99. Понятие и средства информационной поддержки жизненного цикла изделия.
Для интеграции информационных процессов, используемых на различных этапах жизненного цикла продукции, была разработана так называемая CALS-идеология, реализованная позже в виде CALS-технологий. CALS (Continuous Acqusition and Life cycle Support) — совокупность базовых принципов, управленческих и информационных технологий, обеспечивающая поддержку жизненного цикла изделий (преимущественно машиностроительных) на всех его стадиях. CALS базируется на использовании интегрированной информационной среды (единого информационного пространства), в которой посредством электронного обмена данными реализуется взаимодействие всех участников жизненного цикла: заказчиков продукции (включая государственные учреждения и ведомства), разработчиков, производителей (поставщиков) продукции, эксплуатантов. Применение CALS-технологий позволяет обеспечивать повышение эффективности производства за счет:
- моделирования материальных, информационных и финансовых потоков, характеризующих процессы производства продукции, с целью выбора оптимального комплекса технологических процессов, обеспечивающих достижение заданных технико-экономических параметров продукции, выпуск которой планируется;
- интегрированной информационной системы сопровождения продукции на всех этапах ее жизненного цикла, обеспечивающей сведение к минимуму производственных издержек;
- системы информационного взаимодействия с субподрядчиками
- интегрированной информационной системы управления качеством продукции на всех этапах ее жизненного цикла;
- интегрированной информационной системы взаимодействия с потребителями продукции.
Русскоязычный аналог CALS - ИПИ (Информационная Поддержка жизненного цикла Изделий). ИПИ-технологии - управленческие технологии и технологии управления данными, к числу которых относятся:
1. управленческие технологии:
- технологии управления проектами и потоками работ;
- технологии планирования и управления ресурсами предприятия (производства);
- технологии менеджмента качества (управления качеством);
- технологии управления конфигурацией;
- технологии интегрированной логистической поддержки (ИЛП).
2. технологии управления данными:
- технологии управления данными об изделии;
- технологии управления данными о процессах;
- технологии управления данными о ресурсах и т.д.
К средствам, поддерживающих различные этапы ЖЦ и относящихся к блоку «Инструментарий» концептуальной модели, можно отнести все без исключения технические средства (компьютеры различных классов, локальные, корпоративные, региональные, отраслевые и даже глобальные вычислительные сети, любые технические средства передачи данных и т.д.).
Все программные продукты, используемые в ИПИ-технологиях, можно разделить на две большие группы:
1) программные продукты, используемые для создания и преобразования информации об изделиях, производственной среде и производственных процессах, применение которых не зависит от реализации ИПИ-технологий;
Это программные продукты, традиционно применяемые на предприятиях и предназначенные для автоматизации различных информационных и производственных процессов и процедур. К ним принадлежат следующие программные средства и системы:
подготовки текстовой и табличной документации различного назначения (текстовые редакторы, электронные таблицы и т.д. –офисные системы);
автоматизации инженерных расчетов и эскизного проектирования (САЕ-системы);
автоматизации конструирования и изготовления рабочей конструкторской документации (CAD-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 ЭЦП).
2) программные продукты, применение которых непосредственно связано с ИПИ-технологиями и требованиями соответствующих стандартов.
К ним принадлежат следующие программные средства и системы:
управления данными об изделии и его конфигурациями (PDM – системы),
управления проектами (Project Management),
управления потоками заданий при создании и изменении технической документации (системы WF – Work Flow); обеспечения ИЛП изделий на постпроизводственных стадиях ЖЦ (заказ и поставка запчастей и расходных материалов, управление процессами ТОиР, включая интерактивные электронные технические руководства к этим процессам и т.п.); функционального моделирования, анализа и реинжиниринга бизнес-процессов.
100. Структура и функции PDM-систем, требования к PDM-системам.
Для управления производством в подобных условиях разработано множество разнообразных систем автоматизации. Эффективность управления, не в последнюю очередь, зависит от достоверности и актуальности данных. А это значит, что эффективная работа предприятия невозможна без системы, объединяющей в себе результаты деятельности всех подразделений и связывающей все существующие на предприятии автоматизированные системы. Согласно мировому опыту использования систем автоматизации, в качестве такого интегрирующего звена должна выступать PDM-система (Product Data Management - управление данными об изделии). Цель PDM-системы – обеспечение полноты, целостности и актуальности информации об изделии и доступность ее всем участникам жизненного цикла изделия (ЖЦИ) в соответствии с имеющимися у них правами. Для достижения этой цели PDM-система должна выполнять следующие функции:
- взаимодействие с другими автоматизированными системами;
- управление различными нормативно-справочными разделами базы данных (БД), системами классификации и перечнями предметов;
- управление версиями изделий;
- управление вариантами состава изделия;
- управление конфигурацией изделия;
- управление характеристиками объектов БД;
- хранение различных документов (комплектов документов);
- управление изменениями;
- регистрация статусов (утверждений) документов и других информационных объектов с использованием ЭЦП;
- ведение организационной структуры и управление ролями сотрудников;
- управление технологическими данными;
- управление потоками работ (WorkFlow Management);
- управление описанием экземпляров и партий изделий;
- поиск объектов БД по различным критериям;
- управление разграничением доступа к объектам БД;
- генерация отчетов.
При организации совместной работы различных служб предприятия, использующих различные системы автоматизации, встает вопрос об их информационной совместимости. Для его решения PDM-система должна поддерживать нейтральную модель данных, пригодную для представления самых различных данных об изделии. В качестве такой модели в настоящее время выступает международный CALS-стандарт – ISO 10303 – STEP (ГОСТ Р ИСО 10303). Стандарт регламентирует логическую структуру БД, номенклатуру информационных объектов, хранимых в БД, их атрибуты и связи. Стандарт предусматривает способы взаимодействия с БД – с помощью текстового обменного файла STEP (ISO 10303-21) и через программный интерфейс SDAI (ISO 10303-22). Работу с текстовым обменным файлом STEP поддерживает большинство современных CAD/CAM систем. Отличительной особенностью стандарта STEP от аналогичных является наличие методики расширения информационной модели данных.
Обобщая опыт разработки и внедрения, различных PDM систем в различных отраслях промышленности можно выделить ряд критериев, которым должна соответствовать современная PDM система:
1. Модель данных соответствующая международным стандартам
- совместимость с другими системами автоматизации; - расширяемость информационной модели. Структура БД при необходимости может быть дополнена различными информационными объектами в соответствии с требованиями конкретного предприятия.
2. Поддержка стандартных способов обмена данными
- с помощью интерфейса доступа к данным;
- через обменный файл.
3. Поддержка механизмов параллельной работы
- разграничение доступа на уровне объектов;
- поддержка механизмов захвата информации для внесения изменений.
4. Распределенная архитектура
- использование распределенной СУБД;
- поддержка распределенных вычислений.
101. Структура международных и российских стандартов в ИПИ-области.
Целью ИПИ (CALS) является информационная интеграция всех процессов ЖЦ изделий, в том числе в рамках международного сотрудничества. Поэтому важную роль в решении этой проблемы играет применение международных стандартов. Международные и национальные CALS-стандарты определяют формат и содержание информационных моделей продукции, ее ЖЦ и производственной среды.
Стандарты первого поколения в основном регламентировали форматы данных, входит значительное количество стандартов и руководящих документов военного ведомства США (стандарты и документы MIL). Некоторые из этих стандартов оказались весьма полезными и (с модификациями) применяются по сей день. К их числу в первую очередь относится стандарт ISO 8879, введенный в действие еще в 1986г. Этот стандарт активно используется в целях создания, управления и распространения научной и технической информации в электронном виде. Поскольку в настоящее время многие заказы на поставки для нужд предприятий, курируемых правительством США, осуществляются через Интернет, большинство документов, проходящих через него, кодируются в HTML (Hypertext Markup Language – язык разметки, являющийся версией SGML). Консорциум WWW (W3С) при поддержке основных поставщиков программных продуктов, таких как Microsoft, Adobe, Netscape, продвигает XML (eXtensible Markup Language) – развитие SGML. Первым стал стандарт ISO 10303 STEP, предназначенный для описания в «нейтральном» формате модели продукции, затем стандарт ISO 13584 PLIB и др.
Стандарты второго поколения регламентируют уже не форматы, а структуры информационных моделей с использованием специально разработанных языков. Стандарт ISO 10303 STEP (Standard for the Exchange of Product model data) – один из первых в семействе специализированных CALS-стандартов – определяет «нейтральный» формат представления данных об изделии в виде информационной модели. Стандарт ISO 13584 Parts Library (PLIB). ISO 13584 PLIB – это серия международных стандартов для представления и обмена доступными для компьютерной интерпретации данными о поставляемых компонентах и комплектующих изделиях (узлах, деталях). Стандарт ISO 13584 PLIB включает семь разделов:
- общий обзор и основополагающие принципы;
- концептуальная модель библиотеки деталей;
- интегрированные ресурсы; логическая модель библиотеки поставщика;
- данные о поставщике; программный интерфейс к данным;
- методология структуризации классов (семейств) деталей.
Стандарт ISO 15531 MANDATE (Manufacturing Data for Exchange) регламентирует некоторые вопросы представления производственных данных. Областью стандартизации являются форма представления и методы использования информации о производстве и используемых производственных ресурсах, их характеристиках и ограничениях. Стандарт MANDATE, так же как и STEP, имеет сложную структуру и состоит из трех разделов:
- представление производственных данных для внешнего обмена;
- данные для управления использованием производственных ресурсов;
- данные для управления производственными потоками.
Каждый раздел в свою очередь состоит из нескольких томов.
102. Общая структура процесса внедрения ИПИ-технологий на предприятии.
Для реализации ИПИ-технологий с использованием PDM/PLM-системы и построения информационных моделей изделий необходимо реализовать определенную логику, учитывающую реально существующие ступени развития информационного пространства на конкретном предприятии. Процесс внедрения ИПИ технологий можно представить в виде последовательного прохождения следующих “ступеней”:
- организация сбора всей информации по изделию в системе электронного архива, пополняемого на всех стадиях жизненного цикла (ЖЦ);
- автоматизация процесса пополнения базы данных (БД) по изделию с применением механизмов электронного документооборота;
- создание единой среды проектирования для максимально возможной автоматизации процессов на стадии проектирования продукта; - организация управления информацией об изделии с использованием PDM-системы; - организация хранения ВСЕЙ информации об изделии и управления ею на ВСЕХ стадиях ЖЦ в рамках единой среды – PLM-системы,
создание единой информационной модели.
Электронный документооборот как ступень внедрения ИПИ–технологий: При практической реализации системы электронного документооборота, c точки зрения автоматизации управления административным документопотоком и документопотоком системы менеджмента качества, как правило, особых проблем не возникает. С другой стороны, невозможно, решив лишь задачи “традиционного” или “административного” документооборота, создать механизм накопления информации об изделии. С началом стадии проектирования жизненного цикла изделия в обязательном порядке должны учитываться документопотоки электронных документов, получаемых в процессе использования САПР и расчетных программных пакетов.
Поскольку система электронного документооборота предназначена для управления электронными документами, обратимся прежде всего к официальному определению этого понятия. Согласно ГОСТ 2.051–2006, электронный документ – это “документ, выполненный как структурированный набор данных, создаваемый программно-техническим средством”. Даже исходя из этого определения, следует то, что бытующие до сих пор понятия “файл AutoCAD”, “файл Excel” и подобные входят в категорию электронных документов. Таким образом, создание системы электронного документооборота как ступени внедрения ИПИ-технологий обеспечено достаточной нормативной базой.
103. Основные компоненты и схема ИЛП.
Современные наукоемкие изделия имеют длительный жизненный цикл (ЖЦ). Для таких изделий величина затрат на поддержку ЖЦ - один из важных потребительских параметров. Эти затраты складываются из затрат на разработку, производство, ввод изделия в действие, эксплуатацию, поддержание его в работоспособном состоянии и утилизацию по истечении срока службы. Для систем, имеющих срок использования 10-20 и более лет, затраты на постпроизводственных стадиях ЖЦ, связанные с поддержанием изделия в работоспособном состоянии (состоянии готовности к использованию, боевой готовности), могут быть равны или даже превышать затраты на приобретение. При этом первые со временем возрастают, а вторые убывают. Комплекс процессов и процедур, направленных на сокращение затрат на постпроизводственных стадиях ЖЦ, именуемых иногда «затратами на владение», объединяется понятием ИЛП – интегрированной логистической поддержки (IntegratedLogistic Support). Это понятие относится к числу базовых инвариантных понятий концепции и стратегии CALS (Continuous Acquisition and Life Cycle Support) или ИПИ (Информационная Поддержка жизненного цикла Изделий). Согласно стандарту DEF STAN 00-60 ИЛП сложного наукоемкого изделия состоит в реализации четырех основных процессов:
- анализ логистической поддержки (АЛП) изделия, проводимый на всех стадиях ЖЦ;
- планирование и управление процессами ТОиР (Техн-е Обслуж-е и Ремонт), проводимое на стадии проектирования и уточняемое в процессе производства и эксплуатации изделия;
- планирование и управление процессами материально-технического обеспечения (МТО) эксплуатации и ТОиР, проводимое на стадии проектирования и уточняемое в процессе производства и эксплуатации изделия;
- обеспечение персонала электронной эксплуатационной документацией (ЭЭД) и электронной ремонтной документацией (ЭРД) на изделие, проводимое на стадии проектирования и реализуемое в процессе производства конкретных экземпляров (партий) изделия.
В отечественной практике под другими названиями применяются процессы и процедуры, в известной степени аналогичные перечисленным выше. Так, например, в практике военно-морского флота (ВМФ) и строительства военных кораблей принято разрабатывать и реализовывать программы обеспечения надежности (ПОН) корабельной техники. Такие программы составляются как для корабля в целом, так и для его основных систем, агрегатов и узлов. По содержанию и составу решаемых задач ПОН близки к АЛП. В ГОСТ 28056 - 89 регламентированы требования к содержанию и оформлению программы ТОиР самолетов - документа, содержащего сведения и описания, относящиеся к планированию и организации процессов ТОиР и МТО. Реализующие современные информационные технологии - CALS-технологии - и базирующиеся на следующих фундаментальных принципах:
1) системная информационная поддержка ЖЦ изделия, направленная на сокращение стоимости ЖЦ;
2) информационная интеграция (создание и применение ИИС) за счет стандартизации информационного описания субъектов и объектов ЖЦ изделия;
3) разделение программ и данных на основе стандартизации структур данных и интерфейсов доступа к ним;
4) ориентация на готовые коммерческие программно-технические решения;
5) безбумажное представление информации, использование электронно-цифровой подписи.
В ходе реализации перечисленных выше основных процессов ИЛП между их участниками происходит интенсивный обмен данными через интегрированную информационную среду (ИИС). Основу ИИС составляет развитая система класса PDM, аккумулирующая все необходимые данные вокруг электронной структуры изделия.