3. Cals – , edm– и pdm–системы

Мы уже говорили, что концепция CALS возникла в средине 80-х гг. Позже, в средине 1990-х гг. появились такие термины, как Engineering Data Management (EDM) —управление инженерными данными, Product Data Ma­nage­­ment (PDM) — управление данными об изделии.

Попробуем разобраться с этими понятиями.

Концепция CALS имеет явно выраженный глобальный и долговременный характер. Её цель — создание CALS-систем для информационного обеспечения ЖЦ любых сложных изделий в Едином информационном пространстве.

Но как этого добиться? С чего начинать?

Стратегия CALS предусматривает два этапа разработки ЕИП:

• автоматизация отдельных процессов ЖЦ изделия и представление данных о них в электронном виде согласно Международным стандартам;

• интеграция автоматизированных процессов и относящихся к ним данных в составе ЕИП.

Ясно, что начинать нужно с внедрения CALS-технологий в тех организациях, которые находятся в начале всей цепи процессов ЖЦИ, которые являются источниками информации, используемой на последующих этапах. Это — проектные организации, где процессы инженерного проектирования автоматизированы с помощью систем автоматизированного проектирования (САПР). Отсюда возникает задача приведения существующих САПР в соответствие со стандартами CALS. Эта задача к настоящему времени в основном или решена, или близка к решению.

Теперь рассмотрим еще одну задачу.

Как поступают студенты, получив задание, например, на курсовой проект? Первым делом они пытаются найти похожий уже выполненный проект, скопировать его, слегка его модифицировать в соответствии с индивидуальным заданием, а затем выдать за собственный. В учебном процессе такое «умное» поведение не приветствуется, поскольку одна из целей обучения студентов — привить им навыки самостоятельной инженерной работы.

В реальном проектировании цель иная. Проектировщику вовсе не нужно доказывать свое умение самостоятельно работать в САПР, иначе его просто не взяли бы на работу. Его задача — производить продукцию с максимальной эффективностью. Поэтому «студенческий» подход — найти нужный документ и на его основе быстро сделать новую модификацию — это естественный способ повышения производительности труда. Следствием такого подхода является промышленный шпионаж.

Проектные организации работают десятками лет, поэтому поиск нужной информации среди миллионов бумажных документов, сканированных чертежей, электронных моделей изделий — локальная, но далеко не тривиальная задача, требующая, во-первых, создания электронного архива проектно-конструкторской документации, во-вторых, создания системы управления этой документацией.

Для решения этой задачи начали создаваться так называемые EDM-системы, автоматизирующие процессы управления инженерными данными в масштабе проектной или производственной организации.

Основным элементом EDM-технологии является документ (текстовый, графический и т. п.). Структура хранения документов в EDM очень похожа на структуру хранения документов в файловой системе Windows. Поскольку EDM технология ориентирована, прежде всего, на текстовые документы, то это предоставляет широкие возможности по её интеграции с САПР, но не решает всех проблем, связанных с поиском информации.

Понятно, что концепции непрерывной информационной поддержки всего жизненного цикла изделий EDM-системы не реализуют, но они являются естественным и необходимым шагом в данном направлении.

Следующим шагом в реализации CALS-стратегии являются PDM-сис­темы.

PDM-системой принято считать организационно-техническую систему, которая обеспечивает управление не только инженерной, но всей информацией об изделии.

В PDM-системах обычно бывают объединены сразу несколько подсистем (они могут быть и автономными):

• EDM — управление инженерными данными;

• PIM (product information management) — управление информацией об изделии;

• TDM (technical data management) — управление техническими данными;

• TIM (technical information management) — управление технической информацией.

Главное предназначение PDM-систем — объединение всех данных об изделии в единую логическую систему, управление этой информацией и облегчение доступа к ней. В основном речь идет о документообороте конструкторской и технологической документации.

Наиболее распространённые задачи, которые можно решить при помощи PDM-систем, следующие:

• Создание электронного архива чертежей и другой технической документации;

• Создание ЕИП для всех сотрудников, принимающих участие в разработке жизненного цикла изделия;

• Автоматизация внесения изменений в документацию об изделиях;

• Приведение всех данных о продукте к международным стандартам качества серии ISO 9000.

Базовые возможности PDM-систем весьма разнообразны и включают такие функции, как:

• Организация хранения данных и управление документами.

• Управление разработкой изделия и контроль процессов по его реализации.

• Управление конфигурацией.

• Автоматизация поиска конкретных данных и числовых параметров изделия.

• Подготовка стандартизированных отчётов в соответствии с требованиями предприятия или отрасли.

Среди этого перечня функций пояснений требует только понятие «управление конфигурацией».

Первоначальный смысл термина «конфигурация» — взаиморасположение частей. В соответствии с документом ISO 10007¹⁰ конфигурация изделия определяется как совокупность функциональных, эксплуатационных и физических атрибутов изделия. Управление конфигурацией подразумевает разработку документации, точно описывающей конфигурацию объекта в любой момент времени на протяжении всего проекта.

Управление конфигурацией включает выработку требований к основным выходным параметрам изделий или процессов (называемых техническими требованиями или нормами этих параметров), сопоставление технических требований и получающихся значений выходных параметров, управление версиями проекта и внесением изменений в проект.

Управление конфигурацией актуально также тогда, когда на основе некоторой базовой модели (конструкции) изделия создаются его различные модификации. В таком случае создается новая версия проекта, основанная на первоначальном проекте, и изменения вносятся уже в эту новую версию. Исходный вариант проекта при этом сохраняется в прежнем виде. Одна версия каждого объекта является текущей или активной версией. Если имеется несколько версий объекта, то текущей является та, которая последней подвергалась изменениям. В различных реализациях PDM-систем используются различные схемы управления конфигурацией объектов и версиями проектов.

Под управление PDM-системы передаются все информационные процессы, связанные с проектированием изделия и технологией его производства. Кроме того, в PDM собраны планы проектирования и производства, результаты технических испытаний, данные о партиях и отдельных экземплярах изделия, нормативные и законодательные акты, вся корреспонденция, относящаяся к изделию, все чертежи изделия, программы для станков с ЧПУ.

PDM-системы отличаются от БД тем, что интегрируют информацию (поступающую из различных источников) любых форматов и типов, предоставляя ее пользователям уже в структурированном виде (при этом структуризация привязана к особенностям современного промышленного производства). PDM-системы отличаются и от интегрированных систем офисного документооборота, так как работают не только с текстовыми и графическими документами, но и с геометрическими моделями и данными, необходимыми для функционирования автоматических линий и станков с ЧПУ.

Отметим, что кроме получения данных о самом изделии, с помощью PDM-системы можно управлять всем процессом разработки высокотехнологичного объекта. В результате такого объединения все, кто принимает участие в разработке изделия, получают распределенный авторизованный доступ к проектной информации и управлению процессами проектирования.

Одна из главных функций PDM — взаимодействие между пользователями. Каждый пользователь системы может вывести все необходимые документы у себя на экране независимо от того, где он находится. Это позволяет собирать в одну команду специалистов, находящихся на больших расстояниях, либо работать дома, а не в бюро. Возможность групповой и удалённой работы над проектом является одним из главных преимуществ PDM-систем.

Системы PDM либо входят в состав модулей конкретной САПР, либо имеют самостоятельное значение и могут работать совместно с разными САПР.

Вершиной развития PDM-технологии является ее четвертое поколение, так называемое cPDm (collaborative Product Definition management — совместное управление определением продукта), представляющее собой Web-ориентированные системы PDM.

Сейчас в продаже есть множество PDM-систем, которые по стоимости и функциональным возможностям делятся на три класса: «нижний», «средний» и «высший».

Использование возможностей PDM-систем позволяют экономить от 40% до 70% рабочего времени инженеров-проектировщиков и существенно сокращать сроки разработки и внедрения изделия.

Однако как бы ни была важна задача управления потоками данных, программное обеспечение PDM применялось на уровне конструкторских и технологических подразделений, не выходя на корпоративный уровень. Инструментарием PDM пользовались менеджеры не выше среднего звена.

К настоящему времени роль PDM-систем изменилась. Из дополнения к САПР они превращаются в одну из главных составляющих более сложных, так называемых PLM–систем, появившихся в самом конце минувшего столетия.

Возвращаясь к CALS-системам, отметим, что различают два их вида.

CALS-система виртуального предприятия. Обеспечивает интеграцию и управление информационными процессами при решении задач корпоративного, отраслевого, межотраслевого, межгосударственного сотрудничества.

Так как исполнителями работ на различных этапах ЖЦ сложных изделий являются разные юридические лица (организации), распределенные географически, то реализация CALS-стратегии предполагается в специальной компьютерной среде, которая организуется в форме виртуальной корпорации.

Принципиальным моментом в виртуальной корпорации, использующей CALS, является то, что все предприятия-участники ЖЦИ входят в него на контрактной основе и не имеют объединенной организационной структуры юридического лица. Виртуальная корпорация образуется на срок действия контракта для реализации конкретного совместного проекта. Одно и то же предприятие может быть участником многих виртуальных корпораций (проектов). При этом не важно, где находится кто-либо из субъектов ЖЦИ, — в каком городе, в какой стране, — все работают в единой виртуальной организации.

CALS-система предприятия. Обеспечивает создание единой интегрированной системы управления созданием и использованием конструкторской, технологической, производственной информации по всем видам изделий, а также ту или иную степень интеграции с ИС предприятий-партнёров. Строго говоря, CALS-система масштаба одного предприятия вряд ли будет соответствовать концепциям CALS, предполагающим глобальность подобных систем. Обычно, когда речь идет о CALS-системе предприятия, то так, скорее всего, обозначают стремление к созданию полноценной CALS-системы. Фактически же на предприятии имеют место реализации неких промежуточных этапов в ее создании, вроде систем типов EDM или PDM.

Поскольку термин CALS всегда носил военный оттенок, а полномасштабные CALS-системы до сих пор в значительной степени остаются идеалом, к которому следует стремиться, в гражданской сфере широкое распространение получил термин Product Life Management (PLM) — «поддержка жизненного цикла изделия» или «управление жизненным циклом продукта», предложенный компаниями Dassault Systemes и IBM.

По аналогии с CALS-стратегией, рассматриваемой в зарубежных странах как «совместная стратегия государства и промышленности» преимущественно в военной сфере, PLM — это стратегический бизнес-подход, характерный для гражданской корпоративной сферы, современная методология ведения бизнеса, построенная на основе новейших информационных технологий и строгого следования международным стандартам в области совместного использования и обмена информацией. Он включает в себя интеграцию персонала, процессов, информационных систем и информации.

Отличие идеологий PLM от CALS заключается в том, что PLM это не просто стратегический, но коммерческий бизнес-подход, то есть взгляд на мир с точки зрения возможностей получения прибыли. Главным в этом подходе является следующее:

• создание информации, относящейся к изделию — это создание интеллектуального капитала;

• интеллектуальный капитал требует управления на протяжении всего ЖЦИ.

Слово «management» в PLM подчеркивает одну из главных целей системы — управление информацией о продукте.

Первичным во всех процессах, охватываемых PLM–системами, является синтез информации, перевод знаний, скрытых в умах всех сотрудников, в явные знания, заключенные в форму электронной документации на изделия, программного обеспечения, сервисных процедур и т.д. Процесс перевода и накопления непрерывен, он служит формированию интеллектуального капитала компании, ее нематериальных активов.

Отметим, что удельный вес интеллектуальной собственности в цене продуктов материальной природы постоянно растет, а в софтверных компаниях, наподобие Microsoft или Oracle, не имеющих практически никакой производственной базы, подавляющую часть стоимости продукта составляет именно интеллектуальный капитал.

Понятно, что по своей функциональности PLM–системы должны охватывать задачи EDM- и PDM-систем, а также некоторых других специализированных ИС. Характеристика ключевых задач работы PLM в рамках ведения продукта от разработки до утилизации, приведенная далее, дает нам представление о прикладной функциональности PLM–систем.

Управление данными о продуктах — предоставляет всем участникам ЖЦИ возможность манипуляции всеми видами информации, необходимой им. Эта информация представляет собой: данные о ресурсах и структурах проектов; проектная документация САПР на стадии разработки; рецептуры, спецификации и технологические карты на стадии планирования и подготовки производства; ЭОИ реализованных и обслуживаемых изделий и другая необходимая техническая документация на остальных стадиях ЖЦИ.

Согласно ключевому стандарту CALS-технологий ISO 10303 для эффективного управления данными о продуктах необходима гармонизация терминологии, типов, видов документов, форматов их электронного представления, протоколов работы с ними, средств защиты от несанкционированного доступа.

Одна из функций управления данными о продуктах — управление изменениями. Требования клиентов могут быть противоречивы, и часто приходится менять уже завершенные модели или материалы. Объектами изменений могут служить документы, свойства и составы продукта, спецификации, технологические карты, ресурсы, производственные и сбытовые заказы. Изменение в одном единственном документе может вызвать необходимость внесения изменений во множество других документов. При этом часть информации, подлежащей изменениям, может уже находиться в информационных системах, принадлежащих бизнес-партнерам производителя продукта. Проследить за всеми необходимыми изменениями вручную очень сложно. PLM–системы предлагают инструменты автоматизации процессов управления изменениями, гарантирующие качество и обеспечивающие эффективное отслеживание изменений на всех стадиях жизненного цикла продукта.

Управление программами и проектами¹¹ — обеспечивает современными методами и средствами планирования, управления и контроля процессы разработки продукта, капитального строительства, долгосрочные программы и проекты. Для эффективного управления проект должен быть хорошо структурирован — разбит на увязанные между собой пакеты работ, что позволяет контролировать бюджет изделия, планировать необходимые мощности, управлять коммуникационными потоками.

Управление жизненным циклом основных фондов¹² — помогает компаниям проводить мониторинг, техническое обслуживание, ремонт, восстановление, обновление и модернизацию основных фондов (оборудования и производственных помещений). Предприятия рассматривают управление жизненным циклом основных фондов как стратегические решения, поскольку с его помощью можно не только избежать простоев, но и ускорить выпуск новых продуктов на рынок и получить максимальную прибыль.

Управление качеством — охватывает все этапы ЖЦИ и является необходимым фактором обеспечения конкурентоспособности предприятия.

Отметим, что к информации о качестве относятся документы, характеризующие не только изделия предприятия, но и документы о самом предприятии. Например, это могут быть функциональные модели процессов предприятия, выполненные в соответствии с требованиями IDEF-методологии, матрица ответственности всех служб и подразделений предприятий, методические инструкции, технологические карты, карты контроля, сертификаты качества.

Поддержка взаимодействия и сотрудничества, в том числе за счет незамедлительной и непрерывной обратной связи на протяжении всех этапов жизненного цикла продукта, позволяет значительно сократить его себестоимость, снизить цену и стоимость эксплуатации, тем самым, повысить его конкурентоспособность.

Охрана труда, здоровья и защита окружающей среды — решения для управления процессами охраны здоровья, гигиены труда, промышленной безопасности и защиты окружающей среды в соответствии с требованиями государственных правовых актов.