на 15…60 %;
г) в процессе эксплуатационной поддержки изделий:
– снижение стоимости технической документации на 10…50 %;
– сокращение времени на изменение технической документации на 30 %.
Решения, разработанные и согласованные в области CALS-тех-нологий рядом промышленного развитых стран, получили статус стандартов, определяющих уровень мирового промышленного развития. Предполагается, что в ближайшие несколько лет рынок наукоемких технологий полностью перейдет на стандарты CALS.
Основными компонентами CALS-технологий являются:
– инструментальный комплекс технических и программных средств автоматизированного проектирования изделий (Computer Aided Design, CAD);
– системы автоматизации технологической подготовки производства (Computer Aided Manufacturing, CAM);
– системы инженерного анализа (Computer Aided Engineering, CAE);
– средства реализации технологии параллельного тотального проектирования в режиме группового использования данных (Concurrent Engineering);
– система управления проектными и инженерными данными (Enterprise Data Management, EDM);
– системы визуализации всего процесса разработки документации;
– современные средства обмена данными;
– программные средства разработки прикладного программного обеспечения;
– методики анализа процессов проектно-технологической, производственной и управленческой деятельности.
Существующий в России комплекс государственных стандартов (ЕСКД, ЕСТД, ЕСТПП и др.), отраслевых стандартов и других нормативных документов не позволяет отказаться от традиционного бумажного документооборота. Применение компьютерных технологий для обмена информацией только дублирует бумажный документопоток. Это противоречит самой сущности концепции CALS, которая предполагает равноправное использование информации в любой форме, в том числе юридическую равнозначность бумажных и электронных документов, снабженных цифровой подписью.
Для решения задач по внедрению CALS-технологий в России создан Научно-исследовательский центр (НИЦ) CALS-технологий «Прикладная логистика» (Москва). Сегодня он является ведущей организацией по разработке и внедрению этих технологий в оборонной промышленности. В настоящее время утверждены первые стандарты в области CALS.
Важно отметить, что в последние годы в нашей стране уже появились предприятия, которые активно занимаются изучением и применением CALS-технологий для решения конкретных задач. Более того, на ряде предприятий разработаны долгосрочные программы развития CALS-технологий как средство кардинального решения проблемы повышения качества и конкурентоспособности выпускаемой наукоемкой продукции.
CALS-технологии позволяют эффективно и в едином ключе решать проблемы обеспечения качества выпускаемой продукции, поскольку электронное описание процессов разработки, производства, монтажа и эксплуатации полностью соответствуют требованиям стандартов ИСО серии 9000, реализация которых гарантирует выпуск высококачественной продукции.
Основными средствами, позволяющими внедрить CALS-технологии, являются современные компьютеры и соответствующее программное обеспечение. Не менее важным условием являются квалификация и психологическая готовность инженеров к переходу на компьютерное трехмерное проектирование.
Для внедрения CALS-технологии необходимо максимально исключить ручное проектирование, сделать системы автоматизированного проектирования основным инструментом при разработке изделий, обеспечить максимальную интеграцию процессов проектирования и изготовления. Кроме того, нужно привыкнуть к мысли, что внедрение CALS-технологий – это начало процесса всесторонней информатизации предприятия, включая использование локальных компьютерных сетей и сети Интернет.
Таким образом, следует отметить, что процессы создания и освоения новой продукции на предприятиях машиностроения требуют проведения значительных организационных и технических мероприятий, обеспечивающих как своевременность, так и экономическую эффективность внедрения новой техники.