Корпоративные информационные системы
..pdfна готовые программно-технические решения, удовлетворяющие требованиям стандартов. Многократное использование данных с минимальными изменениями и затратами
Технологии, стандарты и программно-технические средства CALS как инструмента организации и информационной поддержки всех участников создания, производства продукта и пользования им обеспечивают:
♦повышение эффективности деятельности за счет ускорения процессов исследования и разработки продукции;
♦придание изделию новых свойств;
♦сокращение издержек в процессах производства и эксплуатации продукции;
♦повышение уровня сервиса в процессах ее эксплуатации и технического обслуживания;
♦эффективный и экономичный обмен электронными данными и безбумажными электронными документами;
♦возможность параллельного выполнения сложных проектов несколькими рабочими группами (параллельный инжиниринг), что существенно сокращает время разработок;
♦планирование и управление многими предприятиями, участвующими в жизненном цикле продукции, расширение и совершенствование кооперационных связей (электронный бизнес);
♦резкое сокращение количества ошибок и переделок, что приводит к сокращению сроков реализации проектов и существенному повышению качества продукции;
♦распространение средств и технологий информационной поддержки на послепродажные стадии ЖЦ – интегрированная логистическая поддержка (ИЛП) изделий.
Во-первых, улучшается качество изделий за счет более
полного учета имеющейся информации при проектировании и принятии управленческих решений. Так, обоснованность решений, принимаемых в автоматизированной системе управления предприятием (АСУП), будет выше, если лицо, принимающее решение, и соответствующие программы АСУП имеют оперативный доступ не только к базе данных АСУП, но и к базам данных других автоматизированных систем – системы автоматизированного проектирования (САПР), автоматизированной системы
121
технологической подготовки производства (АСТПП) и автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУТП) и, следовательно, могут оптимизировать планы работ, содержание заявок, распределение исполнителей, выделение финансов и т.п. При этом под оперативным доступом необходимо понимать не просто возможность считывания данных из баз данных, но
илегкость их правильной интерпретации, т.е. согласованность по синтаксису и семантике с протоколами, принятыми в АСУП. То же относится и к другим системам. Например, технологические подсистемы должны с необходимостью воспринимать и правильно интерпретировать данные, поступающие от подсистем автоматизированного конструирования. Последнего не так легко добиться, если основное предприятие и организации-смежники работают с разными автоматизированными системами.
Во-вторых, сокращаются материальные и временные затраты на проектирование и изготовление изделий. Применение CALS-технологий позволяет существенно сократить объемы проектных работ, так как описания ранее выполненных удачных разработок компонентов и устройств, многих составных частей оборудования, машин и систем, проектировавшихся ранее, хранятся в базах данных сетевых серверов, доступных любому пользователю CALS-технологий. Доступность опять же обеспечивается согласованностью форматов, способов, руководств в разных частях общей интегрированной системы. Кроме того, появляются более широкие возможности для специализации предприятий, вплоть до создания виртуальных предприятий, что также способствует снижению затрат.
В-третьих, значительно снижаются затраты на эксплуатацию благодаря реализации функций интегрированной логистической поддержки. Существенно облегчается решение проблем ремонтопригодности, интеграции продукции в различного рода системы
исреды, адаптациик меняющимся условиямэксплуатацииит.п.
Сегодня CALS является глобальной стратегией повышения эффективности бизнес-процессов, выполняемых в ходе ЖЦ продукта за счет информационной интеграции и преемственности информации, порождаемой на всех этапах ЖЦ. Средствами реализации данной стратегии являются CALS-технологии.
122
CALS-технологии призваны служить средством, интегрирующим промышленные автоматизированные системы в единую многофункциональную систему. Целью интеграции автоматизированных систем проектирования и управления является повышение эффективности создания и использования сложной техники.
Главная задача создания и внедрения CALS-технологий – обеспечение единообразных описания и интерпретации данных независимо от места и времени их получения в общей системе, имеющей масштабы вплоть до глобальных. Структура проектной, технологической и эксплуатационной документации, языки ее представления должны быть стандартизованными. Тогда становится реальной успешная работа над общим проектом разных коллективов, разделенных во времени и в пространстве и применяющих разные системы САЕ/CAD/САМ. 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.
CALS-технологии не отвергают существующие автоматизированные системы проектирования и управления, а являются средством их эффективного взаимодействия. Поэтому интеграция автоматизированных систем на современных предприятиях должна быть основана на CALS-технологиях. Внедрение их требует освоения имеющихся технологий и CALS-стандартов, развития моделей, методов и программ автоматизированного проектирования
иуправления. Важные проблемы, требующие решения при создании CALS-систем, – управление сложностью проектов и интеграция программного обеспечения, включая вопросы декомпозиции проектов, распараллеливания проектных работ, целостности данных, межпрограммных интерфейсов и др.
Это автоматизированные логистические системы хранения, обработки и передачи информации в компьютерных средах, обеспечивающие оперативный доступ к данным в нужное время
ив нужном месте.
Под CALS-системой понимают автоматизированную систему управления, которая интегрирует информационные процессы в еди-
123
ном информационном пространстве и управляет интегрированным информационным обеспечением участников жизненного цикла изделия. В отличие от интегрированных автоматизированных систем управления производством CALS-система охватывает все стадии ЖЦ. Единая интегрированная модель продукта и его ЖЦ описывает объект настолько полно, что выступает в роли единого источника информации для любых выполняемых в ходе ЖЦ процессов.
Весь объем информации об изделии можно распределить по этапам его ЖЦ:
♦конструкторские данные об изделии – совокупность информационных объектов, порождаемых в процессе проектирования и разработки изделия, содержащая сведения о составе изделия, о геометрических моделях изделия, его компонентах и их технических характеристиках, об их отношениях в структуре изделия, о результатах расчетов и моделирования, о допусках на изготовление деталей и т.д.;
♦технологические данные об изделии – совокупность информационных объектов, порождаемых на стадии технологической подготовки производства и ассоциированных с информационными объектами, описывающими изделие и его компоненты. Содержит сведения о способах изготовления и контроля изделия
иего компонентов в процессе производства (в том числе входного контроля покупных изделий и материалов). Включает описание маршрутных и операционных технологий, нормы времени и расхода материалов, управляющие программы для станков с ЧПУ, а также данные для проектирования приспособлений и специального режущего и мерительного инструмента и т.д.;
♦производственные данные об изделии – совокупность информационных объектов, порождаемых в процессе производства, ассоциированная с информационными объектами, описывающими изделие и его компоненты, содержащая сведения о статусе конкретных экземпляров изделия и его компонентов в производственном цикле;
♦данные о качестве изделия– совокупность информационных объектов, порождаемых при выполнении всех видов контроля, ассоциированная с информационными объектами, описывающими изделие и его компоненты, содержащая сведения о степени соответ-
124
ствия конкретных экземпляров изделия и его компонентов заданным техническим требованиям, техническим условиям, требованиям стандартов идругихнормативно-техническихдокументов;
♦логистические данные об изделии – совокупность информационных объектов, порождаемых в процессе проектирования и разработки, ассоциированная с информационными объектами, описывающими изделие и его компоненты, содержащая сведения, необходимые для интегрированной логистической поддержки изделия на постпроизводственных стадиях ЖЦИ;
♦эксплуатационные данные об изделии– совокупность информационных объектов, порождаемых в процессе проектирования
иразработки, содержащая сведения, необходимые для организации обслуживания, ремонта и других действий, обеспечивающих работоспособность изделия. Включает интерактивное электронное техническоеруководствопоэксплуатации и ремонту(ИЭТР).
Целью использования CALS-систем является ускорение вывода на рынок новых образцов продукции, сокращение затрат на разработку, проектирование и производство, сокращение «стоимости владения» (т.е. совокупности затрат на поддержание в работоспособном состоянии) иулучшение качества навсехстадияхЖЦ.
Применение CALS позволит обеспечивать повышение эффективности производства за счет:
♦моделирования материальных, информационных и финансовых потоков, характеризующих процессы производства продукции, с целью выбора оптимального комплекса технологических процессов, обеспечивающих достижение заданных технико-экономических параметровпродукции, выпусккоторойпланируется;
♦интегрированной информационной системы сопровождения продукции на всех этапах ее ЖЦ, обеспечивающей сведение
кминимуму производственных издержек; системы информационного взаимодействия с субподрядчиками, обеспечивающей высокую эффективностьпроцессовматериально-технического снабжения;
♦интегрированной информационной системы управления качеством продукции на всех этапах ее ЖЦ;
♦интегрированной информационной системы взаимодействия с потребителями продукции, обеспечивающей сведение к минимумузатрат наеетехническое обслуживание иремонт;
125
♦сокращения объемов проектных работ, так как описания многих составных частей оборудования, машин и систем, проектировавшихся ранее, хранятся в базах данных сетевых серверов, доступных любому пользователю технологии CALS;
♦решения проблем ремонтопригодности, интеграции продукции в различного рода системы и среды, адаптации к меняющимся условиям эксплуатации, специализации проектных организаций и т.п.
Концепция CALS предполагает последовательное непрерывное изменение и совершенствование бизнес-процессов разработки, проектирования, производства и эксплуатации изделия. Для этого рекомендуется использовать разнообразные методы, такие как реинжиниринг бизнес-процессов (business process reengineering), бенчмаркинг (benchmarking), непрерывное улучшение процессов (continuous process improvement) и другие.
CALS-технологии внедряются для решения задач упрочнения рыночного положения корпорации, расширения экспорта, повышения конкурентоспособности продукции. Основой успешного внедрения является детально проработанный подход, включающий разработку концепции внедрения CALS на предприятии, определение затрат и экономического эффекта от внедрения CALS, планирование внедрения. Основной эффект достигается за счет реформирования процессов и применения CALS-технологий информационной интеграции.
Реформирование процессов включает в себя бизнес-модели- рование, анализ действующих процессов и определение потребностей, на основе которых может быть осуществлена:
♦замена существующих процессов новыми;
♦автоматизация процессов;
♦частичная адаптация процессов;
♦отдельные изменения.
Общий сценарий этой работы таков: сбор исходных данных (обследование), моделирование, анализ выявленных проблем. На основе полученной модели рассчитывается и анализируется набор характеристик процессов, среди которых:
♦распределениезатратиливременивыполнения процессов;
♦потенциал ресурсов и их фактическое использование;
126
♦рациональность взаимодействия и взаимосвязей в процессах.
Задачи, которые решаются на этой основе:
♦анализ и реинжиниринг (реформирование) бизнеспроцессов;
♦проектирование информационной инфраструктуры, процедур и регламентов информационного взаимодействия;
♦разработка регламентов и процедур обеспечения качества продукции и создания систем обработки данных о качества;
♦разработка систем документооборота, СТП, должностных инструкций и др.;
♦анализ рисков в плане информационной безопасности. Взаимодействуя с объектами основной деятельности (из-
делие, бизнес-процессы, управление основной деятельностью, интегрированная логистическая поддержка изделия), CALS-тех- нологии обеспечивают эффективную реализацию бизнес-техно- логий в едином информационном пространстве за счет интеграции и оптимизации информационного взаимодействия участников жизненного цикла изделия.
К основным CALS-технологиям следует отнести:
♦технология описания бизнес-процессов на различных этапах жизненного цикла изделия. Наибольший интерес представляют этапы проектирования, создания, модернизации наукоемких изделий в силу их высочайшей сложности и огромного потенциала для оптимизации;
♦технология комплексной компьютеризации всех сфер промышленного производства, имеющая целью унификацию
истандартизацию спецификаций (проектная, технологическая, производственная, маркетинговая, эксплуатационная документация) промышленной продукции на всех этапах ее ЖЦ;
♦технология организации процессов разработки, производства, послепродажного сервиса, эксплуатации изделий путем информационной поддержки процессов их ЖЦ на основе стандартизации методов представления данных на каждой стадии ЖЦ
ибезбумажного электронного обмена данными;
♦ технология сквозной обработки прикладных данных в информационной системе – создание и выбор стандартов пред-
127
ставления электронного описания изделия (ИЭТР), способов и программно-технических средств описания, подготовки, обработки, передачи и управления данными, разработка прикладных протоколов взаимодействия программных компонентов CALS;
♦технология информационного взаимодействия функциональных групп пользователей – реализация технологии в заданной программно-технической среде с учетом технологий сквозной обработки прикладных данных и создания ЭОИ;
♦технология управления целевыми и CALS-проектами. Многократно возросшая за последние десятилетия сложность целевых проектов, плюс создание изделия через его электронное описание требует обязательного перехода на автоматизированную систему формализованного управления целевымии CALS-проектами.
В основе CALS-технологий лежит набор интегрированных информационных моделей – самого ЖЦ и выполняемых в его
ходе бизнес-процессов, продукта (изделия), производственной и эксплуатационной среды и пр. Структура проектной, технологической и эксплуатационной документации, языки ее представления должны быть стандартизованными. 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 проектная документация может быть использована многократно в разных проектах, а одна и та же технологическая документация – в разных производственных условиях, что существенно сократит и удешевит общий цикл проектирования и производства.
Производительность конструктора на предприятии при использовании CALS-систем может быть повышена в 1,4 раза, технолога – в 6 раз.
CALS-технологии дают возможность предприятию провести значительную часть проектирования и подготовки производства на компьютерах, предварительно все тщательно просчитав на трехмерных электронных моделях, и только после этого запускать разработку в производство. Таким образом, эти технологии, являясь реальным инструментом бизнеса, гарантируют быстрое и качественное создание и эксплуатацию изделий и позволяют достичь существенной экономии.
128
Поэтому помимо применяемых на наших предприятиях зарубежных пакетов графического проектирования необходимы еще и программы, отвечающие за управление данными об изделии (PDM-системы). Благодаря этому обеспечивается параллельность работ конструкторов, технологов и других служб, уменьшается цикл подготовки производства.
3.3. ПРОДУКТ И ЕГО ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ
Одним из направлений повышения конкурентоспособности промышленного сектора экономики является применение современных ИТ для обеспечения процессов, протекающих в ходе всего жизненного цикла продукции и ее компонентов. Разработка системы стандартов описания процессов на всех этапах ЖЦ продукции явилась началом создания системы CALS-технологий.
Для этого необходим анализ содержания и ресурсного обеспечения всех стадий и этапов жизненного цикла планируемого к производству изделия во взаимосвязи с другими аспектами удовлетворения рассматриваемых потребностей.
Деятельность большинства производственных предприятий все в большей степени зависит от их информированности и способности эффективно использовать имеющиеся базы знаний, необходимых для их успешной деятельности. Таким образом, одной из основных задач современных ИТ можно считать безбумажное – электронное (кодовое) представление информации об изделии, т.е. разработку электронной модели изделия, которая становится базовым компонентом CALS-технологии, и открывающим принципиально новые возможности по информационному обеспечению всех стадий ЖЦ изделия на производстве.
Анализ предметной области является важнейшим этапом среди всех этапов жизненного цикла системы. Он оказывает существенное влияние на все последующие этапы, являясь в то же время наименее изученным и понятным процессом. Анализируется состояние и прогнозируются изменения потребительских и конструктивно-технологических свойств нового и конкурирую-
129
щих изделий, прогнозируется спрос, производственные возможности предприятия и смежных компонентов производительной системы. Смежными будут все предприятия и субъекты рынка, участвующие в реализации всех этапов жизненного цикла изделия.
Специалисты уже давно предвидели, что процессы разработки, подготовки производства, изготовления, маркетинга и продажи, эксплуатации и поддержки подчиняются одним естественным законам и могут быть формализованы в явном виде. Технически это сдерживалось недостаточной мощностью компьютеров и средств коммуникаций, а на организационном и научном уровне были хорошо описаны лишь некоторые из процессов – системная интеграция имела столько же видов и форм, сколько было самих компаний-производителей.
В основе деятельности по созданию и использованию ИТ лежит понятие жизненного цикла (ЖЦ), которое является одним из базовых понятий методологии проектирования САПР и многих других ИС. В настоящее время существует ряд общих методологий разработки ИС. Главное в них – единая дисциплина работы на всех этапах жизненного цикла системы, учет критических задач и контроль их решения, применение развитых инструментальных средств поддержки процессов анализа, проектирования и реализации ИС.
Жизненный цикл изделия (ЖЦИ) – это совокупность этапов или последовательность бизнес-процессов, через которые проходит это изделие за время своего существования. Современное производство продукции и/или услуг является сложным процессом, требующим учетабольшого количества факторов и параметров. Каждый этап жизненного цикла имеет свои специфические характеристики, но параметры этапов тесно взаимосвязаны и взаимозависимы.
Каждый процесс характеризуется определенными задачами и методами их решения, исходными данными, полученными на предыдущем этапе, и результатами. Результатами анализа, в частности, являются функциональные модели, информационные модели и соответствующие им диаграммы.
На каждом этапе жизненного цикла появляется определенный набор технических решений и отражающих их документов,
130