Компьютерное сопровождение и поддержка жизненного цикла изделий

 

Современное производство сложной техники подразумевает согласованную работу многих предприятий и подразделений. Успешная деятельность производства в данном случае может быть обеспечена при информационном взаимодействии автоматизи-рованных систем, поддерживающих процессы проектирования и управления производством. Также информационное взаимодействие необходимо между изготовителями и потребителями продукции.

Понятие о компьютерно-интегрированном производстве CIM (Computer Integrated Manufacturing) связано с объединением технической и организационной составляющих предприятия и охватывает вопросы, начиная с изучения конъюнктуры рынка, проектирования и изготовления продукции, заканчивая ее сбытом, доставкой потребителю, эксплуатацией и утилизацией.

Особую роль в реализации и применении модели компьютерно-интегрированнного производства играют CALS-технологии (Continius Acqusition and Lifecycle Support) – это информационные технологии, направленные на создание и поддержание единого информационного пространства на всех этапах жизненного цикла продукции [1]. В отечественных источниках встречается также аббревиатура ИПИ – информационная поддержка изделий.

Необходимость создания и использования CALS (ИПИ)-технологий была понята в процессе роста сложности проектируемых технических объектов. Работы по CALS были инициированы в оборонной промышленности США в середине 1980-х годов. С тех пор работы по CALS ведутся в направлениях: стандартизации языков и форматов представления, хранения и обмена данными; интегрированной логистической поддержки изделий; создания систем управления данными на всех этапах жизненного цикла изделий; развития интерактивных электронных технических руководств.

Основные цели и задачи внедрения CALS-технологий:

· обеспечение единообразного описания и однозначной интерпретации данных независимо от места и времени их получения;

· предоставление необходимой информации об изделии любому из участников жизненного цикла в нужное время, в нужном виде;

· интеграция промышленных автоматизированных систем в единую многофункциональную систему;

· образование виртуальных производств, при которых процесс создания изделия может быть распределен во времени и пространстве между многими автономными проектными организациями.

Составляющими CALS-технологий являются:

· программно-техническая среда для создания, хранения и передачи информации;

· стандарты на представление моделей объектов проектирования, позволяющие использовать данные об изделии во время всего его жизненного цикла. Подготовка и принятие стандартов проводится через международный комитет по стандартизации (ISO);

· структура и методы управления предприятием, при которых весь документооборот осуществляется в едином электронном пространстве.

Типы CALS-стандартов:

· функциональные стандарты, определяют процессы и их взаимосвязи, исходя из целевых потребностей пользователя; включают описания информационного содержания процессов (функций) конкретных проблемных областей, формирующих требования к информации, необходимой для реализации этих процессов;

· технические стандарты, предлагают общий набор правил для цифрового обмена информации;

· информационные стандарты управления, дают общее определение информационных элементов, атрибутов, отношений, защиты данных и достижимости данных.

Стандарты CALS обеспечивают единое представление текста, графики, информационных структур и данных о проекте, производстве и сопровождении. Также CALS-стандарты обеспечивают единый интерфейс к информации прикладных программ.

Центральное место в системе CALS-стандартов занимают стандарты серии ISO 10303, получившие название STEP (Standart
of the Exchange of Product model data). Этот набор стандартов
служит для описания данных об изделии на всех стадиях его жизненного цикла. Часть этих стандартов переведена на русский язык (ГОСТ Р ИСО 10303).

На сегодняшний день STEP обеспечивает обмен информацией между CAD/CAM/CAE/PDM-системами и охватывает:

· с точки зрения технологии – механообработку и электронику;

· с точки зрения этапов жизненного цикла – этап проектирования;

· с точки зрения описания свойств изделия – геометрию (форму и размеры).

Основными компонентами STEP являются:

· Язык Express — язык информационного моделирования, предназначенный для описания структуры информационной модели, информационных сущностей (объектов), их атрибутов и связей.

· Стандартные решения — структура физического ASCII-файла для хранения модели (так называемый «обменный файл»).

· Базовые информационные модели — готовые Express-схемы для разных прикладных областей.

Развитие CALS-технологий также находит выражение в разработке других серий стандартов, например:

· ISO 13584 Parts Library (P-Lib), содержащих основные принципы представления данных о стандартных компонентах промышленных изделий;

· ISO 15531 Manufacturing management data (Mandate), посвящен-ных представлению данных о функционировании предприятия, управ-лении производственными системами и обмену данными между про-изводством и внешней средой;

· ISO 18876 Integration of Industrial data for exchange, access and sharing (IIDEAS), обеспечивающих информационное согласование приложений и взаимодействия организаций, использующих разные стандарты;

· ISO 8879 Standard Generalized Markup Language (SGML), служащих для унификации представления текстовой информации в автоматизированных системах.

Понятие единого информационного пространства (ЕИП) является ключевым понятием CALS-технологий. В зарубежных источниках этому понятию соответствует аббревиатура EPD (Electronic Product Definition). Однако современные программные средства, обеспе-чивающие поддержку жизненного цикла изделий, разнообразны по составу, структуре, назначению и пр. Часто при использовании программного обеспечения от различных производителей, возникают проблемы, связанные с построением общих баз данных, с выбором протоколов, форматов данных, интерфейсов разнородных подсистем, с организацией совместного использования модулей при групповой работе. Организация совместного функционирования компонентов автоматизированных систем различного направления обеспечивается системами PDM. Расширение функций PDM-систем на все этапы жизненного цикла продукции превращает их в системы PLM.

Потребитель является полноправным участником жизненного цикла на этапе эксплуатации изделия и ему также необходимо обеспечить доступ в ЕИП. Однако использование для этих целей систем PDM/PLM нецелесообразно в силу их большой стоимости и значительного срока внедрения и освоения. Кроме того, потребителю обычно важны лишь эксплуатационные данные об изделии. В силу этого в качестве средства доступа к ЕИП ему предоставляют специальные интерактивные электронные технические руководства (ИЭТР), которые реализуются в электронной форме на мобильном носителе (CD), либо передаются при помощи Интернет.

Можно выделить несколько классов ИЭТР, каждый из которых характеризуется определенной функциональностью и стоимостью реализации:

· бумажно-ориентированные электронные документы. В частнос-ти, отсканированные страницы бумажных руководств;

· неструктурированные текстовые электронные документы;

· структурированные документы (HTML-страницы);

· интерактивные и интегрированные базы данных.

ИЭТР обычно предоставляет пользователю следующие возможности:

· отображение информации в удобном для пользователя виде (техническое руководство, каталог деталей, информация для заказа запчастей и т.д.);

· возможность обновления информации об изделии в связи с ремонтом, модификацией, применением особых, новых материалов при обслуживании;

· возможность использования встроенных в систему документа-ции поисковых и диагностических систем.

С точки зрения концепции CALS, предусматривающей преемственность в передаче информации на всех стадиях жизненного цикла, ИЭТР – это документ, формируемый в значительной степени автоматически на основе проектного описания изделия. Если в подразделении, в котором создается ИЭТР, используется PDM-система, то все исходные материалы – текстовые, графические, звуковые и т.д. – берутся из нее в готовом виде. Информационное наполнение ИЭТР происходит главным образом на стадиях разработки и производства изделия, а применение ИЭТР на стадии эксплуатации и утилизации (рисунок 22).

Рисунок 22 – Содержание интерактивного электронного
технического руководства