L_1_Vvedenie_CALS_v4 (ОАПр.part1)

2

Вводная лекция по курсу ПКР и ПК гр. СМ1-71,72 / 2016г. к.т.н.,доцент каф. СМ1 Сдобников А.Н.

1. Введение в курс ПКР и ПК

Курс

«Программные комплексы расчета и проектирования конструций»

1. CALS – НЕПРЕРЫВНАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ ПОДДЕРЖКА ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ПРОДУКТА

2.1 История развития системы CALS

• Объективная необходимость появления системы

Существенное удорожание исследований в области разработки и создании новой техники, а в дальнейшем и увеличение затрат на обеспечение её эксплуатации принуждает к постоянному поиску путей минимизации стоимости и повышения эффективности систем разработки, закупки, эксплуатации и утилизации изделий. Отсутствие единого комплекса стандартов описания продукции на всех этапах ее жизненного цикла исключает возможность информационного взаимодействия и оптимизации технологий разработки, производства, закупки, эксплуатации и утилизации продукции, что приводит к дополнительным издержкам. По зарубежным данным в масштабах промышленности США эти издержки оцениваются в десятки миллиардов долларов в год.

В результате поиска путей выхода из сложившейся ситуации, в середине 70-х годов в оборонном комплексе США впервые возникла концепция CALS.

Рис.1 Схема организации информационного пространства

в концепции CALS

При cоздании этой системы первоочередной задачей стала организация «единого информационного пространства», обеспечивающего оперативный обмен данными между Заказчиком (государственными и федеральными органами), Производителями и Потребителями вооружения и военной техники (ВВТ).

• Этапы разработки и эволюция системы CALS

Изначально данная концепция базировалась на идеологии «жизненного цикла» продукта и охватывала фазы производства и эксплуатации.

На первоначальном этапе аббревиатура CALS расшифровывалась как

Computer Aided Logistic Support – «Компьютерная Поддержка Поставок».

К 1984 г. в США был накоплен значительный опыт работ в системе каталогизации информации, который позволил приступить к разработке программы создания автоматизированной системы закупок и материально-технического снабжения военной

продукции с применением единого комплекса стандартов ее описания предприятиями и организациями, принимающими участие в реализации всех этапов жизненного цикла продукции. При этом предусматривалось использование безбумажных носителей информации во всех звеньях управления и переход к электронному обмену данными в процессе взаимодействия органов управления, выполняющих заказы. На первом этапе программа преследовала цель унификации и объединения разнотипных компьютерных сетей с целью создания единой системы закупок и материально-технического снабжения. Но в ходе выполнения программы первоначальный замысел существенно трансформировался и в настоящее время превратился в систему компьютеризированного проектирования, производства, поставок (закупок), эксплуатации изделий, а также профилактических и ремонтных работ в процессе их эксплуатации.

Определение CALS постоянно изменялось.

С 1988 года в разработке системы стали учитываться потребности промышленности и определение получило наименование

Computer-Aided Acquisition and Support – Компьютеризированные Поставки и Поддержка

В 1993 году CALS стали называть

Computer-Aided Acquisition and Lifecycle Support –

Поддержка непрерывных поставок и жизненного цикла

В этом названии учитывалась методология параллельного проектирования по всему жизненному циклу, интегрированной логистической поддержки, что позволяло объединить процессы от заказа на разработку изделия до его утилизации.

Использовалось и такое определение CALS как

Commerce At Light Speed - Бизнес в высоком темпе

Это название отражало переориентацию технологии в направлении «электронной» коммерции.

Доказав свою эффективность CALS-технологии перестали быть прерогативой военного ведомства и начали активно применяться в промышленности, строительстве, транспорте и других отраслях экономики, расширяясь и охватывая все этапы жизненного цикла продукта - от маркетинга до утилизации.

1. Основные понятия и определения системы CALS

В настоящий момент CALS понимается как

Continuous Acquisition and Life Cycle Support –

Непрерывная информационная поддержка жизненного цикла изделия

При любой расшифровке аббревиатуры CALS определяется как CALS-технология, под которой понимается новая компьютерная система электронного описания на основе единых стандартов процессов разработки, комплектации, производства, модернизации, сбыта, эксплуатации, сервисного обслуживания и утилизации продукции.

В этом определении CALS-технологии понятие термина технология трактуется как информация, которая может быть использована при проектировании, создании, производстве и применении какой-либо продукции, включая программно-математическое обеспечение и технические данные.

• Стратегия и средства реализации CALS-технологий

По своей сути сегодня CALS является глобальной стратегией повышения эффективности бизнес-процессов, выполняемых в ходе жизненного цикла продукта за счет информационной интеграции и преемственности информации, порождаемой на всех этапах жизненного цикла.

Средствами реализации данной стратегии являются CALS-технологии, в основе которых лежит набор интегрированных информационных моделей самого жизненного цикла и выполняемых в его ходе бизнес-процессов, продукта (изделия), производственной и эксплуатационной среды и пр. В свою очередь возможность совместного использования информации обеспечивается применением компьютерных сетей и стандартизацией форматов данных, обеспечивающей их корректную интерпретацию.

Идеальной основой для решения задачи реализации CALS-технологий является использование единой интегрированной модели продукта и его жизненного цикла, описывающей объект настолько полно, что она выступает в роли единого источника информации для любых выполняемых в ходе жизненного цикла процессов.

В отличие от концепции ИАСУ (интегрированная система управления производством), концепция CALS охватывает не только производство, но и все остальные этапы жизненного цикла, но не касается технологии решения прикладных задач (проектирования, планирования и т.д.). На рис.2 представлена схема, дающая представление о соотношении областей интересов систем АСУП и ИАСУ по сравнению с системой CALS.

Рис.2. Диапазоны функций, выполняемые различными системами

управления производством

• Предметом CALS-технологий является формат представления в электронном виде результатов решения прикладных задач, независимо от источников их происхождения, безопасность этой электронной информации и юридические вопросы ее совместного использования.

Очевидно, что решение указанных проблем возможно только за счет стандартизации способов представления, интерпретации и использования информации.

Поэтому вопрос международной и национальной стандартизации форматов моделей и данных, используемых в процессах разработки, комплектации, производства, модернизации, сбыта, эксплуатации, сервисного обслуживания и утилизации являются важной составной частью CALS.

1. Реализация CALS – технологий

Реализация CALS-технологий в общей системе информационного сопровождения жизненного цикла продукции регламентируется общими принципами и нормативными документами CALS.

Нормативные документы CALS можно разделить на следующие группы:

• Общие принципы электронного обмена данными, определяющие организационно-технические вопросы электронного взаимодействия, перечень используемых стандартов. Эта группа нормативной документации (НД) рассчитана на широкую аудиторию, включающую как технических специалистов, так и руководителей, и существует в форме руководящих документов (РД), методических рекомендаций и технических отчетов ИСО;

• Технические стандарты, определяющие форматы и модели данных, технические спецификации и технологии представления данных, способы доступа и использования данных. Это – наиболее емкая часть, включающая стандарты для электронного описания процессов, изделий (продукции) и среды;

• Стандарты, регламентирующие технологии безопасности данных, в частности, их шифровапния в процессе обмена, обеспечения их достоверности путем применения электронно-цифровой подписи.

Общие принципы электронного обмена и управления данными, реализующие применение CALS-технологий в общей системе информационного сопровождения жизненного цикла изделия, можно понять на примере нормативных документов Министерства обороны США (MIL):

1. Единые форматы стандартного описания промышленной продукции. MIL-D-28000 – Digital Representation for Communications of Product Data: IGES Application Subsets and IGES Application Protocols – Цифровое представление данных о промышленной продукции для передачи по линиям связи.

2. Данные, определяющие промышленную продукцию, состоят из отдельных блоков, необходимых для описания продукции. Они включают геометрию, топологию, взаимосвязи, допуска, свойства и другие данные необходимые для описания промышленного изделия и предназначены для использования в процессе разработки, анализа, производства, при испытаниях и контроле

3. Единые правила обмена данными в цифровой форме в процессе реализации CALS–технологии. MIL-STD-1840-Automated Interchange of Technical Information - Автоматизированный обмен технической информацией.

4. Единые правила подготовки текстовых технических данных с использованием SGML правил электронного представления технической документации. MIL-M-28001-Markup Requirements and Generic Style Specification for Electronic Printed Output and Exchange of Text - Повышенные требования и общие технические условия для электронной печати и обмена текстовыми данными. Данные, сформированные в соответствии с этими требованиями, обеспечивают возможность их обработки, обмена, хранения, вне зависимости от того, из какого источника они получены.

5. Единый порядок представления графической информации в двоичной форме. MIL-R-28002-Raster Graphics Representation in Binary Format - Растровое представление графической информации в двоичном формате

6. Единые правила перевода иллюстраций в цифровую форму для представления. MIL-D-28003-Digital Representation for Communication Data: CGM Application Profile - Представление иллюстраций в цифровой форме для передачи данных

7. Единый порядок доступа государственных служб в автоматизированную систему предприятия-подрядчика. MIL-STD-974-Contractor Integrated Technical Information Service - Объединенная служба технической информации подрядчика

В международной практике для целей внедрения CALS-технологии используется серия стандартов ISO-10303 и ISO-13584, которые определяют единый порядок электронного описания процессов, изделия и среды.

Так, стандарт ISO-10303 STEP (Standard for the Exchange of Product model data (STEP)) «Промышленные автоматизированные системы – представление данных о продукции и обмене этими данными» - (Industrial Automation Systems-Product Data Representation and Exchange), содержит требования, принятые в международной практике по представлению данных об изделии и обмену этими данными. Этот стандарт – один из первых в семействе специализированных CALS-стандартов – является характерным примером информационного стандарта нового поколения, по образу и подобию которого строятся последующие CALS-стандарты.

В настоящее время существует перечень утвержденных и разрабатываемых томов стандарта ISO 10303 (STEP) [см. в брошюре «CALS поддержка жизненного цикла прдукции». Руководство по применению - Москва 1999.]

Использование стандарта позволяет создать более полное и точное компьютерное описание физических и эксплуатационных характеристик продукции применительно ко всему жизненному циклу продукции. Реализация требований стандарта позволяет осуществить не только корректный обмен информацией, но и служит основой для создания распределенных баз данных и архивирования.

Применение перечисленных выше принципов системы CALS, изложенных в указанных документах, позволяет формировать объединенную базу данных отдельных предприятий (подрядчиков) и государственных организаций в единую базу данных. Результатом этой деятельности является оперативная разработка и выпуск продукции на рынок при высоком ее качестве и более низкой стоимости. Банк данных системы содержит информацию по всему жизненному циклу изделия от замысла создания его до утилизации.