Концепция информационной поддержки изделия

Повышение эффективности процессов, выполняемых в ходе жизненного цикла изделия, достигается за счет информационной интеграции и преемственности информации, порождаемой на всех этапах жизненного цикла. Информационная интеграция заключается в том, что все автоматизированные системы, применяемые на различных стадиях жизненного цикла, оперируют не с традиционными документами и даже не с их электронными отображениями (например, отсканированными чертежами), а с формализованными информационными моделями, описывающими изделие, технологии его производства и использования (Таблица 1). Эти модели существуют в интегрированной информационной среде в специфической форме информационных объектов.

Системы, которым для работы нужны те или иные информационные объекты, по мере необходимости могут извлекать их из интегрированной информационной среды, обрабатывать, создавая новые объекты, и помещать результаты своей работы в ту же интегрированную информационную среду. Чтобы все это было возможно, информационные модели и соответствующие информационные объекты должны быть стандартизованы.

Таблица 1. Классификация информационных моделей

Интегрированная информационная среда представляет собой совокупность распределенных баз данных, в которой действуют единые, стандартные правила хранения, обновления, поиска и передачи информации, через которую осуществляется безбумажное информационное взаимодействие между всеми участниками жизненного цикла изделия. При этом однажды созданная информация хранится в интегрированной информационной среде, не дублируется, не требует каких-либо перекодировок в процессе обмена, сохраняет актуальность и целостность.

В отличие от интегрированных систем управления производством, концепция CALS охватывает не только производство, но и все остальные этапы жизненного цикла (Рисунок 4).

Рисунок 4 - Концептуальная модель CALS

Но концепция CALS не касается технологий решения прикладных задач. То есть к CALS не относятся:

· технологии моделирования бизнес-процессов;

· технологии форматирования данных;

· технологии документооборота;

· технологии управления потоками работ;

· технологии управления изменениями;

· технологии подготовки данных, поставляемые производителями частных прикладных систем вместе с этими системами (например, PDM, CAD/CAM/CAE и т. д.).

Предметом CALS являются технологии совместного использования и обмена информацией (информационной интеграции) в процессах, выполняемых в ходе жизненного цикла изделия. Основой является использование комплекса единых информационных моделей, стандартизация способов доступа к информации и ее корректной интерпретации, обеспечение безопасности информации, а также юридические вопросы совместного использования информации (в том числе интеллектуальной собственности).

Ключевым звеном CALS является электронное описание изделия (ЭОИ). В отличие от разрозненного представления данных об изделии в конструкторских, технологических автоматизированных системах управления (АСУ), системах планирования ресурсов предприятия (Enterprise Resource Planning, ERP), системах планирования материалов (Material Requirements Planning, MRP) и других системах, решающих частные задачи основной деятельности предприятий, ЭОИ объединяет и систематизирует эти данные. На основе ЭОИ создаются различные частные производные (конструкторско-технологическая спецификация, эксплуатационная документация и т.д.). ЭОИ описывает не только изделие, но и сопряженную с ним среду – инструменты, приспособления, оснастку, технологическое оборудование, системы обеспечения эксплуатации изделия и т.д.

Путь реализации идей CALS содержится в стратегии, предполагающей создание единого информационного пространства (ЕИП) (Рисунок 5) для всех участников жизненного цикла изделия. ЕИП должно обладать следующими свойствами:

· вся информация представлена в электронном виде;

· ЕИП охватывает всю созданную информацию об изделии;

· ЕИП является единственным источником данных об изделии (прямой обмен данными между участниками жизненного цикла исключен);

· ЕИП строится только на основе международных, государственных и отраслевых информационных стандартов;

· для создания ЕИП используются программно-аппаратные средства, уже имеющиеся у участников жизненного цикла;

· ЕИП постоянно развивается.

Рисунок 5 - Проектирование в едином информационном пространстве

Стратегия CALS предусматривает двухэтапный план создания ЕИП:

1) Автоматизация отдельных процессов (или этапов) жизненного цикла изделия и представление данных на них в электронном виде.

2) Интеграция автоматизированных процессов и относящихся к ним данных, уже представленных в электронном виде, в рамках ЕИП.

Таблица 2. Эффективность создания ЕИП для различных организационных структур

Основными преимуществами ЕИП являются:

· обеспечение целостности данных;

· возможность организации доступа к данным географически удаленных участников жизненного цикла изделия;

· отсутствие потерь данных при переходе между этапами жизненного цикла изделия;

· изменения данных доступны сразу всем участникам жизненного цикла изделия;

· повышение скорости поиска данных и доступа к ним по сравнению с бумажной документацией;

· возможность использования различных компьютерных систем для работы с данными.

Единое информационное пространство может быть создано для организационных структур разного уровня: от отдельного подразделения до виртуального предприятия или корпорации. При этом различается и эффект, получаемый от его создания (Таблица 2).

ИПИ - технологии – это общее название организационных, информационных и прикладных формализованных технологий, обеспечивающих создание и управление ИПИ - системой. Можно выделить следующие ИПИ – технологии:

1) Технология описания процессов на различных этапах жизненного цикла изделия. Наибольший интерес представляют этапы проектирования, создания, модернизации наукоемких изделий в силу их высочайшей сложности и огромного потенциала для оптимизации.

2) Технология сквозной обработки прикладных данных в информационной системе – создание и выбор стандартов представления ЭОИ, способов и программно-технических средств описания, подготовки, обработки, передачи и управления данными, разработка прикладных протоколов взаимодействия программных компонентов ИПИ.

3) Технология создания ЭОИ – описание процессов создания виртуальных изделий, процессов, среды.

4) Технология информационного взаимодействия функциональных групп пользователей – реализация технологии в заданной программно-технической среде с учетом технологий сквозной обработки прикладных данных и создания ЭОИ.

5) Технология управления целевыми и ИПИ - проектами. Многократно возросшая за последние десятилетия сложность целевых проектов, плюс создание изделия через его электронное описание требует обязательного перехода на автоматизированную систему формализованного управления целевыми и ИПИ - проектами.

Данные технологии реализуются с помощью специального инструментария, т.е. специального программного обеспечения, которые будут рассмотрены далее.

Под ИПИ - системой понимают автоматизированную систему управления, которая интегрирует информационные процессы в едином информационном пространстве и управляет интегрированным информационным обеспечением участников жизненного цикла изделия.

Различают два вида ИПИ - систем:

1) ИПИ - система предприятия. Обеспечивает создание единой интегрированной системы управления унифицированным созданием и использованием конструкторской, технологической, производственной информации по всем видам изделий, а также интеграцию с внешними информационными системами.

2) ИПИ - система виртуального предприятия. Обеспечивает интеграцию и управление информационными процессами при решении задач корпоративного, отраслевого, межотраслевого, межгосударственного сотрудничества. К таким системам относятся средства категории PLM (Product Life-cycle Management – управление жизненным циклом изделия), или системы для проектов совместной разработки и создания изделия.

Несмотря на общность CALS-идеологии, задачи для этих видов ИПИ -систем весьма различны, поэтому подходы, проектные решения и модели управления также будут разными.

Важно отметить, что с точки зрения управления производством ИПИ -система является системой управления данными об изделии, причем не в узком смысле, а так, как это определено в ГОСТ 34.003-90, – автоматизированной системой, включающей все необходимые виды обеспечения. Эффективность применения ИПИ-технологий и ИПИ - систем предполагает неукоснительное соблюдение всеми участниками определенных и жестко регламентированных стандартов, процедур, правил и технических решений.

В настоящее время не существует общепринятой и утвержденной методики проектирования информационных систем, основанной на ГОСТах. Поэтому приведенная ниже методика основана на доступных материалах.

Противоречивые требования модели данных, а также недостаток средств, времени и опыта работы сотрудников предприятия в информационной системе определяют двухфазную методику внедрения:

· Предварительное обследование процессов жизненного цикла изделия и разработка архитектуры информационной системы и стратегии внедрения ИПИ-технологий.

· Последовательная автоматизация и интеграция отдельных этапов или комплексов задач в ЕИП.

Методика внедрения представлена на рисунке 6.

Рисунок 6 - Методика внедрения ИПИ-технологий