Интегрированная система поддержки жизненного цикла

Андрей Алямовский

15.04.2001

Выбор систем автоматизированного проектирования и их конфигураций в условиях дефицита средств — весьма нетривиальная задача. Формальное или, наоборот, слишком личностное отношение на этапе выбора приводит к потерям средств и значительной временной задержке достижения целей. В статье рассматривается возможный подход к построению интегрированной системы на базе одной из САПР среднего уровня.

Как показывает опыт, нет ни одного заказчика, потребности которого — в том числе и подкрепленные финансовыми ресурсами ограничивались бы приобретением только графического редактора. Такую тенденцию проявляют все группы потребителей, независимо от степени использования ими средств автоматизированного проектирования. Распространенной — и благоприятной для бизнеса — является ситуация, когда изменение идеологии в сфере автоматизации совпадает с объективной потребностью перехода от чертежных систем к трехмерным твердотельным и гибридным параметрическим моделировщикам. При этом запросы заказчика к степени «интегрированности» и «полноты» решения даже для средних производств зачастую превосходят необходимые потребности и, несмотря на усилия разработчиков, часто находятся на грани возможностей надежных отчуждаемых продуктов.

Попытка охватить весь жизненный цикл изделия предпринята на сегодняшний день многими отечественными и зарубежными разработчиками. Явно выражены две тенденции: автоматизация «от функции» (на базе собственно инженерных компонентов САПР) и автоматизация от соответствующей системы PDM (product data management). Оба направления зачастую конкурируют, поскольку проблема интеграции самостоятельной PDM с имеющимися или предполагаемыми к внедрению прикладными системами весьма нетривиальна. Такой путь не порождает энтузиазма на уровне исполнителей, да и у руководства среднего звена не всегда находит сторонников. Причина — продолжительный «нулевой» цикл, отвлечение части персонала на решение задач, весьма далеких от текущих и среднесрочных вопросов. Естественным является также опасение, что реализация декларируемых преимуществ касающихся, как правило, весьма далеких перспектив, в конце концов, останется на уровне «внедрения», характерного для систем АСУП 10-15-летней давности. Сегодня оказывается, что только содержание и поддержка таких АСУП требовали штатов, сопоставимых с числом работников основного производства, и, соответственно, вносили весомый вклад в характерные для того времени 500 — 800% накладных расходов. Современная универсальная PDM-система — заведомо недешевый продукт, комплектуемый к тому же соответствующей лицензионной СУБД. Прибавьте затраты на содержание персонала «актуальных» профессий, весьма актуальных в регионах, и аргументы налицо.

Существенно более реалистичным на фоне дефицита финансовых ресурсов является вариант, когда инженерные решения первичны. Эта позиция тем более аргументирована, поскольку проекты уже есть, и менять графическую среду и, тем более «образ жизни», ради неочевидных перспектив весьма рискованно. Поэтому наиболее характерным является внедрение интегрированных систем на фоне имеющейся ситуации, приспосабливаясь к ней, не прерывая производственного процесса. Здесь возможны варианты.

Первый — графическая система с интегрированными модулями для поддержки жизненного цикла, которые разрабатываются тем же производителем, что и базовый продукт, или же поставляются под общей торговой маркой: Dassault Systemes, Unifraphics Solutions, PTC, «Toп Системы», «Аскон», НИЦ АСК. Достоинства импортных продуктов, с точки зрения отечественного потребителя, обычно ассоциируются с немалой ценой, отсутствием локализованных версий и русскоязычной документации, и, в конце концов, фундаментальными различиями в «менталитете». Кроме того, в ходе принятия решения о выборе базы для построения интегрированной системы необходим анализ стабильно работающих у отечественных заказчиков аналогов. Число их в России ограничивается единицами и далеко не все попытки внедрения, указываемые производителем в success story можно назвать удачными. Отечественные продукты свободны от этих проблем, но в них ощущается ориентация на «родную» графическую систему, что особенно проявляется при эксплуатации системы в гетерогенных средах. Кроме этого, по крайней мере сейчас, в этих системах многие аспекты проектирования, изготовления и сопровождения изделий моделируются поверхностно или отсутствуют.

Второй вариант предполагает построение интегрированной среды на базе «системообразующего» графического продукта, обладающего достаточной собственной универсальностью и развитыми интерфейсными возможностями. Одной из таких известных нам САПР является SolidWorks. Даже в базовой поставке — это больше, чем параметрический редактор, а принятая в системе концепция открытости, предполагающая интеграцию с ведущими производителями программного обеспечения из ряда отраслей делает ее устойчивым «скелетом» для построения функционально и организационно-ориентированных сред. Важным элементом такой интеграции является существование и, в некотором смысле, поддержка альтернативных конфигураций, что гарантирует возможность нахождения вполне приемлемых решений в реальных производственных ситуациях.

В таблице 1 приведена принципиальная схема применимости SolidWorks и приложений на всех этапах жизненного цикла изделия (см. терминологический словарь по CALS-технологиям, РД-1-000-99, www.cals.ru).

Заметим, что наличествует программное обеспечение, реализующее библиотеки деталей, менеджеры ведения проекта, расчетные модули.

В каждую группу могут входить приложения, имеющие сходное назначение, но отличающиеся по способу реализации, полноте функциональных возможностей, цене и т.д. Например, в группу «Численные методы анализа» вошли конечно-элементные и разностные модули для решения задач прочности, устойчивости, колебаний, моделирования литьевых процессов, аэрогидродинамики, теплового расчета, электромагнетизма, оптимального проектирования и т.д. К группе «Листовой металл» относятся приложения для получения разверток, решения задачи оптимального раскроя, генерации управляющих программ.

Поскольку номенклатура решений весьма широка, постоянно изменяется и дополняется, то я ограничусь лишь перечислением пакетов, апробированных нашей компанией или знакомым нам по достоверной информации, свидетельствующей о достаточной универсальности и надежности решения.

Следует отметить, что значительная часть приложений — это не «усеченные» модификации популярных программных продуктов, а самостоятельные продукты, использующие преимущества параметрического твердотельного и поверхностного моделирования. В частности, задача оптимального проектирования, ранее считавшаяся весьма экзотической и реализованная в специальных модулях «тяжелых» САПР, в связке с параметрической системой стала атрибутом настольных систем, где она входит в стандартную поставку, или отгружается дополнительно за незначительную доплату. Аналогична ситуация с процедурами построения разверток — благодаря «параметрической» идеологии, данный модуль включен в «стандартный» вариант SolidWorks и его возможности позволяют строить развертки призматических и круговых тонкостенных элементов с учетом параметров материала.

При создании интегрированной системы по описанной технологии, возникает проблема экспорта данных или интеграции с имеющимися графическими и расчетными программами. Задача решается двояко. Некоторые приложения (в частности, большинство «управленческих») имеют развитые интерфейсные возможности. Доступ к другим может осуществляться через SolidWorks, имеющий средства обмена для многих популярных графических форматов.

Рис. 1. Пример конструкции, реализованной в SolidWorks

На рисунке 1 приведен пример конструкции, разработанной посредством SolidWorks. Модель на 100% параметризована, имеет 4280 компонентов, из которых оригинальных — 327, сопряжений — 428. Возможен произвольный доступ к элементам всех уровней: сборка ; узел ; деталь ; элемент детали, а также к топологической информации о геометрических и кинематических взаимосвязях для любого объекта или их совокупности. При использовании интегрированных приложений соответствующие данные помещаются в файлы сборок, что дает возможность оперативно получать все данные об изделии на этапах проектирования, изготовления, поставки и сопровождения.

Описанная технология построения интегрированной системы позволяет подобрать нужную конфигурацию программно-аппаратных средств применительно к разнообразным и меняющимся потребностям, осуществлять процесс построения системы поэтапно, не прерывая производственного процесса, исходя как из функциональных критериев, так и финансовых ресурсов заказчика.

Андрей Алямовский (catia@dol.ru) — сотрудник компании «СиКоP» (Москва)

Введение

В настоящее время история развития систем, предназначенных для хранения и обработки информации с использованием ЭВМ, насчитывает уже более полувека. Еще относительно недавно в ходу были перфораторы в качестве устройств ввода данных, листинги в виде рулонов бумаги длиной порою до нескольких метров - в качестве носителя результатов машинной обработки, недельные, либо месячные временные интервалы - в качестве нормативных сроков обработки информации.

В последнее десятилетие ушедшего века ситуация претерпела качественные изменения. Если попытаться сформулировать "портрет" современной информационной системы масштаба предприятия в виде десятка тезисов, то мы увидим, что она имеет:

• в основе - методологию управления, направленную на достижение стратегических целей высшего менеджмента предприятия, выраженной в информационной системе в виде системы управляющих воздействий, регламентирующей деятельность пользователей,
• возможность доступа к данным для множества пользователей, объединенных в локальную сеть предприятия, а зачастую - и для пользователей, удаленных от центрального офиса на сотни и тысячи километров,
• наличие средств коммуникации и элементов корпоративного решения задач коллективом пользователей;
• развитый, дружественный графический интерфейс конечного пользователя,
• режимы обработки оперативной информации, близкие к режиму реального времени,
• средства аутентификации и разграничения доступа, позволяющие дозировать информацию в соответствии с должностными обязанностями пользователя; высокий уровень защищенности от несанкционированного доступа,
• один или более серверов баз данных, суммарный объем которых измеряется в гига- или терабайтах; возможность обработки тысяч и миллионов записей при составлении отчетности,
• инвариантность (в определенных пределах) к аппаратным и операционным средам функционирования серверных и клиентских приложений,
• использование стандартизованных языков и протоколов для представления и манипулирования данными.

Основу информационной системы составляют "три кита". Это - база данных, как правило, реляционного типа, поддерживающая доступ на основе стандарта SQL, программные средства, обеспечивающие логику обработки данных, интерфейс пользователя.

Определение ИС

Далее по тексту информационной системой (ИС)¹⁾, либо автоматизированной ИС, АИС, будем называть программно-аппаратную систему, предназначенную для автоматизации целенаправленной деятельности конечных пользователей, обеспечивающую, в соответствие с заложенной в нее логикой обработки, возможность получения, модификации и хранения информации.

Ключевым моментом в этом определении является понятие "целенаправленной деятельности". Речь идет о деятельности, направленной на решение конкретной задачи, стоящей перед пользователем (коллективом пользователей).

Некоторые исследователи (см., например, [1.1]) определяют ИС несколько иным образом. ИС в широком смысле - взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели.

Основные отличия такого подхода: 1) ввод пользователей системы "внутрь" ИС, 2) необязательность использования средств вычислительной техники. Такой подход также имеет право на жизнь. Так, например, в нем удобно прослеживать общую историю возникновения и развития систематических средств обработки информации в бизнесе, которая началась, очевидно, в докомпьютерную эпоху. Однако, так как целью нашего курса является изучение анализа требований к компьютерным системам обработки информации, будем пользоваться приведенным выше первым определением.

Рассмотрим примеры некоторых программных средств, являющихся, либо не являющихся ИС.

• 1С-Бухгалтерия 8.0. Используется в целях формирования бухгалтерской отчетности предприятия перед налоговыми органами. Является информационной системой.
• MS Excel. Программное средство универсального характера, предназначенное для манипуляций с данными, представленными в табличной форме автоматизации расчетов, формирования разнообразных диаграмм для анализа данных. Не является информационной системой.
• Книга MS Excel, содержащая сведения о штатном расписании, работниках предприятия и оснащенная макросами, позволяющими рассчитывать заработную плату и формировать платежные ведомости. Является информационной системой.
• Система Axapta Retail комплексной автоматизации деятельности сети розничных магазинов. Является информационной системой.
• Реляционная база данных DB-2 фирмы IBM. Не является информационной системой.

Классификация ИС

Информационные системы могут быть классифицированы по различным признакам. Рассмотрим наиболее важные из них.