Концепция и стратегия CALS

Современная эпоха развития интеграции производственных данных во всем мире проходит под эгидой CALS-технологий—новой концепции развития произ­водственной и коммерческой информатики.

Термин CALS появился в 1985 г. в оборонном комплексе США как аббреви­атура интегрированной системы информационной поддержки процессов заказа, поставки, обслуживания, эксплуатации и ремонта средств вооружений и воен­ной техники. Речь шла о стандартизации электронного представления и обмена технической и коммерческой информацией, позволяющей упорядочить и уско­рить соответствующие процессы в федеральных структурах и вооруженных силах и сократить затраты, связанные с этим сложным информационным взаи­модействием.

По сути, CALS — это протокол цифровой передачи данных, обеспечивающий стандартные механизмы их доставки и текущего инжиниринга для проектирова­ния сложных технических объектов. При этом в качестве форматов данных в CALS используют специальные стандарты, например, IGES и STEP. В CALS входят также стандарты электронного обмена данными, электронной технической доку­ментации и руководства для усовершенствования процессов.

Цель CALS формулируется достаточно просто: производитель обязан по­ставлять, предположим ВМС США, боевой корабль в комплекте не с эшелоном бумажной эксплуатационно-конструкторской документации (и вагонами томов изменений к ней), а с актуальной трехмерной электронной моделью. На основе
этой модели должна существовать возможность получения всех необходимых в процессе эксплуатации данных как о самом корабле, его конструктивных и такти­ко-технических характеристиках, так и обо всех предписанных регламентом про­филактических работах. И такой подход должен быть к любому сложному техни­ческому объекту.

За прошедшие годы понятие CALS существенно расширилось и перестало быть прерогативой военного комплекса. Оказалось, что задачи совместного ис­пользования электронной информации и обмена ею в части данных о составе и структуре изделий, геометрических моделей, чертежей, технических руководств, описаний процессов, данных, касающихся материально-технического обеспечения, технологии информационной поддержки процессов эксплуатации сложной техни­ки, не менее актуальны и в других отраслях, связанных с наукоемкой машинно-технической продукцией.

В России в последнее время устоялась следующая русскоязычная интерпре­тация термина CALS — информационная поддержка жизненного цикла изделий (ИПИ). Однако чаще всего этот русскоязычный термин используется, когда речь идет о средствах реализации (методах, технологиях, стандартах и т. д.) концепции и стратегии CALS. Подчеркивая, в общем случае, идентичность этих терминов, авторы пишут «CALS», когда говорят о концептуальных и стратегических вопро­сах информационной поддержки ЖЦ изделий, а «ИПИ» используется, если речь идет о средствах реализации этой информационной поддержки (ИПИ-методы, ИПИ-технологии, ИПИ-стандарты и т. д.).

В рамках международного комитета по стандартизации (ISO) были разработаны несколько десятков стандартов, закрепляющих накопленный в мире опыт ведения производственной деятельности с использованием электронного обмена данными.

В настоящее время работа многих крупных корпораций, разрабатываю­щих и производящих наукоемкую продукцию (авиакосмическая и автомобиль­ная промышленности, судостроение) базируется на этих стандартах. Факти­чески понятие CALS получило новое звучание — сегодня это концепция орга­низации и интегрированной информационной поддержки ЖЦ изделия, осно­ванная на безбумажном обмене данными и стандартизации представления дан­ных на каждом этапе ЖЦ.

Концепция и стандарты CALS определяют набор правил и регламентов, в соответствии с которыми строится взаимодействие субъектов в процессах проек­тирования, производства, испытаний, эксплуатации, сервиса и т. д.

В отличие от бумажного и простейших форм электронного документообо­рота, основанного на электронных образах бумажных документов, в рамках CALS речь идет об использовании интегрированных информационных моде­лей (баз данных) продукции и процессов. Здесь на практике реализуются со­ответствующие информационные технологии (CALS-технологий) и норматив­ные базы (стандарты).

Целью применения CALS как концепции организации и информационной под­держки бизнес-деятельности является повышение эффективности процессов раз­работки, производства, послепродажного сервиса, эксплуатации изделий за счет:

12
13

УПРАВЛЕНИЕ ЖИЗНЕННЫМ ЦИКЛОМ ПРОДУКЦИИ
Глам 1. ОСНОВЫ ИНФОРМАЦИОННОЙ ИНТЕГРАЦИИ..

V ускорения процессов исследования и разработки продукции;

^ сокращения издержек при производстве и эксплуатации продукции;

^ придания изделию новых свойств и повышения уровня сервиса в процес­сах его эксплуатации и технического обслуживания.

Таким образом, CALS необходимо рассматривать как инструмент повышения эффективности бизнеса, конкурентоспособности и привлекательности продукции.

Применение CALS активно развивается, прежде всего, в разработке и про­изводстве сложной наукоемкой продукции, создаваемой интегрированными про­мышленными структурами, включающими в себя НИИ, КБ, основных подряд­чиков, субподрядчиков, поставщиков готовой продукции, потребителей, пред­приятия технического обслуживания, ремонта и утилизации. Развитие концеп­ции CALS обусловило появление новой организационной формы выполнения крупных проектов — «виртуального предприятия» — объединения на контрак­тной основе фирм, участвующих в процессах поддержки ЖЦ изделия и действу­ющих на основе общей системы стандартов информационного взаимодействия. В рамках «виртуальных предприятий» реализуются совместные проекты по раз­работке, производству, сбыту и обеспечению сервисного обслуживания раз­личных видов наукоемких товаров.

CALS-технологии позволяют эффективно, в едином ключе решать проблемы обеспечения качества продукции, поскольку электронное описание процессов разработки, производства, монтажа и т.д. полностью соответствует международ­ным стандартам ISO серии 9000.

В настоящее время целый ряд отечественных предприятий в рамках междуна­родного сотрудничества, в частности при продаже сложных наукоемких изделий, и лицензий на их производство, уже столкнулись с требованиями соблюдения стан­дартов CALS в электронной форме технической документации, а также в средствах компьютерной информационной поддержки процессов технического обслужива­ния, материально-технического обеспечения, заказа запасных частей и ремонта.

Аналогичные проблемы возникают при электронном взаимодействии и со­вместном использовании конструкторской, производственной и коммерческой информации в электронной форме. Таким образом, практическое применение CALS-технологий является чрезвычайно актуальной задачей. Новизна концепции CALS заключается в следующем:

1. Широта охвата и системность подхода (речь идет не только о производстве
или проектировании, но и о поддержке всех процессов в жизненном цикле
— от замысла до утилизации продукта).

2. При расширении использования компьютерных технологий на повестку
дня выходят проблемы информационной интеграции автоматизированных
систем.

3. Интеграция достигается путем стандартизации представления информации
(или результатов) в процессах проектирования, материально-технического
снабжения, производства, ремонта, послепродажного сервиса и т. д. Это
обеспечивает оперативную передачу функций одного подрядчика друго­
му, который, в свою очередь, может воспользоваться результатами уже

14

проделанной работы. Такая возможность особенно важна для изделий, имеющих длительный ЖЦ, когда необходимо поддержать преемственность информационной поддержки продукции независимо от складывающейся рыночной или политической ситуации.

4. Эффективный бизнес в данный момент имеет явную тенденцию к геогра­фической распределенное™. В случае изменения состава участников — смены поставщиков или исполнителей—обеспечиваются преемственность и сохранность уже полученных результатов (моделей, расчетов, докумен­тации, баз данных).

Основные преимущества применения CALS:

> сокращение времени выхода изделия на рынок (сокращение временных
издержек);

> сокращение стоимости ЖЦ (сокращение материальных издержек);

> повышение качества изделия.

Главными проблемами, мешающими эффективному управлению информаци­ей об изделии, являются огромное количество информации («информационный хаос») и коммуникационные барьеры между участниками ЖЦ изделия.

Пути их решения заложены в стратегии CALS. Стратегией CALS является создание единого информационного пространства (ЕИП) для всех участников ЖЦ изделия, включая потребителя.

Преодоление информационного хаоса и коммуникационных барьеров между участниками ЖЦ изделия приведет к улучшению взаимодействия между ними и повышению эффективности процессов ЖЦ. Результатом станет снижение времен­ных и материальных издержек и возрастание удовлетворения потребностей заказ­чика, а это, в свою очередь, неизбежно повысит конкурентоспособность изделия.

В основе ЕИП лежит использование открытых архитектур, международных стандартов, совместных хранилищ данных и апробированных программно-техни­ческих средств. ЕИП обеспечивает совместную работу проектных организаций, производственных предприятий, поставщиков, организаций сервиса и конечного потребителя на всех стадиях ЖЦ.

Стратегия CALS предусматривает двухэтапный переход к ЕИП:

1. Автоматизация отдельных процессов (или этапов) ЖЦ изделия и пред­
ставление данных на них в электронном виде в соответствии с требования­
ми ЕИП. Предполагается, что на этом этапе обмен данными между исход­
ными системами осуществляется отдельными файлами (электронными до­
кументами) на магнитных носителях либо по сетям.

2. Интеграция автоматизированных процессов и относящихся к ним данных,
уже представленных в электронном виде, в рамках ЕИП. Здесь взаимодей­
ствие осуществляется с помощью программных средств в режиме реаль­
ного времени, параллельная работа исполнителей организуется через еди­
ную компьютерную среду.

ИПИ-технологии представляют собой набор методов реализации стратегии CALS (то есть набор методов создания ЕИП) и достижения целей, заложенных в концепцию CALS. Всего можно выделить три группы ИПИ-технологий:

15

УПРАВЛЕНИЕ ЖИЗНЕННЫМ ЦИКЛОМ ПРОДУКЦИИ
Глава 1. ОСНОВЫ ИНФОРМАЦИОННОЙ ИНТЕГРАЦИИ-.

1. Технологии представления данных об изделии в электронном виде (пер­
вый этап создания ЕИП).

2. Технологии интеграции данных об изделии в рамках ЕИП (второй этап
создания ЕИП).

3. Технологии реинжиниринга бизнес-процессов. Они применяются для из­
менения структуры процессов ЖЦ. Эти технологии достаточно хорошо
известны и активно используются в реальных проектах. В данной работе
авторы на них останавливаться не будут.

1.3.2. ИПИ-технологии Технологии представления данных

Технологии представления данных являются набором методов, языков и мо­делей для представления в электронном виде информации об изделии, относящей­ся к отдельным процессам его ЖЦ.

Предметная область — это неструктурированное множество объектов в сово­купности со значениями их свойств и существующие на этом множестве отношения.

Информационная модель представляет собой множество понятий (сущнос­тей) в совокупности со значениями их свойств (атрибутов) и заданные на этом множестве отношения.

При автоматизации каждого этапа ЖЦ изделия (или его части) создают част­ную информационную модель предметной области, для чего:

У формируют множество понятий, отображающих объекты предметной об­ласти, необходимые для решения поставленной задачи;

У формируют множество атрибутов понятий, отображающих свойства объектов предметной области, необходимых для решения поставленной задачи;

У устанавливают отношения между понятиями, соответствующие отноше­ниям между объектами предметной области.

Множество понятий и присущих им атрибутов образуют модель частной за­дачи, а множество отношений между понятиями — логическую основу процедур и алгоритмов обработки данных.

Как правило, модель на каждом этапе служит только для обмена информацией об изделии, то есть является источником первоначальной информации для всех прикладных систем, использующихся на данном этапе, и собирает все результаты их работы. При этом преобразование исходной информации в результирующую на каждом этапе происходит только в прикладных системах.

Основная трудность технологий представления данных состоит в том, что в реальной практике используется слишком большой набор методов, языков и мо­делей представления информации об изделии.

Технологии интеграции данных

Технологии интеграции данных представляют собой набор методов для интег­рации автоматизированных процессов ЖЦ и относящихся к ним данных, пред­ставленных в электронном виде, в рамках ЕИП.

Интегрированная модель ЖЦ изделия должна включать в себя всю информа­цию о моделях частных задач для каждого этапа ЖЦ и об их взаимосвязях.

Интеграция нужна для создания структуры, объединяющей частные модели, соединения множеств понятий, атрибутов и отношений, а также определения от­ношений между множествами понятий частных моделей.

Понятия ЕИП и информационной интеграции за время развития концепции CALS менялись.

Цель интеграции на первом этапе — формирование на основе информаци­онных стандартов совокупности электронных документов, аналогичных бумаж­ным, и передача их участникам ЖЦ изделия. Основные понятия данного этапа: электронный документ и электронный документооборот. Главные вопросы, под­лежащие решению: идентификация документов и их авторов, взаимно однознач­ное восприятие документов человеком и компьютерными системами с минималь­ным количеством преобразований, защита информации от потери и несанкциони­рованного доступа на этапах хранения, передачи и использования.

Второй этап интеграции — создание взаимосвязанной совокупности про­цессов, составляющих ЖЦ изделия. В результате образуется виртуальное пред­приятие.

Наиболее полно идеи второго этапа реализованы в американском проекте NIIIP (National Industrial Information Infrastructure Protocols). Цели проекта NIIIP:

У сделать американские промышленные предприятия глобально конкурен­тоспособными через новую форму совместной автоматизации, которая поддерживает формирование виртуальных предприятий (ВП); У обеспечить технологии, которые позволят виртуальным участникам пред­приятия сотрудничать независимо от структур данных, процессов и ком­пьютерных сред;

У позволить компаниям в пределах ВП объединять затраты, навыки и дос­туп на глобальные рынки всех участников;

У позволить ВП обеспечивать потребителей конкурентоспособными изде­лиями, услугами, рентабельными и своевременными решениями незави­симо от организации, географических или технических границ.

Краткий обзор архитектуры NIIIP

Рекомендуемая архитектура относится к архитектуре программного обеспе­чения. Она определяет информационные технологии и интерфейсы, необходимые для выполнения цели проекта. К ней относятся, например, схемы ANSI для систем управления базами данных, семислойная архитектура для взаимодействия откры­тых систем, модель объектно-ориентированной базы данных (OODB) и архитек­тура управления объектом (OMG).

Конструктивная цель NIIIP — позволить ВП синтезировать любое количе­ство ресурсов и технологий в систему производства, подобную аудиосистеме, когда пользователи могут выбирать и соединять различные компоненты и заста­вить их работать как единое целое.

16

17

УПРАВЛЕНИЕ ЖИЗНЕННЫМ ЦИКЛОМ ПРОДУКЦИИ
Глава 1. ОСНОВЫ ИНФОРМАЦИОННОЙ ИНТЕГРАЦИИ...

Ключевая цель проекта NIIIP — развивать технологии, которые облегчают создание и работу промышленных ВП. Требования к технологии для промышлен­ных виртуальных предприятий:

1. Общие протоколы связи:

У виртуальные предприятия по своей природе различны. NIIIP связы­вает изделие и информацию о процессах посредством существующих основных технологий Интернета. NIIIP выбрал протокол связи Интер­нет TCP/IP, ориентируясь на международную поддержку и технологи­ческую зрелость;

^ протоколы NIIIP добавляют ценность Интернету, позволяя клиентам со­вместно использовать промышленную информацию и создавать ВП;

> в соответствии с рекомендуемой архитектурой NIIIP, клиент, владеющий
сайтом, предлагает и получает услуги путем отправки сообщений через
инфраструктуру NIIIP.

2. Однородная технология взаимодействия прикладных программных
компонентов:

^ последовательность действий (sequencing) определяется там, где она при­меняется, и должна быть частью спецификации обслуживания;

> спецификации обслуживания не должны содержать описания выполнения.
Необходимо сохранить максимальную гибкость выполнения;

> интерфейсы обслуживания NIIIP на практике должны быть объектно-ори­
ентированными и заданными на языке описания интерфейсов — IDL (язык
описания интерфейса OMG CORBA);

> любая часть программного обеспечения, которая выглядит как объект,
должна рассматриваться как объект и будет даваться в виде описания
интерфейса IDL;

> • любые требования, которые обслуживание предъявляет к общим объек­там, определяются на языке IDL.

3. Общая информационная модель спецификации и обмена:

модели данных NIIIP и информационное содержание должны быть описа­ны в соответствии со стандартом ISO 10303 (STEP).

4. Совместное управление интегрированными процессами виртуальных
предприятий:

^ данные и службы управления процессами должны поддерживать совмес­тные протоколы (WfMC), которые облегчают логически распределенное управление в масштабируемых гетерогенных средах. Для этого те из них, которые поддерживают местные централизованные среды, следует соеди­нить в логически распределенной среде через поддерживающие совмест­ные протоколы.

В настоящее время основные реальные проекты применения CALS-техноло-гий на промышленных предприятиях находятся между первым и вторым этапами развития концепции ЕИП, когда уже производятся попытки сформировать еди­ную модель изделия (с применением PDM-технологии) и построить с ее использо­ванием новую систему бизнес-процессов, но нерешенные вопросы (статус элект-

18
ронного документа и авторизация действий) требуют наличия бумажных копий документов и их утверждения. Из-за этого нельзя полностью отказаться от ста­рых бизнес-процессов.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: