Концепция CALS-технологий в сфере бытовых машин и приборов

Целостность данных в хранилище обеспечивается за счёт отображения в электронной модели изделия фактической взаимосвязи между какими-либо данными. Так, при наличии твердотельной модели детали или сборки значительная часть остальной информации (результаты анализа, технология производства, модель оснастки и т.п.) создаётся на её основе и связана с исходной моделью. В этом случае (например, в iMAN) существует возможность связать между собой хранящуюся в системе «мастер-геометрию» (т.е. эталонную твердотельную модель) с её свойствами. Причём при изменении эталонной модели происходит автоматическое обновление её свойств: результатов анализа, технологии производства, модели оснастки и т.д., а если это по каким-либо причинам невозможно, - оповещение соответствующих сотрудников о необходимости привести свойства модели в соответствие с изменениями.

Чтобы управлять доступом к данным в хранилище, PDM-система должна осуществлять авторизацию. Помимо процедур идентификации и аутентификации пользователя, входящего в систему, существуют два направления авторизации: по правам пользователей и по статусу данных. В первом случае каждому пользователю в зависимости от его статуса в ор-ганизации (главный конструктор, технолог, нормоконтролер) присваиваются определённые права, позволяющие выполнение определённых опе-раций над данными (просмотр, изменение, утверждение и т.п.). Кроме того, могут быть образованы группы пользователей, и права присваиваются целой группе. Во втором случае любым данным в хранилище придаётся некий статус, определяющий набор операций, которые можно над этими данными выполнить (например, только просмотр), а также пользователей и их группы, производящих операции. Обычно в системах применяется ком-бинация двух направлений.

Важным аспектом обеспечения доступа к данным являются возможности поиска нужной информации. PDM-система должна обеспечивать поиск как по значениям свойств хранимых объектов (например, изделий с заданными идентификаторами или характеристиками), так и по хранящимся в ней документам. В частности, для текстовых документов необходимо наличие полнотекстового поиска. Некоторые системы позволяют проводить его по расположению геометрических объектов в твердотельной модели изделия. Для визуализации и обработки данных в хранилище PDM-система может воспользоваться либо встроенными функциями (например, визуализация и редактирование конструкторского графа), либо внешними прикладными системами (например, САПР для просмотра и изменения геометрической модели изделия).

Управление процессами

Функции управления процессами в PDM-системе предназначены для контроля способов создания и изменения данных. Управление процессами касается поддержки процедур ЖЦ и их влияния на данные об изделии. Среди его функций можно выделить три основные группы:

Управление работой (рассматривают, что происходит с данными, когда кто-либо над ними работает).

Управление потоком работ (управляют передачей данных между людьми).

Протоколирование работы (отслеживают все события и действия, которые происходят при выполнении первых двух групп функций в течение всей истории проекта).

Управление работой

Любой сотрудник предприятия (например, конструктор) создаёт новую информацию в одной или нескольких прикладных системах (в данном случае - САПР). По сравнению с бумажным методом проектирования, применение САПР привело к серьёзным переменам в стиле работы конструктора. Раньше для изменения детали приходилось либо перечерчивать весь чертёж, либо тратить время на корректировку подлинника и последующее проведение изменений в копиях, что требовало значительных усилий. Сейчас изменить деталь в САПР можно парой щелчков мыши - и сразу будет получена совершенно новая модель.

Помимо очевидных преимуществ такой подход вызывает и определённые трудности, связанные с тем, что теперь конструктору легче создавать огромное количество слегка отличающихся друг от друга моделей. В результате его коллегам очень просто запутаться в целом ворохе файлов, потерять актуальную модель и историю её появления.

Чтобы этого не случилось, PDM-система должна тщательно отслеживать и брать под контроль все новые или изменённые объекты, как только они появляются. Основным методом здесь служит отслеживание их версий и управление ими. Например, в системе Windchill новая версия объекта, называемая «итерацией», создаётся автоматически при каждом его изменении (при этом старая итерация также остаётся в системе). В качестве обозначения итерации используется её порядковый номер (первая итерация - создание самого объекта - получает номер «1»). При этом подходе можно не только найти последнюю итерацию объекта, но и проследить историю его появления и, если необходимо, даже вернуться на несколько шагов назад при обнаружении ошибки. Ещё одна проблема, возникающая при совместной работе над проектом, изделия - обеспечение одновременного доступа к некоторому объекту сразу нескольких сотрудников предприятия. В традиционной бумажной среде проектирования, когда конструктору поручено провести изменение какой-либо части проекта, все необходимые для этого документы собираются в специальную папку. При этом обычно требуются не только исходный проект и задание на проведение изменения, но и множество других данных, документов и файлов для справки. Дело в том, что одни и те же сведения могут потребоваться при выполнении разных задач и, соответственно, быть востребованными сразу в нескольких папках (рис. 1.2).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1.2 Управление работой

PDM-система также поддерживает концепцию папок, которая, с одной стороны, моделирует бумажный подход и делает среду работы более привычной, а с другой - позволяет избежать многих проблем, характерных для бумажного документооборота.

Во-первых, при совместной работе над проектом необходимо исключить ситуации, когда сразу несколько сотрудников изменяют один и тот же объект или документ, так как это может привести к потере части данных. PDM-система решает эту проблему, позволяя одновременно изменять некоторый объект или документ лишь одному человеку. Это обеспечивается за счёт того, что процедура изменения объекта или документа в PDM-системе является формальной («check-in/check-out»). Перед тем как изменить документ, сотрудник обязан «взять его на редактирование», что блокирует объект или документ от изменения любым другим пользователем системы. Однако исходная версия данного объекта или документа остаётся доступной для чтения всем сотрудникам, имеющим на это право. По окончании изменения (или в случае отказа от него) служащий «возвращает» объект или документ с редактирования и, таким образом снимает блокировку.

Во-вторых, выполняющему некоторое задание иногда требуется привлечь других членов проектной команды для консультации. Например, конструктор, создающий проект детали, может проконсультироваться с технологом ещё до формальной передачи детали на разработку технологических процессов. PDM-система разрешает организовать одновременный просмотр объекта или документа сразу несколькими сотрудниками и обеспечивает их совместную работу над проектом.

В-третьих, совершенно недопустимо использование устаревших данных. Это может привести к искажению объекта или документа, присутствующего сразу в нескольких папках, одним из сотрудников. PDM-система оповещает заинтересованных лиц об изменении объекта или документа, а также немедленно предоставляет им обновлённую версию в их собственных папках.

Управление потоком работ

При разработке изделия требуется спроектировать многие тысячи деталей. Для каждой детали данные должны быть созданы, изменены, просмотрены, проверены и утверждены многими людьми и, возможно, не один раз. Типичный процесс создания детали: проектирование, проверка начальником, проверка по службам, нормоконтроль, утверждение. Более того, разные типы деталей могут потребовать различных методов разработки и типов сопровождающих их данных: для одних это - твердотельные модели, для других - схемы печатных плат и т.д. Но и это ещё не всё: модификация практически любых данных будет оказывать влияние на все связанные с ними. Таким образом, возникает потребность в постоянной взаимной проверке, модификации, перепроверке и т.п. В результате, для проекта в целом бывает очень сложно определить, кто чем должен заниматься в дальнейшем и, самое главное, какие данные должен для этого использовать.

В данной ситуации задачей PDM-системы является упорядочивание всего потока работ в проекте. С помощью заложенных в неё правил она проводит анализ и на его основе определяет, какому сотруднику какую работу поручить, а также предоставляет ему все нужные данные. Кроме того, в функции PDM-системы входит оповещение людей о назначении их на то или иное задание.

При передаче работы между сотрудниками, подразумевающей и передачу данных, PDM-система предполагает использование тех же самых папок. Для всех информационных процессов предприятия строится модель потока работ, т.е. модель движения папки с данными (рис. 1.3), называемая ещё маршрутом движения папки. Точки этого маршрута определяют состояния папки. Кроме того, должны быть заданы условия изменения состояния папки (условия перехода папки из одной точки в другую).

В общем случае одна папка обеспечивает одну задачу или работу в проекте по разработке изделия, который может содержать тысячи таких задач. Каждая папка имеет свой маршрут движения в системе, однако необходимо отслеживать и взаимосвязи между папками (задачами). Для управления потоком работ требуется возможность задавать взаимозависимости задач в соответствии со структурой проекта. Например, PDM-система задаёт ограничение, при котором проверяющий не может согласовывать сборку до того, как будут утверждены все входящие в неё компоненты.

Возвращаясь к состояниям папки, следует заметить, что от того как реализован способ задания состояний папки (задачи) в PDM-системе, зависит гибкость, предоставляемая участникам проекта. Наиболее строгие системы привязывают к каждому сотруднику или группе некоторое состояние данных: «инициированы», «представлены на рассмотрение», «проверены», «утверждены», «выпущены» и т.п. Таким образом, они не могут быть переданы от одного сотрудника или группы без изменения их состояния.

Другие системы позволяют присваивать состояния самой задаче, отделяя его от людей или групп, над ней работающих. Предположим, что конструктор, работающий над некоторой деталью, хочет посоветоваться с коллегами по поводу способа её проектирования. Поскольку эталонная модель и вся необходимая справочная информация содержатся в единой папке, существует возможность просто передать задачу другим сотрудникам без изменения состояния. Формальная процедура потока работ при этом не нарушается, так как право изменения детали и состояния папки не передаётся вместе с папкой, а остаётся у конструктора. Такой подход позволяет улучшить взаимодействие между участниками проектной команды. При передаче папок с данными и документами они сопровождаются инструкциями, заметками и комментариями.



Рис. 1.3. Пример потока работ

Таким образом, PDM-система скорее расширяет рабочую среду конструктора, а не ограничивает её. Другой вопрос, до какой степени можно позволить неформальную групповую работу над проектом, чтобы сохранять контроль над его стоимостью и сроками выполнения.

Результатом упорядочивания потока работ в проекте является повышение его прозрачности и управляемости. PDM-система даёт возможность отследить выполнение задач, оценить весь поток работ на наличие узких мест, определить причину задержки при выполнении проекта и т.д.

Протоколирование работы

PDM-системы должны не только поддерживать всеобъемлющую модель изделия, отражающую текущее состояние проекта, но и отслеживать и фиксировать историю развития через протоколирование состояний. Следовательно, системы могут быть ценным источником информации при проведении проверки и аудита организации, что является основным требованием сертификации международных стандартов качества продукции серии ISO 9000. Кроме того, запись работ важна при необходимости отката к определённой точке развития проекта (например, той, где была сделана ошибка), чтобы начать новую линию разработки.

PDM-системы по-разному протоколируют работу. Некоторые из них просто фиксируют изменения собственности данных. Таким образом можно проследить историю смены собственника, но не изменение самих данных. Другие системы хранят изменения с помощью серии моментальных снимков данных. Наконец, наиболее современные системы содержат архивные записи, похожие на двигающуюся картинку, так как они могут записывать изменения на любом заданном уровне, например, каждый раз, когда пользователь сохраняет файл в прикладной системе.

Управление структурой изделия

Состав изделия является, по сути, основной информацией для любой PDM-системы. Это скелет, вокруг которого строится остальная модель. К нему привязываются практически все данные. Для управления составом изделия PDM-система должна хранить информацию о входящих в него компонентах, а также об исполнениях и конфигурациях. Система поддерживает данные об отношениях между изделием и составляющими его сборками, а также между сборками всех уровней и деталями. Это позволяет пользователю организовать просмотр полной спецификации изделия, включая детали и документы, как для целого, так и для любой из выбранных сборок, а также даёт возможность редактирования его состава (обычно с применением графического интерфейса).

В качестве отношений между компонентами могут выступать не только их связь в изделии типа сборка/деталь, но и технологическая, финансовая, эксплуатационная, маркетинговая и иные отношения между компонентами изделия.

Кроме того, с их помощью можно получить информацию об альтернативных и заменяющих изделиях, а также указать связь между заготовкой и изделием, которое получается после выполнения производственных процессов. PDM-система позволяет оценить влияние изменений компонента изделия на другие части проекта либо путём выявления всех сборок, где он используется (функция «где используется»), либо поиском всех папок, содержащих ссылку на него (функция «кто ссылается»). Ещё одной важной функцией PDM-системы является управление конфигурацией изделия. Система должна уметь формировать различные варианты комплектации путём задания правил применяемости входящих в изделие компонентов (причём варианты комплектации могут иметь разный состав компонентов). Для лучшего управления конфигурацией этот процесс должен быть тесно интегрирован с управлением изменение изделия (т.е. с управлением процессами).

Классификация объектов и документов

Любой конструктор, которому поручено спроектировать новое изделие, мечтает не проектировать его с начала и до конца, а собрать из уже готовых компонентов (может быть, лишь слегка изменив их). При бумажном представлении информации этой мечте сильно мешало то, что для поиска подходящего компонента конструктору приходилось просматривать горы документации, и часто было проще спроектировать всё заново. PDM-система решает проблему, позволяя найти нужный компонент, просто задав правильные критерии поиска (например, найти болт из стали Ст-45 длиной 5 мм и т.п.).

Данный метод состоит в классификации хранящихся в PDM-системе компонентов изделия (в том числе стандартных деталей). При этом схожая информация (или информация о схожих объектах) группируется в классы, имена которых отражают суть объектов, причём классификация, реализованная в PDM-системе, может быть гораздо более гибкой, чем её бумажный аналог. В ней, возможно, используются атрибуты, выражающие важные свойства объектов, входящих в класс.

При попадании объектов в систему они должны быть отнесены к одному или более классам, структура которых отвечает нуждам конкретного предприятия. Классы группируются в сложные иерархические деревья или сети. Это, в свою очередь, позволяет организовать перечень компонентов в легко отслеживаемую иерархическую или сетевую структуру.

Чем больше деталей в выпускаемом изделии, тем выше потребность предприятия в классификации. Она значительно упрощает поиск изделий (или стандартных деталей), отвечающих определённым характеристикам, что приводит к увеличению в два раза числа повторно используемых деталей и, соответственно, снижению стоимости и сроков разработки продукта. Кроме того, с помощью функции классификации PDM-системы возможна организация автоматизированного присвоения обозначений вновь создаваемым компонентам.

Помимо компонентов изделия PDM-система позволяет классифицировать и другие хранящиеся в ней объекты, например, документы, содержащие данные об изделиях. Примерами их классов могут быть «чертежи», «трёхмерные модели», «технические публикации» и т.п. Каждый тип документа имеет свой набор атрибутов (номер, автор, дата, версия и т.п.).

Календарное планирование

Функции календарного планирования в PDM-системе аналогичны основным функциям специализированной системы календарного планирования. Они управляют структурой работ проекта по созданию изделия. Структура работ может быть сгенерирована на основе конструкторской структуры изделия. Кроме того, PDM-система должна предоставлять возможность определения взаимосвязей между различными задачами, распределения имеющихся ресурсов, а также отслеживания выполнения проекта в целом и его отдельных частей и выявления аномалий. В настоящее время в большинстве PDM-систем функции календарного планирования реализуются через интеграцию с какой-либо коммерческой системой календарного планирования.

Вспомогательные функции PDM-систем

Помимо перечисленных выше основных функций, PDM-системы обладают вспомогательными, которые обеспечивают их работу, взаимодействие с другими прикладными системами и пользователями, а также связь пользователей между собой. Вспомогательными функциями PDM-системы являются:

- коммуникационные функции. Они предназначены для облегчения общения между пользователями (например, электронная почта);

- функции транспортировки данных. Они перемещают данные (документы) из хранилища в прикладную систему (например, САПР) и обратно;

- функции трансляции данных. Они переводят хранящиеся в PDM-системе данные из одного формата в другой. Это может потребоваться при необходимости открыть с помощью прикладной системы файл, записанный в формате другой прикладной системы, либо чтобы перевести данные об изделии в стандартный формат типа STEP;

- функции обработки изображений. Они предназначены для управления изображениями, хранимыми в PDM-системе, доступа к ним и их просмотра. Отдельную нишу занимают функции визуализации трёхмерных моделей, спроектированных в какой-либо САПР. В большинстве так называемых «тяжёлых» систем, к которым относятся пакеты iMAN и Windchill, существует возможность создания цифрового макета всего изделия. Это очень полезно, когда проектирование ведётся несколькими организациями, применяющими различные САПР. При производстве цифрового макета PDM-система синтезирует целостную визуальную модель изделия из компонентов, представленных в форматах различных САПР;

- функции администрирования. Они управляют самой PDM-систе-мой, системой безопасности, редко меняющимися данными (например, структурой классификаторов), настройкой системы, мониторингом её функционирования и т.п.

Для просмотра и аннотирования изображений различных офисных и инженерных форматов (View & Redline) в качестве опции к PartY PLUS предлагается одна из версий программ семейства AutoVue компании Cimmetry Systems: базовая версия AutoVue (просмотр более 200 инженерных и офисных форматов), AutoVue PRO (с дополнительными возможностями аннотирования) или AutoVue SolidModel/ SolidModel PRO (с расширенной поддержкой отображения трёхмерных моделей и сборок). Базовая версия пакета AutoVue включает поддержку форматов DWG (вплоть до AutoCAD 2000), DXF, DGN, TIF (в том числе, многостраничный), BMP, PCX и офисных приложений (Microsoft Word, Microsoft Excel, Corel WordPerfect, Visio и др.) с корректным отображением русских шрифтов. AutoVue SolidModel дополнительно позволяет просматривать чертежи и трёхмерные модели, созданные практически во всех САПР, лидирующих на мировом рынке: САПА, Unigraphics, Pro/Engineer, SolidWorks, SolidEdge; поддерживает обменные форматы STEP, ACIS и т.д. Программы семейства AutoVue доступны на нескольких языках, в том числе и на русском. Применение средств просмотра и аннотирования изображений (вьюеров) значительно снижает суммарную стоимость системы в целом. Происходит это за счёт использования указанных компонентов на рабочих местах сотрудников, которым требуется только читать (утверждать, контролировать) и комментировать документы, а это большинство руководящего и контролирующего персонала.

Преимущества использования PDM-технологии

Основным преимуществом от использования PDM-системы на предприятии является сокращение времени разработки изделия, т.е. выхода изделия на рынок, и повышение его качества. Сокращение времени достигается, в первую очередь, за счёт повышения эффективности процесса проектирования изделия, которое характеризуется четырьмя аспектами:

Избавление конструктора от непроизводительных затрат своего времени, связанных с поиском, копированием и архивированием данных, что при работе с бумажными носителями составляет 25-30 % времени.

Улучшение взаимодействия между конструкторами, технологами и другими участниками разработки поддержки методики параллельного проектирования, что приводит к сокращению количества изменений изделия.

Значительное сокращение срока проведения изменения конструкции изделия или технологии его производства благодаря улучшению контроля за потоком работ в проекте.

Резкое увеличение доли заимствованных или слегка изменённых компонентов в изделии (до 80 %) за счёт предоставления возможности поиска детали с необходимыми характеристиками.

В настоящий момент в связи с использованием современных систем автоматизированного проектирования и подготовки производства низкое качество изделия в меньшей степени является следствием плохого проектирования, а в большей степени связано с низким качеством данных (неполнота, некорректность или неактуальность). PDM-система, предполагающая наличие единой целостной модели изделия и чётких способов доступа к хранящейся в ней информации, позволяет значительно улучшить качество данных об изделии и, соответственно, повысить качество самого изделия.

1.3.4. Основные положения о стандарте STEP

В прикладных протоколах широко используются типовые фрагменты информационных моделей, встречающиеся более чем в одном приложении. Эти фрагменты называют интегрированными общими и прикладными ресурсами.

Для управления этими ресурсами предназначен стандарт STEP.

Группа документов, включённых в тома стандартов STEP с номерами в диапазоне 11-19, предназначена для описания диалектов языка Express.

Группа стандартов STEP (тома с номерами 41-50), называемая «Интегрированные общие ресурсы», предназначена для описания общих для приложений ресурсов (частей моделей).

Тома с номерами 101-199 отведены для документов, относящихся к более специальным средствам, называемым интегрированными прикладными ресурсами.

Группа документов, включённых в тома с номерами, начинающимися с N=501, служит для описания данных о геометрических элементах и моделях некоторых конкретных типовых объектов и конструкций, часто используемых в ряде интегрированных ресурсов и прикладных протоколов. Например, описания геометрических объектов в виде поверхностей Безье или B-spline могут использоваться во многих прикладных протоколах. Поэтому подобные общие описания вынесены в группу прикладных компонентов.

Ниже приведены краткие сведения об основных протоколах STEP, описывающих интегрированные ресурсы и прикладные компоненты.

Протокол N=41: Fundamentals of product description and support; основы описания и поддержки изделий. В протоколе определяются такие понятия и группы сущностей, как продукт, представление формы (shape_representation), операция (action), контекст - аспект описания (application and product context), статус утверждения (approval), контракт, дата, типы документов, исполнители (организации и персоналии), единицы измерения длины, площади, массы, температуры и др.

Протокол N=42: Geometric and topological representation; представление геометрии и топологии. В стандарте определён ряд сущностей, их набор близок к набору, используемому в таком стандарте, как IGES. В частности, используются следующие понятия: положение координатной оси (axis_placement), модели кривых в форме B-spline (b_spline_curve) и Безье (bezier_curve), модели поверхности в форме B-spline (b_spline_surface), рационального B-spline (rational_b_spline_surface) и Безье (bezier_surface), точка в декартовых координатах (cartesian_point), преобразование декартовых координат (cartesian_transformation_operator_3d), геометрический аспект geometric_representation_context), полигональная поверхность (offset_surface), поверхность вращения (surface_of_revolution) и др.

Протокол N=43: Representation structures; представление структур. Средства описания аспектов документации, её атрибутов, составных частей и т.п.

Протокол N=44: Product structure configuration; конфигурация структуры изделий.

Протокол N=45: Materials; представлены свойства материалов.

Протокол N=46: Visual Presentation; визуализация. Стандарт построен на базе положений, ранее принятых в стандартах GKS (Graphic Kernel System) и PHIGS (Programmers Hierarchical Interactive Graphic System). Вводятся группы терминов, относящихся к представлению (presentation), визуализации (visualization), цвету и др.

Протокол N=47: Shape variation tolerance; допуски.

Протокол N=48: Form features; свойства форм.

Протокол N=49: Process structure and properties; структура процессов и свойства.

Протокол N=101: Draughting; определяются сущности, относящиеся к процедурам черчения.

Протокол N=104: Finite element analysis; анализ с помощью метода конечных элементов. Описание стандарта на языке Express состоит из нескольких схем. В одной из них задаются геометрические аспекты модели. В стандарте описываются следующие типы данных: система координат (декартова, цилиндрическая, сферическая); виды конечных элементов (объёмный, поверхностный 2D или 3D, участок 2D или 3D кривой), форма элемента (линейный, квадратичный, кубический); степень свободы; параметры и дескрипторы элементов, позиция элемента, свойства элементов (например, масса, момент инерции, жёсткость), материал и его свойства (плотность, эластичность, тепловое расширение), группа элементов и др. В другой схеме основное внимание уделено математическим представлениям. Например, здесь фигурируют такие сущности и типы данных, как тензоры; переменные, характеризующие напряжения; приложенные нагрузки; погрешности; шаги анализа и т.п.

Протокол N=105: Kinematics; кинематика.

Протокол N=106: Building construction core model; основная модель строительных конструкций.

Протокол N=107: Engineering analysis core ARM; ядро инженерного анализа.

Протокол N=501: Edge-based wireframe; каркасная модель на основе граней.

Протокол N=502: Shell-based wireframe; каркасная модель на основе оболочек.

Протокол N=503: (CD): Geometrically bounded 2D -wireframe; 2D каркасная модель с геометрически заданными границами.

Протокол N=504: Draughting annotation; чертёжные аннотации.

Протокол N=506: Draughting elements; чертёжные элементы.

Протокол N=507: Application interpreted construct: Geometrically bounded surface; геометрически ограниченные поверхности.

Протокол N=508: Application interpreted construct: Non-manifold surface; поверхности, описанные не в BREP-форме.

Протокол N=509: Application interpreted construct: Manifold surface; BREP-поверхности.

Протокол N=510: Geometrically bounded wireframe; геометрически ограниченная модель поверхности.

Протокол N=511: Topologically bounded surface; топологически ограниченная модель поверхности.

Протокол N=512: Faceted boundary representation; полигональное представление поверхностей деталей.

Протокол N=515: Constructive solid geometry; конструктивная геометрия.

Протокол N=11: Express language reference manual. Основное руководство по языку Express. Содержит также описания расширения Ехрress-C и графического варианта Express-G языка Express. Базовый язык приспособлен для описания и передачи статических свойств объектов приложений, т.е. параметров структур и ограничений. Поэтому Express-C включает средства описания динамических свойств объектов (добавлено описание событий и транзакций). Для наглядности представления языковых конструкций в Express предусмотрены графические средства изображения моделей, в качестве которых может использоваться специальное дополнение Express-G. Express-G - язык диаграмм, напоминающий язык описания информационных моделей в методике IDEFIX.

Протокол N = 12: Express-I Language Reference Manual. Express-I - расширение языка, предназначенное для описания отдельных экземпляров данных.

Разрабатываются дополнения, относящиеся к следующим диалектам языка.

Express-M: Mapping definition language; язык для описания соответствий между сущностями и атрибутами некоторых моделей, представленных в виде схем на языке Express. Например, этими схемами могут быть два разных прикладных протокола, имеющих частично общие данные, или две схемы одного приложения, но созданные разными лицами (при отсутствии соответствующего АР). Одна схема есть схема-источник, другая - целевая схема.

Целевых схем может быть несколько при одной схеме-источнике. Предложения Express-M транслируются на язык С, результирующая программа представляет собой совокупность обращений к функциям базы данных SDAI в STEP-среде. Другими словами, транслятор относится к системе SDAI (см. протокол ISO 10303- 22), a Express-M можно рассматривать как язык 4GL для обращений к функциям базы данных SDAI.

Express-X: промежуточный язык, аналогичный Express-M и используемый для описания соответствий между типами данных в заданной исходной Express-схеме и создаваемыми новыми её вариантами (views); в качестве views могут использоваться форматы с описанием того же множества сущностей, что и в Express-схеме, например формат IGES (описанию языка Express-X посвящён стандарт ISO 10303-14).

Express-P: язык диаграмм для представления процессов, методов и коммуникационных структур.

Express-V: язык, предназначенный для получения АRМ-представле-ний из AIM-моделей, другими словами, для описания процедур поиска экземпляров Express-объектов, отвечающих заданным условиям, и доступа к ним, например, при создании новых ARM. Эти создаваемые ARM-представления обычно не требуют столь всестороннего описания приложения, как в AIM, и потому могут быть существенно проще. В Express-V имеются: 1) схема-источник (AIM), обычно это прикладной протокол, например АР203; 2) схема-цель, задающая сущности, которые должны быть в создаваемой частной модели; 3) схема отображения нужных сущностей из источника в цель. На языке Express-V описываются условия (в виде клозов WHEN) такого отображения, берётся подходящая уже существующая AIM, как источник, все совпадающие объекты переводятся в ARM, далее описываются оригинальные объекты. Дополнительной возможностью реализаций Express-V является обратное отображение специфики создаваемой ARM в исходную AIM в целях развития прикладных протоколов.

Для возможности применения языка Express должны быть разработаны методы реализации, которые могут быть представлены средствами файлового взаимодействия, построением баз данных, интерфейсом с языками программирования.

1.4 Возможности, проблемы, цели и задачи информационной интегрированной поддержки ЖЦ бытовых машин и приборов в аспекте CALS-технологий

По мнению зарубежных специалистов, несмотря на расширение использования CALS за последние несколько лет, её рыночный потенциал, как средство повышения конкурентоспособности компаний во всём мире, остаётся не реализованным. Частично это происходит от того, что множество людей, работающих на государственных или коммерческих предприятиях, не связанных с военно-промышленным комплексом, полагают, что CALS применяются только при создании и эксплуатации вооружений [10]. Для широкого признания необходимо изменить этот «военный облик» и представить её в виде проверенной бизнес-модели, характеризующей её как универсальное средство повышения конкурентоспособности в различных отраслях промышленности.

Что касается перспектив распространения и развития CALS в России, то необходимо отметить два фактора, которые могут оказать решающее воздействие на ход этого процесса:

- в России внедрение CALS стало чрезвычайно актуальной задачей именно сейчас, когда российские предприятия выходят на внешние рынки и пытаются закрепиться на них, что невозможно без обеспечения соответствующей конкурентоспособности отечественных товаров;

- в нашей стране существует развитая система стандартов, регламентирующих отдельные аспекты CALS (например, организацию технического обслуживания и ремонта), хотя и несколько иначе, чем за рубежом. Это позволяет уже в настоящее время вести работу по комплексной стандартизации всех аспектов CALS с приведением наших стандартов к международным нормам там, где это необходимо.

Отмеченные выше возможность и необходимость расширения областей использования CALS-технологий присущи и бытовым машинам и приборам (БМП) при её проектировании, производстве, реализации, техническом обслуживании, ремонте и эксплуатации.

Постараемся обосновать такую предпосылку на основе уже успешно реализуемых тенденций развития CALS-технологий.

Напомним, что в дословном переводе аббревиатура CALS означает «непрерывность поставок продукции и поддержки её жизненного цикла». «Непрерывность поставок» требует и подразумевает оптимизацию процессов взаимодействия «заказчика и поставщика» в ходе разработки, проектирования и производства сложной продукции, срок жизни которой, с учётом различных модернизаций, составляет десятки лет. Для обеспечения эффективности, а также сокращения затрат средств и времени, процесс взаимодействия заказчика и поставщика должен быть действительно непрерывным.

Вторая часть определения CALS - «поддержка жизненного цикла» - заключается в оптимизации процессов обслуживания, ремонта, снабжения запасными частями и модернизации. Поскольку затраты на поддержку сложного наукоёмкого изделия в работоспособном состоянии часто равны или превышают затраты на его приобретение, принципиальное сокращение «стоимости владения» обеспечивается инвестициями в создание системы поддержки жизненного цикла.

Как было отмечено ранее, общими мотивами использования участниками ЖЦ изделий потенциальных преимуществ CALS-технологий являются: критичность времени, требующегося для создания изделия и организация его продажи; необходимость повышения качества процессов проектирования и производства; конкуренция на рынке эксплуатационного обслуживания; потребность в снижении затрат (прямые капитальные; оплата труда в производстве, в подразделениях логистики и т.д.).

Особую роль в этой мотивации продолжают играть информационные технологии, развитие которых можно проследить, например, в коммерческой области, в процессах проектирования производства изделий, в процессах эксплуатации изделий.

Исходя из приведённых выше рассуждений, можно утверждать, что прежде всего CALS-технологии приводят к пересмотру путей ведения бизнеса, использованию программных средств, поддерживающих международные стандарты, многие из которых уже широко применяются, более эффективному использованию информации, новым методам сотрудничества между предприятиями-партнёрами.

Областями применения CALS принято считать: совершенствование деятельности в области разнородных процессов, происходящих на всех этапах жизненного цикла продукции; управление цепными поставками в течение всего жизненного цикла продукции (от создания концепции изделия до его утилизации); электронная интеграция организаций (предприятий), участвующих в этих процессах на различных этапах жизненного цикла продукции; управление поддержкой жизненного цикла продукции.

В последние годы в России в сфере БМП наметились и сохраняются устойчивыми такие тенденции: интеграция зарубежных и отечественных её производителей (совместные предприятия); интенсивное расширение на отечественном рынке типов, моделей БМП; усиление конкуренции в сфере производства, торговли БМП; необходимость в организационно-техниче-ской и технологической помощи сервисным центрам со стороны производителей БМП; необходимость в современном и качественном мониторинге её качества с учётом его оценки со стороны потребителя (критичность времени).

Очевидно, что учёт этих тенденций и эффективность их разрешения в полной мере возможны в условиях единого интегрированного, информационного пространства.

Разумеется, структура, степень информатизации, логистическая поддержка, состав участников, интегрируемых в это пространство, должны быть несколько иными, нежели в сфере наукоёмких сложных технических изделий. Однако и в сфере БМП в это пространство должны объединяться проектные организации и производители БМП, фирмы торговли и сервисного технического обслуживания, потребители БМП, а также и образовательные, научные организации.

ГЛАВА 2. ИНТЕГРИРОВАННАЯ ЛОГИСТИЧЕСКАЯ ПОДДЕРЖКА ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА БЫТОВЫХ МАШИН И ПРИБОРОВ

2.1 Общие положения об интегрированной логистической поддержке жизненного цикла изделий

Растущая сложность задач управления, которые приходится решать в производственных системах, обусловливает повышение интереса к логистике и логистическим системам. Традиционно логистику связывали прежде всего с процедурами снабжения, сбыта продукции, управления складским хозяйством. Обычно придерживаются определения логистики, подобного приведённому: «Логистика - наука об организации совместной деятельности менеджеров различных подразделений предприятия, а также группы предприятий по эффективному продвижению продукции по цепи “закупки сырья - производство продукции - сбыт - распределение” на основе интеграции и координации операций, процедур и функций, выполненных в рамках данного процесса с целью минимизации общих затрат ресурсов». В рамках этого определения понятие логистической системы больше всего подходит к подсистемам «Логистика» в составе АСУП.

Однако содержание логистики иногда трактуется шире. Так, на Международном конгрессе по логистике ещё в 1974 г. было предложено следующее определение: логистика - наука о планировании, управлении и контроле за движением материальных, информационных и финансовых ресурсов в различных системах.

Если принять это определение, то можно было бы сохранить прежнюю трактовку аббревиатуры CALS - компьютеризированная логистическая поддержка жизненного цикла изделий. Однако многие придерживаются традиционной трактовки, связывая логистику прежде всего с потоками материалов и продуктов (поставками, сбытом, транспортировкой и т.п.), поэтому принято, что CALS - это непрерывное сопровождение и информационная поддержка продукции на всех этапах её жизненного цикла.

В информационных системах управляют информационными ресурсами и применительно к таким системам часто используют термин «информационная логистика». Под информационной логистикой понимают организацию и использование систем информационного обеспечения производственно-хозяйственных процессов на предприятии. То есть объектом информационной логистики являются информационные потоки, сопровождающие материальные потоки. Информационная логистика базируется на системном подходе, который охватывает все виды деятельности, связанные с планированием и управлением процессами, нацеленными на обеспечение предприятия релевантной информацией.

Интегрированная логистическая поддержка (ИЛП) сложного изделия состоит в реализации четырёх основных процессов:

- логистический анализ (ЛА) изделия (Logistic Support Analysis), проводимый на всех стадиях ЖЦ;

- планирование процессов технического обслуживания и ремонта (ТОиР) изделия (Maintenance and Repair Planning), проводимое на стадии проектирования и уточняемое в процессе производства и эксплуатации изделия;

- интегрированное планирование процедур поддержки материально-технического обеспечения (МТО) процессов эксплуатации, обслуживания и ремонта изделия (Integrated Supply Support Procedures Planning), 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 (Electronic Maintenance Documentation, Electronic Repair Documentation), проводимое на стадии проектирования и реализуемое в процессе производства конкретных экземпляров (партий) изделия.

Управление данными требуется в процессах проектирования, производства, эксплуатации изделий с целью минимизации издержек, имеющих место в первую очередь на этапе эксплуатации. Собственно минимизация может быть обеспечена должным учётом логистических требований на этапах проектирования и изготовления изделий.

Главными задачами ИЛП являются:

- определение функций и моделей средств поддержки изделий на этапе их эксплуатации;

- разработка этих средств;

- расчёт надежности и длительности безотказной работы изделий;

- определение состава и объёма запасных частей;

- упаковка и транспортировка изделий;

- документирование;

- расчёт затрат;

- обучение персонала.

Уже на этапе проектирования прогнозируются затраты и определяются ресурсы, требуемые для поддержания изделия в нужном состоянии, создаются базы данных, необходимые для отслеживания нужных параметров в ходе жизненного цикла изделия, разрабатывается электронная техническая документация, используемая при закупке, поставке, вводе в действие, при эксплуатации, сервисном обслуживании и ремонте изделия, планируются потребности в средствах технического обслуживания. В дальнейшем база данных ИЛП становится доступной заказчикам и покупателям, в системах ИЛП контролируются процессы поставки изделий, формирования и исполнения заявок и т.п.

Характерные особенности ИЛП показаны на рисунке 2.1.

Из него следует, во-первых, параллельность (совмещённость) проектирования основного изделия и средств его обслуживания, во-вторых, доступность созданной базы данных (БД) ИЛП службам эксплуатации, в-третьих, обязательность процедур обучения персонала, для чего в системе логистической поддержки (т.е. в системе CALS) должны быть предусмотрены средства создания интерактивных учебных пособий и технических руководств наряду с другой проектной и эксплуатационной документацией.

Рис. 2.1 Совмещение процедур разработки изделия и средств его обслуживания

Пригодность к осуществлению поддержки эксплуатации (supportability) - степень соответствия конструктивных характеристик изделия и интегрированной логистической системы поддержки его эксплуатации требованию постоянной готовности изделия к работе или приведения его в готовность за приемлемое время. Обеспечение наилучшей пригодности изделия к поддержке эксплуатации требует оказания определённого влияния: на конструкцию изделия и на структуру интегрированной логистической системы, включая взаимоотношения между её участниками.

В процессе проектирования изделия необходимо каждый новый вариант конструкции оценивать на пригодность к поддержке эксплуатации, для чего следует использовать специальную методику. При этом выявляются ключевые элементы конструкции.

Структура интегрированной логистической системы также подвергается анализу на соответствие требованию обеспечения наилучшей поддержки эксплуатации, но в этом случае, как правило, невозможно выработать оптимальную структуру раз и навсегда. Так, например, может меняться состав поставщиков запчастей и материалов. Главное для ИЛП - способность к быстрой перестройке с сохранением приемлемого уровня поддержки и стоимости эксплуатации изделия. Для этого необходимо заранее проработать несколько альтернативных вариантов всех элементов логистических цепей и выявить среди них «критические» безальтернативные.

2.2 Интегрированная логистическая поддержка как метод оптимизации эффективности жизненного цикла изделия

Важной задачей CALS-технологий является поддержка единого информационного пространства жизненного цикла не только в процессе разработки, но и при продаже, внедрении, эксплуатации и утилизации продукции.

В разделе 2.1 было показано, что для правильной организации эксплуатации изделий или потребления услуг используются методы науки, именуемой «логистика». Принято говорить о «логистической» или материально-технической поддержке послепродажного периода жизненного цикла продукции. Собственно и саму аббревиатуру CALS в последние годы обычно расшифровывают как непрерывная поддержка материально-технического обеспечения и жизненного цикла продукции.

Логистику можно рассматривать в качестве способа оптимизации движения критериальных и информационных ресурсов в пространстве и во времени. В зависимости от стоящих задач, её применяют как внутри одной компании, так и между различными компаниями, а также для работы с потребителем. Упрощённая формула логистики: нужный товар в необходимом количестве необходимого качества в нужное время, в нужное место с минимальными затратами.

В течение последнего десятилетия прошлого века в логистической науке произошёл постепенный переход от частных концепций - производственная, транспортная логистика и т.д. - к «интегрированной логистике».

На уровне предприятия она предполагает объединение усилий в сквозном правлении материальными, информационными и прочими потоками всех участников полной логистической цепи предприятия: «закупки - производство - распределение - продажи - сервис». Предусматриваются три уровня её внедрения:

Низший уровень - отдельные операции понимаются как логистические, и ими управляют с точки зрения оптимизации по какому-либо критерию. Чаще всего в качестве такого критерия выступает минимизация производственных издержек.

Средний уровень - наилучшее управление отдельными функциями или какими-то видами деятельности предприятия с точки зрения конечных целей. Создание локальных логистических систем в подразделениях или группах подразделений предприятия.

Высший уровень - образование интегрированной логистической системы предприятия в целом.

Следует, однако, оговориться, что под «логистической системой» подразумевается любой бизнес, куда мы внедряем логистику с целью сделать его более мобильным и эффективным. Будем различать «логистическую систему» и «логистическую цепь». Логистическая цепь - это множество всех физических, юридических лиц (производителей, дистрибьюторов, складов общего пользования и т.д.), осуществляющих, в том числе и с добавочной стоимостью, логистические операции.

На уровне кооперации предприятий или отрасли промышленности интегрированная логистика предусматривает функциональную интеграцию логистических систем-участников логистической цепи в форме создания интегрированной логистической системы (ИЛС) с общим управлением.

Главное преимущество ИЛС заключается в предотвращении неоправданных потерь времени и ресурсов в процессе организации взаимодействия участников при единой системе управления. Однако, будучи единой, эта система управления может, тем не менее, быть и децентрализованной, т.е. иметь несколько ключевых управляющих узлов. В интегрированной логистической системе возможности для маневра ресурсами существенно шире, чем на отдельном предприятии с его сложившейся структурой и производственными мощностями. В частности, ключевые управляющие элементы могут определять конфигурацию всей системы.

Потребность в создании интегрированной системы поддержки жизненного цикла изделия и систематизации информационного взаимодействия компонентов такой системы приводят к необходимости создания интегрированной информационной поддержки (ИИП).

В основе ИИП лежит использование открытых архитектур, международных стандартов, совместное использование информационных данных и апробированных программно-технических средств.

В таблице принципиально показано, как данные об изделии, выполняемых процессах и используемых ресурсах совместно применяются на соответствующих стадиях жизненного цикла.

В сложных долговременных проектах ИИП обеспечивает возможность взаимодействия проектных организаций и производственных предприятий, поставщиков, организаций сервиса и конечного потребителя на всех стадиях ЖЦ.

Таблица. Использование данных об изделии, процессах и ресурсах, применяемых на этапах жизненного цикла изделий

Субъекты ЖЦ изделия	Стадии ЖЦ изделия
	Маркетинг	Проектирование и разработка продукции: планирование и разработка производственных процессов	Закупки, производство, контроль и проведение испытаний	Упаковка и хранение	Реализация продукции	Эксплуатация и техническое обслуживание
Заказчик	ИП
Разработчик	ИП	ИПР	ИП	ИП	ИП	ИПР
Производитель		ИПР	ИПР	ИПР
Дистрибьютор					ИПР
Потребитель						ИПР
Поставщик		ИПР	ИПР	ИПР	ИПР
Сервисные организации						ИПР
Примечание. И - данные об изделии; П - данные о процессах; Р - данные об используемых ресурсах

Данный подход характеризуется следующими принципиальными особенностями:

- в отличие от компьютерной автоматизации и интеграции отдельных процессов, например в производстве, решаются задачи информационной интеграции всех процессов ЖЦ;

- решаемые задачи выходят за границы отдельного предприятия, участники информационного взаимодействия могут быть территориально удалены друг от друга, располагаться в разных городах и даже странах;

- совместно используемая информация очень разнородна: это маркетинговые, конструкторско-технологические, производственные данные, коммерческая и юридическая информация и т.д. Для её совместного использования способы, технологии представления и корректной интерпретации данных должны быть стандартизованы;

- основной средой передачи данных является глобальная сеть Интернет.

В рамках ИЛС осуществляется управление следующими аспектами поддержки эксплуатации изделия:

- планирование обслуживания изделия (Maintenance planning);

- поддержка снабжения ресурсами (Supply support);

- оборудование для поддержки эксплуатации и тестирования изделия (Support and Test equipment);

- обеспечение надёжности и ремонтопригодности (Reliability and Maintainability;

- вспомогательное оборудованием (Facilities);

- выработка требований к обслуживающему персоналу (Manpower and Human factors);