ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ
ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Московский технический университет связи и информатики»
Кафедра интеллектуальных систем в управлении и автоматизации
Методические указания
и задание на контрольную работу
по дисциплине
АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ
ЖИЗНЕННЫМ ЦИКЛОМ ПРОДУКЦИИ
для студентов-заочников 5 курса
(по направлению 15.03.04)
Москва 2019
Методические указания
и задание на контрольную работу
по дисциплине
АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ
ЖИЗНЕННЫМ ЦИКЛОМ ПРОДУКЦИИ
Составители: Л.Н. Исаева, к.т.н., доцент
Дисциплина «АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ЖИЗНЕННЫМ ЦИКЛОМ ПРОДУКЦИИ» изучается студентами-заочниками направления 15.03.04 на 5 курсе.
В процессе обучения студенты прослушивают лекционный курс в объёме 4 часов, выполняют практические занятия в объёме 8 часов и контрольную работу. Для самостоятельной работы предусматривается 96 часов. После выполнения перечисленного объема работ студент должен получить экзамен по курсу.
Изложены методические указания по самостоятельному изучению курса и задание на контрольную работу.
Издание утверждено на заседании кафедры. Протокол № 7 от 27.02.2019 г.
Рецензент А.В. Лобзов, к.т.н., доцент
Методические указания по самостоятельному изучению дисциплины
В методических указаниях содержится краткое содержание пяти разделов теоретической части дисциплины, излагаемой на лекциях. Эти сведения предназначены для использования при самостоятельном изучении материала и выполнении контрольной работы.
Концепции жизненного цикла продукции (изделий)
Российская Федерация является частью современной интеллектуальной научно-технической цивилизации и мировой рыночной экономической системы инновационного типа. Жесткая конкуренция в производственной сфере предполагает ориентацию на выпуск принципиально новой сложной наукоемкой продукции высокого качества в кратчайшие сроки при минимальных затратах расходуемых ресурсов.
Результатами деятельности любого предприятия являются продукция и услуги, производимые в ходе реализации тех или иных бизнес-процессов.
Продукция является итоговым результатом деятельности предприятия (обработки, переработки, сборки, проектирования, программирования и т. п.). Результат деятельности в виде оказания услуг технологического или информационного характера также включен в понятие «продукция».
Особенностью сложной наукоемкой продукции, имеющей длительный период эксплуатации, состоит в том, что на протяжении всего времени использования изделие физически изнашивается, морально устаревает, и для восстановления его работоспособности требуются регулярные регламентные осмотры, обслуживание, ремонты и модернизации. К наукоемкой продукции можно отнести самолеты, суда, системы вооружений, различное промышленное оборудование, информационные системы, целый ряд других объектов, требующих постоянного конструкторского и производственного сопровождения уже после их изготовления.
Жизненный цикл продукции, согласно Международным стандартам серии ISO1 9000, — это совокупность процессов, выполняемых от момента выявления потребностей общества в определенной продукции до удовлетворения этих потребностей и утилизации продукта.
Рис. 1.1
Рис. 1.2 |
На рис. 1.1 показаны основные составные части (стадии) жизненного цикла изделия (ЖЦИ), а на рис. 1.2 — содержание (этапы) работ, выполняемых на этих стадиях. Рис. 1.1 и 1.2 демонстрируют нам тот факт, что процессы жизненного цикла продукции имеют большое разнообразие, могут выполняться различными организациями (юридическими лицами), иметь различную целевую направленность, большую длительность. Подобные процессы обобщенно называют бизнес-процессами.
Согласно определению международной ассоциации Workflow Management Coalition (WfMC) под бизнес-процессом в рамках определенной организационной структуры с четко описанными ролями и взаимосвязями понимается совокупность процедур и отдельных операций, позволяющих реализовать некоторую бизнес-задачу и обеспечить достижение коммерческой прибыли. К важнейшим бизнес-процессам предприятия следует отнести процессы конструирования продукции, производственные и технологические процессы. Их целевыми функциями являются экономические показатели: минимизация себестоимости, получение прибыли, возврат инвестиций и т. п. Вспомогательными можно назвать бизнес-процессы, реализующие такие цели, как укрепление позиций в заданных секторах рынка, выход на новые рынки, повышение имиджа фирмы и др.
Совершенно очевидно, что конкурентоспособность сложных изделий сегодня определяется не только их качеством, но и уровнем информационной поддержки их работоспособности в течение всего жизненного цикла (ЖЦ) изделия или продукции. Такая поддержка, причем, в постоянно возрастающем объеме требуется всем участникам ЖЦИ. Это означает, что информационные системы (ИС) всех участников ЖЦ конкретного изделия должны иметь возможность взаимодействовать. Эти ИС принадлежат независимым владельцам, реализуют различные цели, имеют различную функциональность, построены на базе различных технических и программных средств. Тем не менее, в рамках информационных составляющих бизнес-процессов ЖЦ данного изделия все они должны функционировать как единая ИС.
Отсюда следует необходимость устранения информационного хаоса и коммуникационных барьеров. Это называется созданием единого информационного пространства, выступающего как единый источник данных для всех участников ЖЦИ. Однако для выполнения этой непростой задачи в глобальном масштабе требуется серьезная методологическая и нормативно-правовая поддержка.
Концепция сквозного информационного обеспечения процессов ЖЦИ зародилась в середине 80-годов в Министерстве обороны США и называлась CALS (Computer-Aided Logistic Support — компьютерная поддержка логистических2 систем). В настоящее время аббревиатура CALS расшифровывается как Continuous Acquisition and Lifecycle Support — непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного цикла изделия.
В гражданской сфере практическая реализация концепции CALS претерпела определённую эволюцию через EDM-системы3, автоматизирующие процессы управления инженерными данными в масштабе проектной или производственной организации, PDM-системы4, обеспечивающие управление в масштабе предприятия не только инженерной, но всей информацией об изделии, к PLM-системам5 — системам управления жизненным циклом продукта. В настоящее время системы классов CALS и PLM можно считать аналогами.
Объектами автоматизации в системах упомянутых типов являются информационные составляющие бизнес-процессов всех участников ЖЦИ. Главной целью создания подобных, как и многих других автоматизированных информационных систем, является повышение эффективности автоматизируемых процессов. Требуемое повышение эффективности может быть достигнуто, в частности, за счет повышения производительности труда людей, занятых в информационных процессах.
Базовая идея CALS, имеющая революционный характер, заключается в отказе от «бумажной» технологии оформления технической документации в пользу электронного обмена информацией между всеми участниками ЖЦИ, однократного ввода данных, их хранения в стандартных форматах, стандартизации интерфейсов и многого другого.
Еще одна базовая идея CALS состоит в том, что все ИС, применяемые на различных стадиях ЖЦ, оперируют не с традиционными документами и даже не с их электронными отображениями (например, отсканированными чертежами), а с формализованными информационными моделями, описывающими не только само изделие, но и технологии его производства и использования.
На рис.1.3 показана концептуальная модель CALS, отражающая основные инвариантные понятия, которые реализуются (полностью или частично) в течение жизненного цикла (ЖЦ) практически любых изделий6.
Рис. 1.3 |
Эти инвариантные понятия условно делятся на три группы:
базовые принципы CALS;
базовые управленческие технологии;
базовые технологии управления данными.
К числу базовых управленческих технологий относятся технологии управления процессами, инвариантные по отношению к объекту (продукции):
управление проектами и заданиями (Project Management/Workflow Manage–ment);
управление ресурсами (Manufacturing Resource Planning);
управление качеством (Quality Management);
интегрированная логистическая поддержка (Integrated Logistic Support).
К числу базовых технологий управления данными относятся технологии управления данными об изделии, процессах, ресурсах и среде.
Итак, Continuous Acquisition and Lifecycle Support (CALS) — непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного цикла изделия. Наряду с CALS, особенно в гражданской сфере, используется также термин Product Lifecycle Management (PLM) — управление жизненным циклом продукта.
Ключевыми для концепция CALS являются перечисленные ниже понятия.
CALS-стратегия — глобальная бизнес-стратегия интеграции информационных процессов между участниками жизненного цикла изделия (заказчиков, разработчиков, производителей, поставщиков, эксплуатационных, обслуживающих и ремонтных предприятий, предприятий по утилизации) с целью обеспечить их необходимыми для бизнеса данными об изделии и связанными с ним процессами и средой.
В НАТО CALS-стратегия определяется следующим образом: «…совместная стратегия государства и промышленности, направленная на совершенствование существующих процессов в промышленности, путем их преобразования в информационно-интегрированную систему управления жизненным циклом изделий»7.
Стратегия CALS объединяет в себя:
применение современных информационных технологий;
реинжиниринг бизнес-процессов;
применение методов «параллельной» разработки;
стандартизацию в области совместного использования данных и электронного обмена данными.
CALS-идеология — это современная идеология организации и управления бизнесом, это набор базовых CALS-принципов, основанный на достижениях ИТ:
безбумажное представление информации, представление, обработка, обмен и управление данными в электронном виде;
использование электронной цифровой подписи;
многократное использование данных с минимальными затратами;
оптимизация, стандартизация и унификация способов описания, представления, обработки и передачи данных об изделии, процессах, среде;
разделение программ и данных на основе стандартизации структур данных и интерфейсов доступа к ним, ориентация на готовые коммерческие программно-технические решения, соответствующие требованиям стандартов;
интеграция, оптимизация и стандартизация информационного взаимодействия всех участников жизненного цикла изделия;
параллельный инжиниринг (Concurrent Engineering);
непрерывное совершенствование бизнес-процессов (Business Processes Reengineering).
CALS-стандарты. Методологическим базисом CALS-идеологии являются более 150 международных стандартов. Имеются стандарты информационные, функциональные, коммуникационные, защиты информации, электронной цифровой подписи и др.
Единое информационное пространство (ЕИП)8 — основа CALS, технологическая среда совместно используемых данных, построенная на применении международных стандартов, обеспечивающая информационное взаимодействие участников ЖЦИ. ЕИП обеспечивается благодаря унификации как формы, так и содержания информации о конкретных изделиях на различных этапах их жизненного цикла.
Электронное описание изделия (ЭОИ) — ключевое звено CALS, база данных об изделии. В отличие от разрозненного представления данных об изделии, ЭОИ объединяет и систематизирует эти данные. ЭОИ описывает не только изделие, но и сопряженную с ним среду — инструменты, приспособления, оснастку, технологическое оборудование, системы обеспечения эксплуатации изделия и т.д. ЭОИ — это практическая реализация интегрированных информационных моделей данных.
Интерактивное электронное техническое руководство (ИЭТР) — средство, обеспечивающее доступ к ЭОИ, с целью предоставить пользователю справочную и описательную информацию об эксплуатационных и ремонтных процедурах, связанных с конкретным изделием. Характерным свойством такой документации является ее интерактивность, т.е. возможность для обслуживающего и ремонтного персонала получать необходимые сведения о процессах и процедурах в форме прямого диалога с компьютером. Информация в ИЭТР может быть представлена в виде текста, графических изображений, 3D-моделей, анимационных, аудио- и видеороликов, наглядно показывающих отдельные операции по обслуживанию или ремонту изделия.
CALS-технологии — это общее название конкретных организационных, информационных и прикладных формализованных технологий работы с информацией о продукте, процессах и среде в форматах, определенных Международными CALS-стандартами. Основные CALS-технологии показаны на рис. 1.4 (серым цветом).
Рис. 1.4 |
Для реализации CALS-технологий требуется широкая программная поддержка. Все программные продукты, применяемые для функционирования CALS, можно разделить на две большие группы:
программы, необходимые для создания и преобразования информации об изделиях, производственной среде и производственных процессах, применение которых не зависит от того, используем мы концепции CALS или нет;
специализированные программные продукты, применение которых непосредственно связано с CALS-технологиями и требованиями соответствующих стандартов.
CALS-система, PLM–система — автоматизированная информационная система, которая интегрирует информационные процессы в ЕИП и управляет информационным обеспечением участников ЖЦИ.