книги / Проектирование систем управления технологическими процессами и производствами

обеспечение, а не поддержка. И для систем интегрированной логис­ тической поддержки жизненного цикла изделий, и для создателей изделий с переходом на электронное проектирование CALS стано­ вится неотъемлемой системообразующей частью обеспечения работ.

САLS-идеология

С/ИЯ-идеологию составляет набор принципов, основанный на достижениях ИТ:

-представление, обработка, обмен и управление данными в электронном виде;

-многократное использование данных с минимальными изме­ нениями и затратами;

-оптимизация и унификация способов представления, обра­ ботки и передачи данных об изделии, процессах, среде;

-интеграция и оптимизация информационного взаимодействия всех участников жизненного цикла изделия.

Воплощением С415-идеологии являются С415-стандарты, регла­ ментирующие правила представления информации и информа­ ционного взаимодействия участников жизненного цикла изделия.

Единое информационное пространство (ЕИП)-технологическая среда, обеспечивающая информационное взаимодействие участников жизненного цикла изделия. Включает инфраструктуру, средства и протоколы взаимодействия.

Электронное описание изделия (ЭОИ) - ключевое звено CALS, база данных об изделии. В отличие от разрозненного представления данных об изделии в конструкторских, технологических АСУ, в авто­ матизированных системах управления производством (ERP, MRP) и других системах, решающих частные задачи основной деятельности предприятий, ЭОИ объединяет и систематизирует эти данные. На ос­ нове ЭОИ создаются различные частные производные (конструктор­ ско-технологическая спецификация, эксплуатационная документация

ит.д.). ЭОИ описывает не только изделие, но и сопряженную с ним среду — инструменты, приспособления, оснастку, технологическое оборудование, системы обеспечения эксплуатации изделия и т.д.

CALS-технологии

С4£5-технологии - это общее название организационных, информационных и прикладных формализованных технологий, обес­ печивающих создание и управление С415-системой, а именно:

- технологии 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; - технологии сквозной обработки прикладных данных в информационной системе (создание и выбор стандартов представ­ ления ЭОИ, способов и программно-технических средств описания, подготовки, обработки, передачи и управления данными, разработка прикладных протоколов взаимодействия программных компонентов

CALS);

-технологии создания ЭОИ (описание процессов создания виртуальных изделий, процессов, среды);

-технологии информационного взаимодействия функцио­ нальных групп пользователей (реализация технологии в заданной программно-технической среде с учетом технологий сквозной обра­ ботки прикладных данных и создания ЭОИ);

-технологии управления целевыми и С415-проектами. Мно­ гократно возросшая за последние десятилетия сложность целевых проектов, плюс создание изделия через его электронное описание требуют обязательного перехода на автоматизированную систему формализованного управления целевыми и С4£5-проектами.

CALS-системы

Под CALS-системой понимают автоматизированную систему управления, которая интегрирует информационные процессы в ЕИП и управляет интегрированным информационным обеспечением участников жизненного цикла изделия. Различают два вида CALS- систем!

1.CALS-система предприятия. Обеспечивает создание единой интегрированной системы управления унифицированным выпол­ нением и использованием конструкторской, технологической, произ­ водственной информации по всем видам изделий, а также интеграцию

свнешними ИТ-системами.

2.CALS-система виртуального предприятия. Обеспечивает ин­ теграцию и управление информационными процессами при решении задач корпоративного, отраслевого, межотраслевого, межгосудар­ ственного сотрудничества. К таким системам относятся системы для проектов совместной разработки и создания изделия.

Несмотря на общность С4/,£-идеологии, задачи для этих видов CALS-систем весьма различны, поэтому подходы, проектные решения и модели управления также будут разными.

Важно отметить, что с точки зрения управления бизнесом CALS- система является системой управления данными об изделии, причем не в узком смысле, а так, как это определено в ГОСТ 34.003-90, — автоматизированной системой, включающей все необходимые виды обеспечения.

Концепция CALS

Концепция CALS включает в себя непрерывный сбор данных о производимых изделиях и поддержку их жизненного цикла. Кон­ цепции CALS настолько сильно меняют облик современных пред­ приятий машиностроения и приборостроения, что некоторые экс­ перты поговаривают о приближении новой индустриальной рево­ люции. CALS кардинально меняет процессы разработки изделий, их производства, технического сопровождения.

Основное содержание CALS, принципиально отличающее эту концепцию от других, составляют базовые принципы и технологии, которые реализуются (полностью или частично) втечение ЖЦ любого изделия, независимо от его назначения и физического воплощения.

Базовыми принципами CALS являются:

-безбумажный обмен данными с использованием электронной цифровой подписи;

-анализ и реинжиниринг бизнес-процессов;

-параллельный инжиниринг;

-системная организация постпроизводственных процессов ЖЦ изделия - интегрированная логистическая поддержка.

Кбазовым технологиям можно отнести управление: проектами, конфигурацией изделия, интегрированной информационной средой, качеством, потоками работ, изменениями производственных и организационных структур.

С41£-технологии реализуются силами многопрофильных рабо­ чих групп, объединяющих в своем составе экспертов различных специальностей. Нормативную базу разработок составляют между­ народные и национальные стандарты, регламентирующие различные аспекты С415-технологий.

Актуальность CALS

На современном уровне развития промышленной кооперации отсутствие единого комплекса стандартов “электронного описания” различных этапов ЖЦ, обеспечивающих информационное взаимо­ действие электронных технологий (в рамках одного предприятия или “виртуального” объединения предприятий), приводит к значительным дополнительным издержкам в процессах проектирования, подготовки производства, изготовления и эксплуатации продукции. Ситуация на мировом рынке наукоемкой продукции развивается в сторону полного перехода на безбумажную электронную технологию проектирования, изготовления и сбыта наукоемкой продукции. Таким образом, приме­ нение СЛ/^-технологий является чрезвычайно актуальной задачей для повышения конкурентоспособности отечественных товаро­ производителей.

Экономические аспекты применения CALS

На эффективность деятельности предприятий, применяющих CALS, непосредственно влияют следующие факторы:

-сокращение затрат и трудоемкости процессов технической подготовки и освоения производства новых изделий;

-сокращение календарных сроков вывода новых конкуренто­ способных изделий на рынок;

-сокращение доли брака и затрат, связанных с внесением изменений в конструкцию;

-увеличение объемов продаж изделий, снабженных электрон­ ной технической документацией (в частности, эксплуатационной), в соответствии с требованиями международных стандартов;

-сокращение затрат на эксплуатацию, обслуживание и ремонты изделий (“затрат на владение”).

Основные направления работ в области CALS

Важнейшими государственными задачами в развитии националь­ ной технологической базы, определяющей в ближайшие годы уровень экономической и национальной безопасности страны, являются:

-организация широкого комплекса НИОКР по разработке и внедрению С415-технологий и стандартов;

-создание рынка продуктов и услуг в области CALS-техно­ логий, обеспечивающего их эффективное применение в различных отраслях промышленности.

Для исключения зависимости отечественных разработчиков и производителей военной техники от западных фирм необходимо использовать не только предлагаемые на международном рынке программно-технические средства, но и создавать аналогичные собст­ венные решения, насыщая ими отечественный рынок. Разумеется, отечественные программно-технические средства должны соот­ ветствовать международным стандартам, для чего необходима система их соответствующей сертификации.

Работы должны иметь межведомственный характер, поскольку ведомственный подход к решению указанных проблем приведет к дублированию результатов и неоправданному расходованию средств.

Важнейшей проблемой, которую предстоит решать в ближайшее время в области ИТ, является электронное описание изделий в процессах конструирования, технологической подготовки производ­ ства и производства продукции. Эта проблема исключительно актуальна для предприятий, поставляющих лицензии по технологии производства наукоемких изделий, в первую очередь, изделий военной техники.

В рамках проблемы CALS исключительно актуальна задача реального перехода предприятий к действительно безбумажным технологиям проектирования, производства и эксплуатации продук­ ции. Для такого перехода необходима соответствующая нормативно­ правовая база, определяющая порядок использования электронных документов и электронно-цифровой подписи.

Следующий важнейший блок вопросов применения CALS- технологий - решение задач анализа и реинжиниринга процессов организации и управления производством в соответствии с требо­ ваниями ИСО серии 9000 версии 2000 года на системы менеджмента качества. В условиях рыночных отношений проблема создания на предприятии эффективно действующей системы менеджмента качества является вопросом выживания. СЛ/^-технологии позволяют создать на предприятии эффективно действующую компьютерную систему управления качеством продукции, соответствующую международным стандартам ИСО.

Исходя из вышесказанного, С^/^-технология вносит позитивный вклад в автоматизацию менеджмента качества выпускаемой про­ дукции, а именно:

-позволяет эффективно управлять очень сложными проектами

свысокой долей параллельных работ;

-существенно сокращает время цикла разработки и вывода новых изделий на рынок;

-снижает себестоимость продукции со значительным повыше­ нием ее качества, упрощая подготовку предприятий и изделий к сертификации;

-улучшает управление и контроль над бизнес-процессами

предприятия, их оптимизацию в сложных проектах;

-обеспечивает прямую реализацию современных требований качества;

-обеспечивает высокую эффективность и снижение совокуп­

ной стоимости ИТ.

Однако имеются и отрицательные моменты для менеджмента предприятия, так как С4££-технология

-требует от руководства стратегического мышления, готов­ ности к реорганизации бизнеса, понимания не сервисной, а бизнесроли ИТ;

-усложняет целевые проекты и требует от руководства и поль­ зователей определенной ИТ-культуры;

-требует системной организации работ;

-требует создания выделенного С415-подразделения.

10.1. Анализ данных тестовых испытаний

Анализ данных для тестовых испытаний производится с исполь­ зованием принципа “черного ящика”, для которого определены вход­ ные данные, хранимые файлы (данные) и выходные данные. Для поль­ зователей с точки зрения тестирования системы представляют инте­ рес только входные и выходные данные. Содержимое “черного ящи­ ка” рассматривается разработчиками (программистами), исследуются алгоритмы решения задач, организация работы с хранимыми файлами и т.д. Подготовка тестовых данных с позиций “черного ящика” позволяет значительно упростить подготовку тестовых данных, дает возможность выявить и устранить противоречия между аналитиками, проектировщиками, программистами и пользователями. Такой под­ ход делает пользователей непосредственными участниками тестовых испытаний, что весьма важно, так как пользователь на собственном опыте может убедиться в том, насколько сложна разработка авто­ матизированных систем управления и что все функции, определенные в техническом задании, реализованы правильно.

Разделение тестовых данных

В большинстве разрабатываемых автоматизированных систем (функционально сложных систем) при тестовых испытаниях может оказаться целесообразным выделить основные логические компо­ ненты с целью проведения раздельных испытаний. При выполнении раздельных тестовых испытаний тестированию должны быть подвер­ гнуты все внутренние и внешние интерфейсы системы. Каждая выде­ ленная логическая компонента проходит весь комплекс испытаний, аналогичный тестовому испытанию системы. В завершение прово­ дится комплексное тестовое испытание всей системы в целом.

10.2. Процедуры тестовых испытаний

Процедура тестовых испытаний начинается с формирования сетевого графика выполнения тестовых работ. На сетевом графике указываются все работы, необходимые для проведения тестовых испытаний, и документация, разрабатываемая в процессе плани­ рования и проведения испытаний. Объемы документации значительны, поэтому необходимо организовывать библиотеку испытаний.

Процедура тестовых испытаний предполагает решение следую­ щих задач:

-общее планирование тестовых испытаний;

-детальное планирование испытаний;

-планирование проверки внешних функций;

-планирование проверки интерфейсов;

-планирование проверки работоспособности системы;

-систематизация проверок;

-формирование плана выполнения контрольных примеров;

-подготовка тестовых данных;

-использование тестовых данных;

-прогнозирование результатов проверок;

-разработка заданий на выполнение контрольных примеров;

-составление календарного плана тестовых испытаний;

-выполнение контрольных примеров;

-анализ результатов испытаний;

-анализ объемно-временных характеристик системы;

-анализ ошибок, обнаруженных в ходе тестовых испытаний;

-ведение библиотеки тестовых испытаний системы;

-утверждение результатов тестовых испытаний.

Общее планирование тестовых испытаний

В процессе общего планирования тестовых испытаний необходи­ мо установить, какие конкретно работы будут проводиться в ходе ис­ пытаний, и составить календарный план их проведения. Календар­ ный план представляет собой график выполнения основных работ с указанием необходимых ресурсов. Общий план включает в себя описание стратегии тестирования системы и краткое описание каждой работы.

План разрабатывается службой эксплуатации автоматизирован­ ной системы совместно с пользователями, согласовывается у разработчика и утверждается у заказчика.

При общем планировании тестовых испытаний необходимо определить степень участия подразделений заказчика (пользователя) в тестовых испытаниях и наметить состав выполняемых ими работ и сроки выполнения.