CALS-технологии

CALS-технологии

 

Техническое нормирование процессов и продукции

CALS

 

• Термин CALS (Continuous Acquisition and Lifecycle Support — непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного цикла) означает совокупность принципов и технологий информационной поддержки жизненного цикла продукции на всех его стадиях. Русскоязычный аналог понятия CALS — Информационная Поддержка жизненного цикла Изделий (ИПИ). В последнее время за рубежом наряду с CALS используется также термин Product Lifecycle Management (PLM).

 

Цель внедрения CALS — минимизация затрат в ходе жизненного цикла изделия, повышение его качества и конкурентоспособности

 

Стоимость жизненного цикла должна быть минимальной

СТАДИИ  ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА

 

Маркетинг;

Проектирование  и разработка продукции;

Планирование  и контроль процессов;

Закупка материалов и комплектующих;

Производство  или предоставление услуг;

Упаковка и  хранение;

Монтаж и ввод в эксплуатацию;

Техническая помощь и сервисное обслуживание;

Послепродажная  деятельность или эксплуатация;

Утилизация и  переработка в конце полезного  срока службы

Концептуальная  модель CALS(ИПИ)-технологий

 

Маркетинг

 

Проекти-рование

 

Произ-водство

 

Продажи, поставки

 

Эксплуа-тация

 

Ж и з н е  н н ы й   ц и к л   и з д е л и я

 

Базовые принципы

 

Базовые технологии 
управления данными

 

Базовые управленческие  
технологии

 

И н  ф о р м а ц и о н  н а я   и н т е г  р и р о в а н н а  я   с р е д а

Мировой рынок  полностью отторгнет продукцию, не снабженную электронной документацией  и не обладающую средствами интегрированной  логистической поддержки постпроизводственных стадий жизненного цикла. Уже сегодня  многие иностранные заказчики отечественной  продукции выдвигают требования, удовлетворение которых невозможно без внедрения CALS-технологий:

 

1

представление конструкторской и технологической  документации в электронной форме

2

представление эксплуатационной и ремонтной документации в форме интерактивных электронных  технических руководств, снабженных иллюстрированными электронными каталогами запасных частей и вспомогательных  материалов и средствами дистанционного заказа запчастей и материалов

3

организация интегрированной логистической  поддержки изделий на постпроизводственных стадиях их жизненного цикла

4

наличие и функционирование электронной  системы каталогизации продукции  и стандартов ИСО 9000:2000 систем менеджмента  качества

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ CALS

 

бумажная документация

 

Ее созданием были заняты (и заняты по сей день) миллионы инженеров, техников, служащих на промышленных предприятиях, в государственных учреждениях, коммерческих структурах.

 

системы автоматизации  выпуска бумажной документации (САПР, АСУП)

 

повышение производительности труда 

 

не решают проблем информационного  обмена между различными участниками  жизненного цикла изделия (заказчиков, разработчиков, производителей, эксплуатационников и т. д.)

 

C    A    L   S

CALS

 

отказ от «бумажной  среды», в которой осуществляется традиционный документооборот

 

переход к интегрированной  информационной среде, охватывающей все  стадии жизненного цикла изделия

 

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

ИНВАРИАНТНЫЕ ПОНЯТИЯ CALS(ИПИ)

 

Управление

 

ИИС

 

Управление

 

проектом

 

Параллельный

 

инжиниринг

 

обмен данными

+ЭЦП

 

Безбумажный

 

поддержка

 

Интегрированная

 

логистическая

 

изменениями

структур

 

Управление

 

Анализ и

 

бизнес-процессов

 

 реинжиниринг

 

Управление

 

конфигурацией

 

Управление потоками работ

 

Управление

 

качеством

 

Управление данными об изделии

В ИИС (ИНТЕГРИРОВАННАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА)  действует единая система правил представления, хранения и организации доступа к информации. Единство системы правил обеспечивается применением ряда международных стандартов, в первую очередь, ISO 10303 (STEP), ISO 13584 (Part Library),  ISO 15531 (MANDATE) и др.

В ИИС протекают  информационные процессы, сопровождающие и поддерживающие ЖЦ изделия на всех его этапах.

 

Здесь реализуется  один из главных принципов CALS: информация, однажды возникшая на каком-либо этапе ЖЦ, сохраняется в ИИС и становится доступной всем участникам этого и других этапов (в соответствии с имеющимися у них правами пользования этой информацией).

 

Такой способ позволяет  избежать дублирования, перекодировки  и несанкционированных изменений  данных, избежать связанных с этими процедурами ошибок и сократить затраты труда, времени и финансовых ресурсов.

БАЗЫ ДАННЫХ В ИИС

Стандартизованные технологии представления данных  
и информационные модели  

 

Техническое нормирование процессов  и продукции

Стандарт STEP, структура, основные понятия  

Стандарт STEP, структура, основные понятия  

 

CALS

NATO HANDBOOK

&

DATA MODEL

 

ISO 10303

Standard for Exchange

of Product model Data

(STEP)

 

DEF-STAN 0060

Integrated Logistic

Support

 

Стандарты,

спецификации,

профили серий 

MIL-ХХХ-XXXXX

 

AECMA SPEC 1000D

Electronic Publication..

 

ISO 13584 Parts

Library

(PLIB)

 

AECMA SPEC 2000M

Material Management..

 

ISO 15531 

Manufacturing Data for

Exchange (MANDATE)

 

Прочие..

 

Зарубежная нормативная база

Стандарты CALS

 

Условно нормативные  документы в области CALS можно  разделить на три основные группы:

 

стандарты, описывающие  общие принципы электронного обмена данными

 

стандарты, регламентирующие технологии обеспечения безопасности данных

 

технические стандарты, определяющие форматы и модели данных, технологии представления данных, способы  доступа и использования данных, описывающих изделия, процессы и  среду, в которой протекает жизненный  цикл изделия.

ISO 10303 Standard for The Exchange  
of Product model data (STEP)

 

В соответствии с названием стандарта STEP определяет “нейтральный” формат представления  данных об изделии в виде информационной модели.

Данные  об изделии включают в себя:

состав  и конфигурацию изделия;

геометрические  модели разных типов;

административные  данные;

специальные данные.

Стандарт ISO 10303 состоит из восьми разделов, взаимно связанных между собой.

С т р у к т у р а   с т а н д а р т а S T E P

 

Основные положения   
ISO 10303-1

 

Методы реализации  
тома 21-29

 

Методы описания  
(EXPRESS) тома 11-19

 

Методы тестирования  
тома 31-39

 

Наборы тестов  
тома 301-399

 

Интегрированные ресурсы тома 41-49 и 101-199

 

Прикладные конструкции  тома 501-599

 

Прикладные протоколы  тома 201-299

 

1-ый уровень

 

2-ой уровень

 

3-ий уровень

С т р у к т у р а   с т а н д а р т а S T E P

 

Основные положения   
ISO 10303-1

 

1-ый уровень

 

Ядро стандарта, содержит инструментарий STEP,   
с помощью которого задаются остальные компоненты,  
а также реализуется информационный обмен

С т р у к т у р а   с т а н д а р т а S T E P

 

Методы реализации  
тома 21-29

 

Методы описания  
(EXPRESS) тома 11-19

 

Методы тестирования  
тома 31-39

 

Наборы тестов  
тома 301-399

 

2-ой уровень

 

Содержится базовое  представление информации об изделии, инвариантное по отношению к предметной области. Включает базовую информационную модель изделия, заданную с помощью  инструментария STEP

С т р у к т у р а   с т а н д а р т а S T E P

 

Интегрированные ресурсы тома 41-49 и 101-199

 

Прикладные конструкции  тома 501-599

 

Прикладные протоколы  тома 201-299

 

3-ий уровень

 

Третий уровень содержит представления об изделии, специфичные для конкретной области  
(например, машиностроение, автомобилестроение, судостроение и т. п.). Они характеризуют информационную модель изделия для конкретной предметной области и опираются как на инструментарий STEP (первый уровень), так и на базовую модель изделия (второй уровень)

С т р у к т у р а   с т а н д а р т а S T E P

 

• На сегодняшний день наиболее распространенным способом обмена данными является обмен с помощью файлов. В STEP он представлен в виде так называемого «обменного файла», формат которого определен разделе ISO 10303-21.

 

• Обменный файл STEP представляет собой текстовый или двоичный файл особой структуры, содержащий данные, являющиеся предметом обмена.

 

• Содержимое обменного файла задается информационной моделью (она должна быть написана на языке EXPRESS) и собственно данными, соответствующими ей.

 

CALS в Беларуси

 

В 2004 году в Беларуси вслед за Россией была разработана  Программа CALS-технологии с объемом  финансирования 5 млн. USD. В разработке ее, помимо министерств и НАН РБ, принимали участие также коммерческие фирмы, заинтересованные в продвижении  определенных продуктов. По сравнению  с российской наша программа получилась сильно урезанной и слабой. В ней  нет анализа существующих систем, их задач и функций, унификации и  стандартизации структур баз данных. Фактически это - повторная попытка  внедрения зарубежных дорогостоящих  пакетов, которые проталкивают заинтересованные фирмы под видом CALS. Возникает  также много проблем в интеграции различных программных пакетов.

  

CALS в Беларуси

 

На одном крупном  предприятии внедрен немецкий пакет SAP/R3, который, по оценке специалистов, является обычной мощной АСУ. Затратив 3,8 млн. USD на приобретение и  внедрение, предприятие вынуждено еще содержать  штат в 360 человек для его поддержки  против обычных 30-70. Едва ли такие вложения имеют смысл. Еще один наш завод, потратив 7 лет и 2 млн. USD на автоматизацию, вынужден был отказаться от широко разрекламированных и закупленных  американских пакетов Winchill (PDM) и BAAN (ERP (АСУ)). Причина  - невозможность обеспечить их интеграцию собственными силами, а также большая трудоемкость их ведения, быстрое старение техники и программного обеспечения, недостаток кадров.

CALS в Беларуси

 

Таким образом, на сегодняшний момент нет ни одной  системы, которая бы полностью удовлетворяла  требованиям CALS. А то, что есть, не более чем простое суммирование неинтегрируемых технологий и инструментов, внедрение которых не дает того целостного эффекта CALS.

МЕНТАЛЬНОЕ  ДЕРЕВО

 

Техническое нормирование процессов и продукции

CALS технология

 

предпосылки

 

Большой объем  бумажной документации

 

САПР, АСУП: несовместимость документации, трудности переноса данных

 

Снижение эффективности  процессов разработки, производства, эксплуатации, обслуживания сложный  наукоемких изделий

 

Полная компьютеризация  и информатизация всей деятельности предприятия

 

США 80гг.ХХ века

                      Департамент оборны

 

Бизнесс со скоростью света

 

Интеграция стадий

жизненного цикла изделия

 

Возможность объединения  информационных баз различных

 

 предприятий в рамках  интернет технологий

 

Появление виртуальных

 производств

 

создание

 

Однажды созданная  информация хранится в ИИС не дублируется, актуальна, целостная