Применение CALS/ИПИ-технологий на промышленных предприятиях

Обучение коллектива является долговременным непрерывным процессом, что особенно важно в самом начале пути для понимания аспектов бизнеса, которых коснется PDM. К сожалению, направить на учебу все предприятие целиком нереально. Поэтому большая часть задач ложится на рабочую группу, члены которые должны повысить знания по соответствующим САLS\ИПИ - технологиям и программным продуктам. В дальнейшем полученные сведения необходимо распространить по всему предприятию

Все программно-технические средства (ПТС), применяемые САLS\ИПИ -технологиях, можно разделить на две большие группы

* ПТС, используемые для создания и преобразования информации об изделиях, производственной среде и производственных процессах, применение которых не зависит от САLS\ИПИ - технологий;

* ПТС, применение которых конкретно связано с САLS\ИПИ технологиями и требованиями соответствующих стандартов.

К первой группе относятся программные продукты, традиционно применяемые на предприятиях различных отраслей промышленности и предназначенные для автоматизации -различных информационных и производственных процессов и процедур. К этой группе принадлежат программные средства и системы:

* подготовки текстовой и табличной документации различного назначения (текстовые редакторы, электронные таблицы и т.д.);

* автоматизации инженерных расчетов и эскизного проектирования (САЕ-системы);

* автоматизации конструирования и изготовления рабочей конструкторской документации (САD-системы);

* автоматизации технологической подготовки производства САМ-системы);

* автоматизации планирования производства и управления процессами изготовления изделий, запасами, производственными ресурсами, транспортом и т.д. (системы MRP/ERP);

* идентификации и аутентификации информации (средства ЦП).

На рынке программных средств перечисленная выше группа программных продуктов представлена достаточно широко. Краткий перечень некоторых из них приведен в Приложении 6.

Ко второй группе принадлежат специализированные програмныe средства и системы:

* управления данными об изделии и его конфигурации (систе1 РОМ);

* управления проектами РМ (Project Management);

* управления потоками заданий при создании и изменении технической документации WF (Work Flow);

* обеспечения ИЛП изделий на простопроизводственных стадиях ЖЦ (заказ и поставка запчастей и расходных материалов, управление процессами ТО и Р, включая интерактивные электронные технические руководства к этим процессам и т. п.);

* функционального моделирования, анализа и реинжиниринга бизнес- процессов.

Краткий перечень имеющихся на рынке программных средств второй группы приведен в Приложении 7.

Опыт применения СALS/ИПИ - технологий позволяет дать некоторые рекомендации по внедрению их на предприятии.

1. Проводить внедрение постепенно, шаг за шагом, не пытаясь один раз решить слишком много функциональных возможностей. Необходимо помнить о том, что значительного экономического эффекта можно добиться при первоочередном внедрении про1X, но «привлекательных> функций. Поэтому нужно сначала внедрять их, а потом переходить к более продвинутым функциям.

2. Если в информационной системе намечаются значительные изменения, следует предусмотреть в плане внедрения определенный период параллельной работы со старой системой, прежде чем полностью переключиться на новую систему. Запасную поддерживающую систему следует сохранять до тех пор, пока не появится полная уверенность в надежном функционировании ново системы.

3. Следует весьма тщательно спланировать перенос имеющей информации в новые системы. Нужно определить, какие данные являются наиболее существенными и требуют первоочередного переноса, а с какими данными можно подождать и перенести по мере необходимости.

4. Нужно проследить за тем, чтобы пользователи новых систем своевременно прошли соответствующую подготовку и в тот момент, когда они начнут работать с новой системой, у них имелась бы необходимая помощь и поддержка.

5. Следует при менять в некоторых случаях пилотные проекты чтобы в деталях проработать использование новых систем и набраться практического опыта, необходимого для разработки рабочих инструкций, руководств и т.д. .

Рассмотрим некоторые примеры внедрения САLS\ИПИ-технологий на отечественных авиационных предприятиях.

Следует отметить, что для перехода на наших авиационных предприятиях к непрерывной информационной поддержке изделий необходимо решить ряд проблем, среди которых можно выделить:

* проведение модернизации или замену оборудования для создания производства, система сопровождения которого была б ориентирована на работу в едином информационном пространстве предприятия;

* приобретение или разработку программного обеспечения обслуживания всех этапов ЖЦ изделия; * подготовку или переподготовку персонала, способного работать в информационной системе производства, ориентированно на САLS\ИПИ - технологии; * решение организационно-административных вопросов ведения производства, ориентированного на САLS\ИПИ - технологии.

Решение указанных проблем не сводится, естественно, к установке компьютеров на рабочих местах технологических служб. Необходимо в первую очередь устранить разрывы информационных потоков, для чего следует обеспечить передачу информации по сети на все рабочие места персонала, задействованного в процессе производства, включая производственные участки, рабочие места станочников, сборщиков. Отсутствие интеграции производственных рабочих мест в единую сеть предприятия порождает проблему разрыва информационных потоков, что резко снижает эффективность применения информационных технологий.

Примером возникновения таких проблем является опыт применения СА О/САМ систем. При решении задач подготовки производства и разработки управляющих программ для станков с ЧПУ использование САО/САМ систем дает положительные результаты, однако способы передачи технологической информации и управляющих программ на рабочие места явно устарели. Станочный парк наших предприятий в основном был сформирован в конце 1980-x П. и оснащен системами ЧПУ с перфовводом. Затраты времени на подготовку перфолент зачастую оказываются больше, чем затраты времени на сам расчет управляющей программы.

Многие предприятия своевременно осознали эту проблему и в той или иной степени решили ее применением кассет внешней памяти и сети типа ONC, а также заменой систем ЧПУ на современные импортные образцы. Однако применение этих средств решает только проблему, связанную с передачей управляющих программ, а вся остальная информация (производственные задания) к станкам с ЧПУ

* Производственные задания

* Технологические карты

* Управляющие программы к станкам с ЧПУ

* Цеховой сервер

* Наряды

* Информация о текущем состоянии и диагностике оборудования

* Наименование обработанных деталей и их количество

* Заявки (подтверждение) на получение оснастки и инструмента

* Результаты контроля геометрии деталей

* Информация об использовании оборудования

* Информация о соблюдении технологических параметров обработки

Использование системы ЧПУ, разработанной НПФ «Авиа тор» (г. Харьков, Украина), позволяет объединять станки с ЧПУ цеховую производственную сеть, по которой в цех (рабочие места к станкам с ЧПУ) передаются не только управляющие про граммы, но и вся необходимая производственно-технлогическая информация.

Производственные задания, карты технологических процессов изображения аналитических эталонов деталей и чертежи поступают в цех не в бумажном, а в электронном виде и отображаются мониторе системы ЧПУ. Оператор, наладчик, мастер участка, свою очередь, имеют возможность осуществлять заполнение блоков требований на получение инструмента и оснастки в электронном виде непосредственно на рабочем месте. Информация использовании оборудования, соблюдении заложенных в технологическом процессе режимов обработки, о состоянии стан номенклатуре и количестве деталей, результатах контроля их геометрии вносятся в информационную систему прямо на рабочем месте без создания промежуточных бумажных документов. Та путем на практике реализуется принцип фиксации информации электронном виде на рабочем месте непосредственно в момент возникновения.

Важность соблюдения этого принципа можно оценить при анализе даже упрощенной схемы информационных потоков предприятия. При такой организации информационных потоков все подразделения можно разделить на группы:

* порождающие информацию;

* потребляющие информацию;

* занимающиеся обслуживанием и преобразованием информационных потоков.

Использование в производственных цехах бумажной форм подачи информации определяет необходимость существование подразделений третьей группы, обеспечивающих преобразование информации из бумажного вида в электронный и обратно.

В 1980-x гг. для этого создавались крупные отделы численность в несколько сот человек. С переходом во второй половине 1990-x п к сетям на базе персональных компьютеров, охваченное ими пол" значительно расширилось, однако функции подразделений третье группы все равно сохранились. Переход к САLS\ИПИ - технологиям означает создание рабочих мест в производственных подразделениях, где обеспечивается преобразование информации в источниках ее возникновения или потребления. Это позволяет перейти к схеме организации информационных потоков, в которой функционируют только подразделения, создающие и потребляющие информацию.

Аналогичные проблемы возникают не только на стадии производства, но и при проведении испытаний и эксплуатации. В этих областях также необходимо стремиться к доработке или замене контрольно-измерительных, испытательных и проверочных комплексов с учетом необходимости их интеграции в единое информационное пространство предприятия.

информационная поддержка поставка жизненный цикл

1.3 Интегрированная информационная среда предприятия

В области применения компьютерных систем специалисты предприятий часто ориентируются на опыт соответствующих западных фирм. На этом основании делается вывод о необходимости применения тех или иных систем. Но важно не просто изучать этот опыт, а оценивать тенденции развития программных продуктов и методов их использования. Так, например, Airbus использует такие системы, как САПА, EUCLID, CADDS. Но что будет через 5-10 лет? Уместно провести аналогию между проектированием самолета и созданием информационной системы. Как самолет, так и CAD/CAM/CAE/PDM система - это сложные наукоемкие продукты. Трудно предположить, что на новый самолет, который увидит небо через 10 лет, будет установлен тот же тип двигателя, что и на выпускаемую сегодня серийную маши в конструкции нового двигателя обязательно будут реализованы новые идеи, учтен опыт эксплуатации существующих двигателя. А что будет, если не удастся реализовать эти идеи? Результат будет потеря позиций, проигрыш конкуренту.

Основной тенденцией развития информационных систем является переход от концепции универсализации программного обеспечения к концепции повышения его специализации и универсализации обмена данными. Именно по этой причине и возни необходимость разработки универсальных стандартов обмена данными, например стандарта STEP. Эта тенденция сформировал в результате понимания того обстоятельства, что невозможно описать весь ЖЦ изделия в рамках одного программного пакета. Естественно, что система, предназначенная только для проектирования, не будет эффективна при решении задач эксплуатации.

Построение интегрированной информационной среды, охватывающей все процессы производственной деятельности - конечная цель внедрения САLS\ИПИ-технологий на предприятиях. Однако эту цель нельзя достичь при ограничениях на временные финансовые ресурсы и отсутствии опыта реализации полномасштабных сложных проектов. В этом случае процесс внедрения ИИ разбивают на отдельные этапы, для каждого из которых мо сформулировать задачу оптимизации состава операций, интегрируемых при помощи выбранной системы РОМ. Интегрированная информационная среда определяет, какие операции процесса разработки и освоения изделий должны проводиться и каким разом они должны быть информационно интегрированы, что общий эффект на данном этапе при ограниченных ресурсах максимальным. В этой связи первоочередные цели проекта может быть сформулированы следующим образом.

1. Отработка технологии создания и внедрения интегрированной информационной среды предприятия, реализующей электронное взаимодействие в ходе выполнения процессов конструкторской разработки, технологической подготовки производства материально-технического обеспечения и управления качество продукции,

2. Отработка нормативной базы, регламентирующей электронный обмен данными и применение электронной цифровой по.1ПИСИ.

Выбор этих конкретных целей в качестве первоочередных обусловлен следующими соображениями:

* в результате выполнения проекта должны быть созданы программно-технические средства, решающие на новых методических принципах конкретные производственные задачи и приносящие предприятию реальную пользу;

* должно быть создано ядро ИИС, удовлетворяющее сформулированным требованиям;

* первоначальное наполнение ИИС должно быть связано с ограниченным числом бизнес-процессов предприятия и с ограниченным числом не слишком сложных изделий;

* должны быть отработаны технологии и методики создания и внедрения ИИС, основанных на ее использовании процессов электронного документального и информационного оборота, обеспечивающего дальнейшее развитие САLS/ИПИ.

ДЛЯ достижения сформулированных выше целей необходимо в :>де выполнения проекта решить ряд научно-технических задач и провести работы, объединенные в следующие группы: подготовительные работы; научно-исследовательские работы; проектные работы; разработка нормативно-технических документов; работы о апробации и вводу в действие технических и программных решений, принятых в результате научно-исследовательских и проектных работ.

Подготовительные работы включают в себя комплекс организационно-технических мероприятий, необходимых для осуществления проекта, в том числе:

* формирование рабочей группы, осуществляющей проект;

* наделение руководителей проекта и участников рабочей группы необходимыми для осуществления проекта полномочиями;

* обучение участников рабочей группы специальным методам, необходимым для выполнения проекта;

* обучение персонала предприятия приемам работы с программ)-техническими средствами, которые будут установлены на предприятии в результате выполнения проекта;

* приобретение технических и программных средств общего изменения, необходимых для реализации проекта;

* разработка уточненных планов выполнения проекта в целом его отдельных этапов.

Научно-исследовательские работы состоят в следующем:

* анализ существующих процессов конструкторской и технологической подготовки производства, материально-технического обеспечения и управления качеством продукции предприятия с :лью конкретизации состава прикладных задач и структуры данных, подлежащих отображению в интегрированной информационной среде;

* анализ процессов конструкторской подготовки производства [я оценки источников, объемов и форм представления конструкторских данных в системе PDM;

* анализ процессов технологической подготовки производства. определение источников, объемов и форм представления технологической информации, подлежащей хранению в иис;

* анализ процессов материально-технического обеспечения определение источников, объемов и форм представления информации для хранения в иис;

* анализ процессов логистической поддержки на постпроизводственных стадиях ЖЦ продукции, определение потребности интерактивных электронных руководствах по эксплуатации и ремонту продукции и требований к ним;

* анализ процессов обеспечения качества продукции и определение требований к информационной поддержке системы управления качеством в соответствии с международными стандартами ИСО 9000-2000;

* исследование возможностей и способов взаимодействия системы PDM со средствами эцп;

* разработка функциональных моделей перечисленных выше процессов с целью их совершенствования на основе применен иис и СALS\ИПИ - технологий.

Комплекс НИР завершается разработкой технических заданий (ТЗ) на создание иис, на доработку системы РОМ, средств ЭЦ и системы создания технических руководств.

В соответствии с ТЗ выполняются следующие проектные работы

* разработка подробной структуры и состава иис;

* разработка проекта комплекса технических средств, поддерживающих функционирование иис;

* разработка специализированных и доработка имеющихся программных средств, обеспечивающих функционирование иис совместно со средствами конструкторских и технологических САПР. отдельных подсистем АСУП и эцп;

* подготовка комплекта эксплуатационной документации на все программные и технические средства, обеспечивающие функционирование иис;

* разработка методики и программы испытаний;

* прочие проектные работы, необходимость которых выявляется в процессе выполнения НИР.

Многообразие информационных объектов в составе интегрированной информационной среды предприятия, сложность логической и физической структуры и ряд других факторов предопределяют необходимость ее поэтапного создания. При определении этапов разработки и выборе рационального состава ПТС следует принимать во внимание выполнение следующих требований.

1. иис должна быть развивающейся системой, имеющей программно-методическое ядро, допускающее формирование и присоединение новых данных без изменения уже существующих компонентов.

2. ИИС должна обеспечивать целостность содержащихся в ней данных при любых преобразованиях этих данных на различных стадиях ЖЦ изделий.

3. ИИС должна поддерживать четкую и однозначную регламентацию прав доступа к содержащимся в ней данным.

4. ИИС должна иметь дружественный пользовательский интерфейс и средства интерактивного обмена данными с различными приложениями.

5. ИИС должна обеспечивать возможность включения в свой состав уже имеющихся на предприятии данных, созданных и используемых в рамках имеющихся систем и подсистем (АСУП, САПР и т.д.).

6. ИИС должна взаимодействовать со средствами электронной цифровой подписи.

Программно-методическим ядром ИИС и, следовательно, основой применения САLS/ИПИ -технологий на машиностроительных предприятиях должны быть системы PDM.

Как показывает даже поверхностный анализ, эти системы непосредственно или с доработками в состоянии удовлетворить всем вышеперечисленным требованиям к иис, учитывая тот факт, что в последние годы к РDМ-системам стали предъявлять новые специфические требования, существенно расширяющие их возможности:

* использование структуры данных, регламентированной стандартами группы ISO 10303 (STEP);

* управление конфигурацией изделий и процессами внесения изменений;

* управление ролевыми функциями персонала предприятия, по крайней мере, в процесс ах технической подготовки и управления производством;

* управление производственной документацией, в том числе эксплуатационной и ремонтной;

* информационное обеспечение логистической поддержки изделий на постпроизводственных стадиях ЖЦ;

* генерирование и сопровождение разнообразных спецификаций, ведомостей и др.;

* управление данными не только об изделии, но и о предприятии;

* управление потоками заданий при разработке технической документации и внесении изменений в документы.

Разработка нормативно-технических документов (НТД) проводится параллельно с проектными и частично с научно-исслецовательскими работами.

Перечень НТД, подлежащих разработке, формируется на стации подготовительных работ и уточняется в ходе научно-исследовательских работ.

Апробация и ввод в действие технических и программных решений, принятых в результате нир и проектных работ, предполагают выполнение следующих работ:

* монтаж и наладка технических средств, поддерживающих функционирование ИИС (компьютеры, локальные вычислительные сети и Т.Д.);

* установка приобретенных и разработанных программных средств;

* обучение персонала;

* формирование (настройку) и заполнение баз данных;

* отработка тестовых примеров, выявление и устранение недостатков и замечаний;

* опытная эксплуатация системы в рабочем режиме;

* подготовка итогового отчета о результатах опытной эксплуатации;

* доработка системы по результатам опытной эксплуатации. После завершения перечисленного комплекса работ систему предъявляют специально назначенной руководством предприятия комиссии, которая проводит приемо-сдаточные испытания, результатом которых является акт о приемке системы в опытнопромышленную эксплуатацию.

Для создания ИИС необходимо в первую очередь интегрировать РОМ-систему с уже существующими на предприятии компьютерными системами. Кроме того, при внедрении этой системы необходимо учитывать специфические условия функционирования предприятия. Достаточно часто при этом возникают вопросы, которые нельзя решить с помощью стандартного или предустановленного функционалов РОМ-системы. В данной ситуации приходится прибегать к средствам интеграции и адаптации, реализованным в общем случае с помощью прикладных модулей АСУП или САПР, оперирующих данными в РОМ-системе, прикладных модулей РОМ-системы (расширение функций), конверторов РОМ/АСУП, РОМ/САПР и др.

Существующие РОМ-системы являются достаточно сложным современным инструментом работы. Обучение конечных пользователей обходится предприятиям достаточно дорого, даже если такое обучение проводится своими силами, так как оно обязательно должно быть связано с отрывом сотрудников от производства. Предполагается, что в единой информационной среде будет работать достаточно большое число людей, отвечающих за сбор результатов различных измерений. Однако не всем таким пользователям РОМ-системы знания о ней нужны в полном объеме. Несложные измерения параметров изделий при входном и выходном контроле обычно проводятся вручную, а результаты заносятся в специальные журналы. При использовании РОМ-системы для хранения информации об изделии результаты измерений необходимо каким-либо образом заносить в базу данных Д)IЯ дальнейшей автоматизированной обработки. В целях сокращения стоимости внедрения РОМ:-системы )IЯ данного класса пользователей разрабатывают специальные модули сбора информации. Модули обладают простым интерфейсом, напрямую обращаются в базу данных РОМ-системы, для работы с ними не требуется специального обучения.

Как правило, документы, помещаемые в архив РОМ-системы, формируются в других автоматизированных системах конструкторской и технологической подготовки производства. Обычно они помещаются в базу данных, а не хранятся в виде отдельных файлов. Документ как отдельный файл получают с помощью генерации отчета по настроенному шаблону. Такая ситуация наиболее характерна для САМ-систем, так как они используют больше количество справочной информации, которая находится в отдельной базе данных. При хранении данных документов и продолжении их по цепочке утверждения по службам предприятия возникает задача занесения подписей сотрудников в различные для штампа конструкторского или технологического документа. подписи хранятся в БД РОМ-системы в виде значений атрибутов некоторых объектов. Это связано с тем, что подобные документы после утверждения должны быть представлены как бумажные ответы с проставленными подписями. Для решения данной задачи разрабатывают механизм синхронизации атрибутов базы данных полями документа, которые предварительно специальным образом отмечают в шаблоне, используемом для генерации этого документа из БД САМ-системы. Настройки синхронизации (связь между атрибутами объекта и полями) хранятся в файле шаблона, поэтому, применяя значения атрибутов одного и того же объект, можно заносить информацию в различные документы с самыми разными настройками.

Достаточно часто для автоматизации внесения информации о цели (его структуре) в БД РОМ-системы разрабатывают модуль работы (конвертор) с обменными файлами в формате STEP в соответствии с ISO 10303-11. Стандарт STEP реализуют различными программными средствами. Очень многие СAD-системы :АПР-К) позволяют генерировать обменные файлы, поддержки множество прикладных протоколов. Следует отметить, что та(е файлы кроме состава изделия практически не содержат каких-либо других РОМ-данных.

Настройку РОМ-системы выполняют в соответствии с разработанной моделью реализации. Каждая РОМ-система обладает своими особенностями выполнения различных элементов настройки. В большинстве случаев они зависят от архитектуры программного продукта (монолитной или модульной), где каждому модулю соответствует отдельный вид настройки. Не углубляясь в подробности настройки (несомненно, каждая РОМ-система на страивается уникальным образом), можно обозначить ее общий порядок.

1. Создание типов объектов, определение зависимостей между ними, производство атрибутов, их назначение типам объектов. В случае настройки системы с жесткой моделью данных задают номенклатуру характеристик, статусов, единиц измерения и т.д.

2. Настройка классификаторов для образования обозначений и названий (если это позволяет система).

3. Формирование организационной структуры, адресных книг, занесение информации о пользователях.

4. Настройка статических прав доступа.

5. Настройка бизнес-правил.

6. Настройка шаблонов потоков работ.

С использованием методологии стандарта STEP и требований к функциональности РDМ-системы ниц СALS-технологий «Прикладная Логистика» разработал программный комплекс РОМ STEP Suite (PSS), который обладает следующими свойствами:

* объектно-ориентированный подход, обеспечивающий гибкость системы;

* открытая информационная модель. Структура БД при необходимости может быть дополнена различными информационными объектами в соответствии с требованиями конкретного предприятия;

* соответствие международным САLS-стандартам, которое не обходимо не только для построения ядра интегрированной ин формационной среды предприятия, но и для успешного взаимодействия с иностранными партнерами;

* изначальная ориентация системы на решение задач в масштабе предприятия, а не рабочей группы; по

* трехуровневая сетевая архитектура, в которой клиентский модуль взаимодействует с сервером БД через сервер приложений.

Такая архитектура обеспечивает эффективное распределение вычислительной нагрузки при одновременной работе большого числа пользователей и не возникает высоких требований к программно-аппаратному оснащению клиентских мест

Важным достоинством системы PSS является ее российское происхождение, которое, во-первых, позволяет учитывать специфику российских предприятий, а во-вторых, делает возможной поддержку системы PSS непосредственно ее разработчиками.

Система PSS предназначена для управления данными о машиностроительном изделии, обеспечивает сбор всей информации об изделии в ИИС и совместное использование этой информации на всех стадиях его жц.

Основными функциями системы PSS являются ввод, вывод, хранение, отображение и обработка следующих видов информации:

* идентификационные данные об изделии и его компонентах;

* структура, варианты конфигурации изделий и входимость компонентов в различные изделия;

* геометрические модели различных типов и электронные образы бумажных документов (чертежей);

* данные о структуре рабочих групп на предприятии, ролях и полномочиях сотрудников;

* данные о процессе разработки: статусы результатов работы, внесенные изменения и т.д.;

* документы различных типов, ассоциированные с элементами изделия;

* данные о функциональных или технических характеристиках изделия и его элементов, измеряемых в различных единицах;

* данные об уровнях доступа пользователей, грифах секретности и т.д.

Ввод-вывод данных может осуществляться:

* путем загрузки-выгрузки обменного файла из CADjCAM-систем;

* в интерактивном режиме путем ручного ввода;

* установлением ссылки на уже имеющиеся в ИИС объекты;

* внешними программными системами с использованием встроенного программного интерфейса удаленного доступа.

Данные об изделии отображают в виде дерева (или пересекающегося семейства деревьев), ветви которого декомпозируют на агрегаты, сборочные единицы (узлы), подузлы и отдельные детали. Система позволяет редактировать атрибуты отдельных элементов, создавать и удалять их. С элементами дерева связаны документы, сведения о выполненных действиях, характеристики. Подсистема работы с документами обеспечивает быстрый доступ к последней (активной) версии документа, позволяет создавать новые редакции на основе предыдущих; обеспечивает целостность данных в процессе редактирования. Разработанным моделям, чертежам или документам могут быть присвоены различные статусы: «Разработано», «Проверено», «УтвеРЖдено», «Нормоконтроль» и т.д.

Система PSS имеет развитую систему управления правами доступа пользователей к информации. При этом уровень доступа определяется не для класса (типа) информационных объектов (как в большинстве других РDМ-системы), а для конкретного информационного объекта, что обеспечивает большую гибкость при организации параллельного (группового) проектирования.

Одним из первых вопросов, возникающих при внедрении РОМсистем, является вопрос о том, как эта система вписывается в существующие автоматизированные системы предприятия. Внедрение системы PSS изначально предполагает импорт данных из уже существующих на предприятии БД и интеграцию с имеющимися автоматизированными системами. При этом большинство потоков информации должно проходить через РОМ-систему.

Для обмена данными PSS предоставляет два способа:

* через обменный файл STEP (преимущественно для обмена с САО/САМ-системами, с которыми нет прямой интеграции);

* прямая интеграция посредством полнофункционального интерфейса доступа к данным (API), который является реализацией стандартного интерфейса доступа к данным ГОСТ Р ИСО 10303-22 (SOAI). В настоящий момент существует прямая интеграция с системами SolidWorks, Solid Edge, AиtoCAO 2000, MS Word.

для удобства работы в ИИС специалистов различных направлений система PSS позволяет использовать разнообразные виды справочной информации:

* государственные, международные и внутренние стандарты и иные нормативные документы;

* тип материала (с учетом сортаментов);

* перечень нормализованных деталей (нормалей);

* каталог стандартных изделий;

* список покупных комплектующих изделий;

* долговременные разделы БД, аккумулирующие собственный опыт предприятия: ранее выполненные (готовые) проекты, унифицированные узлы и детали;

* состав технологического оборудования и оснастки (или парка оборудования);

* организационная структура предприятия и роли сотрудников;

* различные ограничительные перечни;

* перечни используемых характеристик, единиц измерения и других типов служебной информации.

Система PSS позволяет создавать практически неограниченное количество систем классификаций объектов и нормативно-справочных разделов в соответствии с любыми стандартами и назначать индивидуальный доступ к любым разделам справочников. Справочники могут иметь как древовидную, так и сетевую структуру. Необходимо отметить, что каждый объект в системе PSS описывают только один раз и никогда не дублируют. Для доступа к объекту используют ссылки, что обеспечивает однозначность данных и сквозное проведение изменений. Так, один объект (изделие) может одновременно входить в состав нескольких сборочных единиц. Систему PSS можно настраивать на специфику конкретного предприятия посредством специального модуля, при этом не требуется дополнительного программирования.

Одним из основных информационных объектов в PSS является изделие. Этот объект описывает в БД материальный предмет, вещество, услугу, программный продукт, а также систему, состоящую из материальных предметов и программных средств, взаимодействующих между собой. При помощи объекта «Версия изделия» описываются различные модификации и исполнения изделия. С изделием ассоциируется различного рода информация, которая накапливается на протяжении всего ЖЦ изделия.

Для описания разнообразных свойств изделий в системе PSS используют объект «Характеристика». Перечень возможных характеристик может легко дополняться. Важным атрибутом характеристик является «Тип», С помощью которого одна и та же характеристика может присоединяться к изделию на разных стадиях его ЖЦ. Например, при получении технического задания на разработку к изделию может быть присоединена характеристика «Ресурс» с типом «Требуемая», при выполнении проверочного расчета - с типом «Расчетная», а после испытаний опытного образца - с типом «Измеренная». Характеристики, составляющие тайну, могут быть доступны только конкретным сотрудникам (для этого используется функция разграничения доступа) для легитимности характеристик им могут назначаться статусы с использованием электронной цифровой подписи (ЭЦП).

Для каждого изделия задают перечень других изделий, которые могут его заменять. Такая связь является направленной. Например, болт без покрытия можно заменить никелированным 50ЛТОМ, но никелированный болт заменить болтом без покрытия нельзя. Важным этапом ЖЦ изделия является этап его изготовления. Поскольку отклонения от технологии изготовления могут привести к серьезным последствиям при эксплуатации и ремонте, PSS позволяет вести учет специфики изготовления и последующего ремонта конкретного экземпляра изделия (например, учет результатов испытаний конкретного образца). Для упорядочения информации в PSS используют справочники и классификаторы. Часто по каким-либо причинам (в частности, для подбора другого резца) возникает необходимость просмотра справочников и классификаторов, в которые входит изделие. Система PSS позволяет проделать это посредством одной команды.

Система PSS позволяет хранить различные типы электронных документов. При этом документ может существовать самостоятельно или быть ассоциирован с любым объектом БД. Как было отмечено, любой электронный технический документ состоит из двух частей: содержательной и реквизитной. В качестве содержательной части может выступать любой файл, хранящийся в компьютере: 3D-модель, мультимедиа-файл, растровое изображение, например, отсканированный чертеж и др. Реквизитная часть содержит аутентификационные и идентификационные данные документа, в том числе одну или несколько электронных цифровых подписей. Документ имеет дерево версий (рис. 8.9), среди которых одна является актуальной (активной). Объектами-статусами в PSS обозначают результаты согласований и утверждений всех объектов системы.

Встроенный механизм управления изменениями позволяет, во-первых, проследить всю историю изменений каждого документа для последующего анализа и, во-вторых, дает возможность произвести откат (возврат к предыдущим версиям). Вся информация, возникающая при инициировании и проведении изменений (служебные записки, документы, описывающие требуемые изменения, извещения об изменениях и др.), может храниться для последующего использования.

Непременным атрибутом РDМ-системы является удобная и простая функция поиска. Встроенный в PSS механизм поиска позволяет пользователю создавать специфические запросы по произвольному набору критериев, например по запросу: «Найти все документы типа "Чертеж", утвержденные сотрудником Ивановым в течение 2002 г.». Следовательно, любой объект БД может быть доступен посредством функции поиска (с учетом прав доступа к объекту).

Важным требованием к современным РDМ-системам является описание состава изделия с различных точек зрения и на различных стадиях ЖЦ. Типичным примером являются конструкторская и технологическая спецификации изделия: конструкторы работают с «конструкторским» составом изделия, технологи же оперируют «технологическим», который формируется при проектировании технологии сборки по принципу «как должно собираться». Обычно технологический состав изделия отличается от конструкторского, как минимум - наличием промежуточных сборок, транспортной тары, расходных материалов и т.д. Примером другого варианта описания состава сложного изделия является его разбиение по зонам и функциональному признаку (по системам).

Современные условия создания новых изделий требуют оперативного реагирования на изменяющиеся условия рынка, которые обусловливают создание новых или изменение существующих конфигураций изделия, поэтому РDМ-системы должна иметь механизм управления конфигурациями. В системе PSS для управления конфигурацией используют следующие функции:

* назначение менеджера по конфигурации;

* идентификация конфигурации и ее блоков;

* применение правил применяемости блоков в изделии по дате или по серийному номеру с использованием механизма проведения изменений;

* утверждение правил применяемости;

* сравнение конфигураций изделия;

* механизм проведения изменений в структуре изделия. Электронная технология обмена данными возможна только при обеспечении легитимности ЭТД, которую обеспечивают использованием электронной цифровой подписи. Система PSS позволяет одновременно использовать несколько систем ЭЦП. Например, при утверждении важных документов должна использоваться дорогостоящая, сертифицированная ФАПСИ система ЭЦП. для документов, циркулирующих внутри рабочей группы, может использоваться система ЭЦП, реализованная на WinAPI, которая бесплатно поставляется с MS Windows. Система PSS имеет встроенный модуль учета и хранения открытых ключей сотрудников, что упрощает проверку корректности ЭЦП.

В системе PSS с процессом изготовления изделия могут ассоциироваться несколько вариантов технологических процессов, что позволяет хранить альтернативные технологии изготовления. Для описания процессов (в том числе технологических) в PSS введен объект «Действие».

Для каждого действия (операции) можно задать потребности в любых ресурсах, отражающиеся в маршрутной карте:

* материалы (основные, вспомогательные и др.);

* оснащение (оборудование, оснастка, инструмент и др.) для механообработки;

* изделия и приспособления, необходимые для выполнения сборочных операций;

* человеческие ресурсы и др.

Очень часто необходимо учитывать и описывать специфические условия расхода (потребления) ресурса (материала), в частности количество деталей из одной заготовки. Система PSS позволяет легко решать данную проблему, используя характеристики расхода ресурса. .

Система PSS содержит встроенную подсистему WorkF1ow, предоставляющую возможность автоматического управления порядком прохождения информации между сотрудниками предприятия. Основными функциями подсистемы PSS WorkF1ow являются:

* создание и настройка шаблонов процессов, представляющих формализованное описание последовательности действий и потока рабочих объектов, а также правил, определяющих начало и завершение процесса и отдельных действий;

* создание и настройка по шаблонам процессов самих процессов, представляющих конкретную реализацию бизнес-процессов. При создании каждого процесса указывают конкретных исполнителей и сроки выполнения задания (реализации действия в процессе);

* автоматическая выдача и контроль сроков выполнения заданий и всего процесса;

* автоматическое оповещение о возникающих задержках;

* автоматическое управление статусами рабочих объектов;

* отслеживание циклов внутри процесса (например, доработки чертежа);

* хранение истории процессов (ведение архива).

Для обмена сообщениями между пользователями в PSS используют встроенную систему электронной почты, позволяющую присоединять к сообщениям ссылки на различные объекты БД PSS и файлы операционной системы. Использование системы обмена сообщениями приводит к упрощению функции рассылки извещений об изменениях.

Неотъемлемым этапом внедрения любой автоматизированной системы является обучение персонала (конечных пользователей). Курс обучения пользователей РDМ-системы, в том числе PSS, обычно состоит из трех частей.

Первая часть курса обучения дает базовые сведения о PDM-технологии (описание концепции системы и ее основных функций). При этом необходимо провести анализ разных РDМ-системы с выделением конкретной системы, по которой будет проводиться обучение. Можно также кратко осветить рынок PDM и представить основных производителей.

Вторая часть курса посвящается непосредственно внедряемой системе. Совершенно необязательно будущим пользователям рассказывать обо всех ее функциях. Следует дать представление об основных приемах работы, сделав акцент на тех, которые будут использоваться слушателями наиболее часто.

Как правило, данная часть должна содержать следующую информацию:

* основные характеристики системы;

* базовые понятия (например, объектное представление информации, объекты и связи между ними, атрибуты объектов и др.);

* настройка рабочей среды (панели инструментов, фильтров отображения), сортировка объектов и т.д.;

* осуществление поиска в БД системы;

* формирование состава изделия;

* работа с документами;

* использование классификаторов;

* формирование отчетов;

* инициирование потока работ по шаблону;

* работа с заданиями и сообщениями электронной почты в рамках системы.

В третьей части курса обучение производится по рабочим инструкциям. Наилучший результат может быть достигнут при индивидуальном подходе к обучению, когда каждый обучаемый получает собственное задание и выполняет его в соответствии с инструкциями. На этом этапе обучаемые работают в своих базах данных, где предварительно должны быть смоделированы ситуации, которые могут возникать в ходе их дальнейшей работы.

1.4 Состояние развития СALS-технологий в мировой экономике

Зарубежные CALS-проекты. В США работы по САLS-технологиям ведутся с 1985 г. в рамках Министерства обороны. Началом создания идеологии CALS можно считать разработку комплекса стандартов для описания процессов в ходе ЖЦ продукции. Основной прогресс был достигнут в вопросах информационной поддержки заказчика военной техники на этапах эксплуатации и сервисного обслуживания. Однако, учитывая высокий уровень автоматизации предприятий разработчиков и производителей наукоемкой продукции, вопросы информационной интеграции процессов в ходе ЖЦ изделия с использованием СALS-технологий стали решаться также в других отраслях промышленности.

По данным аналитиков, применение СALS-технологий позволяет в масштабах промышленности США сэкономить десятки миллиардов долларов в год, сократить сроки проведения всех работ на 15 ... 20 %. В связи с этим 1 100 представителей промышленности США В 1987 г. выступили с инициативой создания Американского промышленного управляющего комитета в области CALS (US ISG) для координации работ различных организаций США в области CALS.

В США различными аспектами СALS-технологий занимаются такие организации, как ASME (Атепсап Society of Mechanical Engineers), NIST (National Institute of Standards and Technology), ANSI (American National Standard Institute), ШЕЕ (Institute of Electrical and Electronic Engineers), EIA (Electronic Institute of Атепса), EPRI (E1ectric Power Research Institute). Проблемам информационных технологий вообще и СALS-технологий в частности большое внимание уделяют также государственные организации: ООО (Department ofDefense - Министерство обороны), ОоЕ (Department of Energy - Министерство энергетики), DoN (Department of Navy - Министерство военно-морского флота) и его подразделение NCCO (Navy CALS Coordination ОШсе), NASA и др.

Аналогичные комитеты в области CALS и соответственно САLS-проекты были созданы и развернуты в других странах. В настоящий момент в мире действуют более 25 национальных организаций (комитетов или советов) по развитию CALS, в том числе в Японии, Канаде, Великобритании, Германии, Швеции, Норвегии, Австралии и других странах.

Так, например, в Великобритании концепция CALS стала известна с 1988 г. В 1991 г. был сформирован Промышленный Совет Великобритании в области CALS (UKCIC). С 1993 г. Департамент торговли и промышленности Великобритании начал содействовать развитию CALS. В том же году было выпущено руководство по внедрению CALS. Свою задачу UKCIC видит в продвижении и поддержке наилучших методов реорганизации предпринимательской деятельности таким образом, чтобы компании Великобритании могли воспользоваться преимуществами электронного обмена информацией.

Самыми первыми предприятиями, начавшими применение CALS, являются аэрокосмический комплекс, военно-промышленный комплекс, крупные компании, в том числе нефтедобывающие и нефтеперерабатывающие. Организована Европейская Промышленная Группа в области CALS, созданы и разрабатываются национальные программы по CALS, а также отдельные проекты по CALS, такие как EPDEN, PROSTEP, PISTEP и др.

НАТО также уделяет значительное внимание вопросам CALS.

Ведомство по вопросам CALS в структуре НАТО создано в 1994 г. В рамках данного ведомства осуществляются исследования, охватывающие: технические стандарты, функциональные метамодели, сетевую инфраструктуру, анализ рентабельности, CIТIS, принципы электронной коммерции, право вые вопросы и контрактное право.

Внедрение CALS набирает темпы и в Тихоокеанском регионе.

Министерство промышленности и внешней торговли Японии реализует широкомасштабную программу разработки, испытаний и внедрения САLS-систем. Программа объединяет более 20 взаимосвязанных проектов в различных отраслях экономики, включая авиакосмическую, судостроительную, электронную, автомобилестроительную и др. При этом государственная поддержка полностью увязана с общей стратегией реализации новейших информационных технологий и нацелена на обеспечение конкурентоспособности пользовать идеи CALS, усовершенствованный опыт и новую технологию для производства миллионов отдельных узлов АПЛ с соблюдением одинаково высоких требований как по качеству, так и по совместимости друг с другом.

АПЛ «Морской волк» явилась первой полностью электронной разработкой. Проект содержал в электронном виде 2D-, 3D-проволочные и твердотельные модели, данные технических расчетов. Компьютеризированный процесс проектирования включал геометрические модели, разработанные не только Newport News, но и General Dynamic/E1ectric Boat Div., являющимся эксклюзивным подрядчиком В области данных разработок. Существенным образом повысился также уровень управления процессом проектирования, в результате чего бьти своевременно устранены многие конструкционные ошибки. С использованием САLS-подхода Newport News значительно сократил срок проектирования. Параллельное проектирование АПЛ базировал ось на использовании предельно большой 3D-твердотельной модели, заключающей в себе более 1,5 млн. узлов. Модель представляла собой одну единую «сущность», это позволяло всем участвующим в разработке проекта группам взаимодействовать с геометрической моделью одновременно. Поэтому технический анализ, планирование производства, монтаж узлов и другие процессы удавалось проводить параллельно.

Фирма Newport News также использовала САLS-подход при создании крупных авианосцев ВМФ США, каждый из которых обслуживается более 6 тыс. военнослужащими. До недавних пор период создания таких судов составлял 7 лет. Но с применением концепции CALS срок сокращается до 5,5 лет. Так, строительство авианосца «Теодор Рузвельт» бьто закончено на 18 мес. раньше с экономией 80 млн. долл. Это один из наглядных примеров реализации CALS, подтверждающий реальное улучшение процессов проектирования и строительства крупных объектов.

Самолетостроительные компании и авиалинии США также нашли пути внедрения САLS-систем для повышения информационной интеграции и снижения своих затрат. Один из крупнейших мировых производителей гражданских самолетов Boeing Commercial Airplane Group сумел добиться серьезных успехов в управлении составом своих изделий. Ранее компании приходилось хранить данные о более 3 млн. деталей для каждой из своих моделей с помощью 800 компьютерных систем. В результате такого положения совпадение спецификаций, подготовленных в разных системах, составляло не более 65 %. После внедрения РDМ-системы, позволившей собрать воедино все данные, точность совпадения была повышена до 99,7 %. Кроме этого, применение CALSсистем позволило сократить время проектирования и уменьшить количество технической документации. Например, ранее изменение размеров люка на грузовом самолете требовало 5000 ч рабочего времени и занимало до 6 мес. За счет применения PDMсистемы это время сокращено до 100 ч.

Используя перекрестные функциональные связи при трехмерном геометрическом моделировании, проектировщики Boeing отказались от полномасштабного моделирования главных сборочных единиц. Применение электронного описания изделий и электронной передачи данных непосредственно на производстве и поставщиками комплектующих помогло снизить число конструкционных изменений и ошибок, также позволило прорабатывать проект сверху вниз. Введение принципа обязательной компьютеризации происходит только после того, как технологические процессы целиком выверены, улучшены и в случае необходимости перепроектированы, а затем связаны воедино перекрестными функциональными связями. Одним из проявлений такой общей интеграции является помощь в сокращении количества технической документации, оказанная Boeing фирмой Computer Resources Internationa! (СЮ). Фирма CRI разработала программное обеспечение для преобразования формата данных по методологии Р+ фирмы DMR Group и три стандарта CALS ДЛЯ работы с текстом (SGML), с векторными (CGM) и с растровыми (ССIП) графическими данными. В фирме Boeing ожидают, что таким путем будет достигнуто существенное сокращение затрат времени на разработку технической документации.

Авиакомпания United Airlines является одним из покупателей продукции Boeing, применяющим интеллектуальную САLS-систему, которая обеспечивает расширенные возможности планирования и управления службой технической поддержки, снижение затрат на учет имеющихся в наличии запасных частей и уменьшение количества самолетов, недоступных ДЛЯ обслуживания в один и тот же момент времени. В то же время United Airlines развивает САLS-систему для децентрализации эксплуатационной службы и связывания воедино таких функций предприятия, как финансовая отчетность, инженерные расчеты, управление инвентаризацией и собственно производство.

Фирма Hughes Aircraft внедрила систему управления (систематизации) данными о своих изделиях, которая позволяет ее правительственным заказчикам и поставщикам комплектующих получать доступ ко всем данным о каждом изделии. Система управления данными об изделии Hughes основывается на правительственном стандарте интегрированной службы технической информации подрядчика (CIТIS), что для всех авторизованных пользователей системы означает возможность доступа к графическим и текстовым данным, а также к данным о моделях с помощью своих компьютеров. Программное обеспечение, которое осуществляет такой доступ, хранит данные в нейтральном СALS-формате.

Компания IBM за счет использования РDМ-системы в своей деятельности смогла на 70 % сократить время на про ведение изменений изделия и на 35 % повысить эффективность выбора покупных деталей. Кроме того, было достигнуто значительное сокращение использования дублирующих деталей, причем на каждый 1 % повышения эффективности выигрыш корпорации составляет более 200 млн. долл.