Место интегрированной логистической поддержки в рамках CALS – технологий.

      Министерство  образования и  науки Российской Федерации 

      Казанский государственный  технологический  университет

      Высшая  школа бизнеса 
 
 
 
 

      РЕФЕРАТ

           по дисциплине: 

      « ИНТЕГРИРОВАННАЯ  ЛОГИСТИЧЕСКАЯ ПОДДЕРЖКА  ПРОМЫШЛЕННОЙ ПРОДУКЦИИ   » 
 

      Тема:

      Место интегрированной логистической  поддержки

      в рамках CALS – технологий.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Содержание 

Введение…………………………………………………………………………...3

1.  Основные  положения и принципы CALS……………………………………5

2. Примеры PDM………………………………………………………………...11

3. Интерактивные электронные технические руководства

информационный  программный автоматизированный стандарт…………….13

4. CALS-технологии. Предпосылки…………………………………………….17

Заключение……………………………………………………………………….21

Литература……………………………………………………………………….22 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

      CALS-технологии  призваны служить средством, интегрирующим  промышленные автоматизированные  системы в единую многофункциональную  систему. Целью интеграции автоматизированных  систем проектирования и управления  является повышение эффективности  создания и использования сложной техники.

      В чем выражается повышение эффективности?

      Во-первых, повышается качество изделий за счет более полного учета имеющейся  информации при проектировании и  принятии управленческих решений. Так, обоснованность решений, принимаемых  в автоматизированной системе управления предприятием (АСУП), будет выше, если ЛПР (лицо, принимающее решение) и соответствующие программы АСУП имеют оперативный доступ не только к базе данных АСУП, но и к базам данных других автоматизированных систем (САПР, АСТПП и АСУТП) и, следовательно, могут оптимизировать планы работ, содержание заявок, распределение исполнителей, выделение финансов и т.п. При этом под оперативным доступом следует понимать не просто возможность считывания данных из БД, но и легкость их правильной интерпретации, т.е. согласованность по синтаксису и семантике с протоколами, принятыми в АСУП. То же относится и к другим системам, например, технологические подсистемы должны с необходимостью воспринимать и правильно интерпретировать данные, поступающие от подсистем автоматизированного конструирования. Этого не так легко добиться, если основное предприятие и организации-смежники работают с разными автоматизированными системами.

      Во-вторых, сокращаются материальные и временные  затраты на проектирование и изготовление продукции. Применение CALS-технологий позволяет существенно сократить объемы проектных работ, так как описания ранее выполненных удачных разработок компонентов и устройств, многих составных частей оборудования, машин и систем, проектировавшихся ранее, хранятся в базах данных сетевых серверов, доступных любому пользователю CALS-технологии. Доступность опять же обеспечивается согласованностью форматов, способов, руководств в разных частях общей интегрированной системы. Кроме того, появляются более широкие возможности для специализации предприятий, вплоть до создания виртуальных предприятий, что также способствует снижению затрат.

      В-третьих, существенно снижаются затраты  на эксплуатацию, благодаря реализации функций интегрированной логистической поддержки. Существенно облегчается решение проблем ремонтопригодности, интеграции продукции в различного рода системы и среды, адаптации к меняющимся условиям эксплуатации и т.п.

      Эти преимущества интеграции данных достигаются  применением современных CALS-технологий.

      Промышленные  автоматизированные системы могут  работать автономно, и в настоящее  время так обычно и происходит. Однако эффективность автоматизации  будет заметно выше, если данные, генерируемые в одной из систем, будут доступны в других системах, поскольку принимаемые в них решения станут более обоснованными.

      Чтобы достичь должного уровня взаимодействия промышленных автоматизированных систем требуется создание единого информационного  пространства в рамках как отдельных  предприятий, так и, что более важно, в рамках объединения предприятий. Единое информационное пространство обеспечивается благодаря унификации как формы, так и содержания информации о конкретных изделиях на различных этапах их жизненного цикла.

      Унификация  формы достигается использованием стандартных форматов и языков представления информации в межпрограммных обменах и при документировании.

      Унификация  содержания, понимаемая как однозначная  правильная интерпретация данных о  конкретном изделии на всех этапах его жизненного цикла, обеспечивается разработкой онтологий (метаописаний) приложений, закрепляемых в прикладных протоколах CALS.

      Унификация  перечней и наименований сущностей, атрибутов и отношений в определенных предметных областях является основой  для единого электронного описания изделия в CALS-пространстве. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1. Основные положения  и принципы CALS 
 

     Исторически по ряду объективных и субъективных причин многие подсистемы САПР и АСУ  создавались как автономные системы, не ориентированные на взаимодействие с другими АС. При этом каждая из АС успешно решает определенный круг задач отдельного этапа проектирования изделий или помогает принимать решения по отдельным бизнес-процедурам этапов ЖЦИ. Но задача взаимодействия АС разных производителей и их подсистем зачастую не ставилась и не рассматривалась. Языки и форматы представления данных в разных программах не были согласованными, например, данные конструкторского проектирования не отвечали требованиям к входным данным для программ проектирования технологических процессов.

     Негативные  последствия несогласованности  лингвистического и информационного  обеспечений разных АС наиболее выпукло  проявляются при росте сложности  систем, в проектировании которых  задействовано несколько предприятий. Показательным примером является попытка в 80-е годы создания в США системы стратегической оборонной инициативы. Стало очевидным, что без информационного взаимодействия разных АС и их подсистем эффективность автоматизации оказывается низкой, а создание многих современных сложных технических изделий – неразрешимой проблемой.

     Таким образом, дальнейший прогресс в области  техники и промышленных технологий оказался в зависимости от решения  проблем интеграции АС путем создания единого информационного пространства управления, проектирования, производства и эксплуатации изделий. Ответом на возникшие проблемы стало создание методологии компьютерного сопровождения и информационной поддержки промышленных изделий на всех этапах их жизненного цикла. Эта методология получила название CALS.

     К основным целям CALS относится прежде всего создание принципиальной возможности дальнейшего технического прогресса по пути разработки и производства усложняющихся промышленных изделий. Но CALS позволяет повысить эффективность разработки и изготовления также большинства традиционных изделий, что выражается в повышении качества, в сокращении материальных и временных затрат как на проектирование и производство, так и на эксплуатацию изделий.

     Первоначально CALS создавалась как совокупность методов и средств решения  логистических задач и аббревиатура CALS расшифровывалась как Computer Aided Logistics Systems. В дальнейшем сфера применения CALS расширилась и охватила все стороны информационной поддержки промышленных изделий, включая проектирование, управление предприятиями и технологическими процессами. Соответственно CALS получила новую интерпретацию и стала рассматриваться как Continuous Acquisition and Lifecycle Support. В качестве русскоязычного эквивалента CALS принято сокращение ИПИ – информационная поддержка изделий.

     Что же такое CALS в современном понимании?

     Существует  и используется несколько толкований.

     В широком смысле слова CALS = это методология  создания единого информационного  пространства промышленной продукции, обеспечивающего взаимодействие всех промышленных автоматизированных систем. В этом смысле предметом CALS являются методы и средства как взаимодействия разных АС и их подсистем, так и сами АС с учетом всех видов их обеспечения. Практически синонимом CALS в этом смысле становится термин PLM (Product Lifecycle Management), широко используемый в последнее время ведущими производителями АС.

     В узком смысле слова CALS – это технология интеграции различных АС со своими лингвистическим, информационным, программным, математическим, методическим, техническим  и организационным видами обеспечения.

     К лингвистическому обеспечению CALS относятся  языки и форматы данных о промышленных изделиях и процессах, используемые для представления и обмена информацией  между АС и их подсистемами на различных  этапах ЖЦИ.

     Информационное  обеспечение составляют базы данных, включающие сведения о промышленных изделиях, используемые разными системами в процессе проектирования, производства, эксплуатации и утилизации продукции. В состав информационного обеспечения входят также серии международных и национальных CALS стандартов и спецификаций.

     Программное обеспечение CALS представлено программными комплексами, предназначенными для  поддержки единого информационного  пространства этапов ЖЦИ. Это прежде всего системы управления документами  и документооборотом, системы PDM, средства разработки интерактивных электронных технических руководств и некоторые другие.

     Математическое  обеспечение CALS включает методы и алгоритмы  создания и использования моделей  взаимодействия различных систем в CALS-технологиях. Среди этих методов, в первую очередь, следует назвать методы имитационного моделирования сложных систем, методы планирования процессов и распределения ресурсов.

     Методическое  обеспечение CALS представлено методиками выполнения таких процессов, как  параллельное (совмещенное) проектирование и производство, структурирование сложных объектов, их функциональное и информационное моделирование, объектно-ориентированное проектирование, создание онтологий приложений.

     К техническому обеспечению CALS относят  аппаратные средства получения, хранения, обработки, визуализации данных при информационном сопровождении изделий. Взаимодействие разных частей виртуальных предприятий и систем, поддерживающих разные этапы ЖЦИ, происходит через линии передачи данных и сетевое коммутирующее оборудование. При этом широко используются возможности Internet и Web-технологий. Однако используемые технические средства не являются специфическими для CALS.

     Организационное обеспечение CALS представлено различного рода документами, совокупностью соглашений и инструкций, регламентирующих роли и обязанности участников жизненного цикла промышленных изделий.

     При реализации целей и задач CALS необходимо соблюдать следующие основные принципы:

     • информационная поддержка всех этапов ЖЦИ;

     • единство представления и интерпретации данных в процессах информационного обмена между АС и их подсистемами, что обусловливает разработку онтологий приложений и соответствующих языков представления данных;

     • доступность информации для всех участников ЖЦИ в любое время  и в любом месте, что обусловливает применение современных телекоммуникационных технологий;

     • унификация и стандартизация средств  взаимодействия АС и их подсистем;

     • поддержка процедур совмещенного (параллельного) проектирования изделий.

     Программное обеспечение CALS-технологий

     Программное обеспечение CALS-технологий должно выполнять  те функции, которые обеспечивают создание и поддержку интегрирующей информационной среды для промышленных автоматизированных систем.

     Во-первых, это функции управления данными, разделяемыми разными автоматизированными системами и подсистемами на этапах жизненного цикла изделий. Эти функции в настоящее время выполняют системы управления жизненным циклом PLM или на этапе проектирования — системы управления проектными данными PDM.

     Во-вторых, это функции управления данными и программами в распределенной сетевой среде, включая функции защиты информации. Эти функции реализуются в технологиях распределенных вычислений таких, как удаленный вызов процедур RPC, архитектура на основе посредников объектных запросов CORBA, объектная модель COM/DCOM, технология SOAP и др. На базе COM/DCOM фирма Microsoft развивает совокупность средств под названием DNA-архитектура (Distributed interNet Application). Эти средства включают целую гамму инструментов, таких как ActiveX, HTML, SQL Server, OLE и др. Применительно к промышленным приложениям эта архитектура получила название DNA for Manufacturing (DNA-M). Использование DNA-M позволяет разработчикам CALS-средств сконцентрировать усилия на решении специфичных задач и не тратить время на реализацию взаимодействия в сетевой среде. Особенно важную роль DNA-M сыграет в интеграции нижних уровней управления производством с системами ERP.

     В-третьих, это программные средства логистической  поддержки изделий, обслуживания сложной техники и обучения обслуживающего персонала правилам эксплуатации и ремонта изделий, представленные, в частности, интерактивными электронными техническими руководствами (ИЭТР), создаваемыми в CALS-системах с помощью специальных инструментальных средств. Развитые ИЭТР служат не только целям обучения пользователей, но выполняют также функции автоматизированного заказа материалов и запасных частей, планирования и учета проведения регламентных работ, обмена данными между потребителем и поставщиком, диагностики оборудования и поиска неисправностей. Примерами инструментальных систем создания ИЭТР могут служить TG Builder (компания "Прикладная логистика") или Adobe frameMaker+SGML (Adobe).

     В-четвертых, к программному обеспечению CALS-технологий следует отнести многочисленные средства поддержки моделирования и обмена данными с использованием языка Express, которые можно объединить под названием STEP-средств (STEP Tools). К STEP-средствам относятся редакторы, компиляторы, визуализаторы, анализаторы, конверторы и т.п., связанные с языком Express. Редакторы помогают синтезировать и корректировать Express-модели. Анализаторы служат для синтаксического анализа и выявления ошибок, допущенных при написании модели. Анализатор входит в состав компилятора, который после анализа осуществляет трансляцию Express-моделей в ту или иную требуемую языковую форму. Визуализаторы генерируют графические представления моделей на языке Express-G. Конверторы используются для преобразования Express-моделей на основе языка Express-X.

     В-пятых, к программному обеспечению CALS-технологий можно отнести средства поддержки языков SGML, XML, EDIFACT.

     Примерами STEP-средств могут служить продукты компаний STEP Tools, EPM Technology AS, TNO и др.

     Например  с помощью программ ST-Developer компании STEP Tools реализуют SDAI-интерфейс на языках C, C++, Java, IDL/Corba, интерфейс Express-моделей к SQL базам данных и графическому ядру ACIS машиностроительных CAD-систем, осуществляют тестирование Express-моделей, генерируют модели на языке Express-G.

     Ряд STEP-средств предлагает Национальный институт стандартов и технологий США (NIST). Это средства оперирования обменными файлами и Express-моделями, трансляции моделей в C++ и IDL представления.

     Компания Rational Rose предлагает транслятор Express-моделей  в UML-представление.

      Программные средства компании EPM Technology AS, составляющие систему EDM (Express Data Manager), характеризуются  разнообразием выполняемых функций. Так, программа EDMdeveloperSeat поддерживает базу данных с Express-моделями, EDMvisualExpress осуществляет визуализацию моделей с помощью расширения языка Express-G, EDMmodelChecker служит для диагностики допущенных нарушений правил языка Express.

     Технологии  распределенных вычислений и их программное  обеспечение используются, но не являются специфичными в CALS-приложениях. Поэтому основными компонентами ПО CALS являются системы PDM (или их развитие в виде систем CPC и PLM) и интерактивные электронные технические руководства (IETM).

     Системы PDM предназначены преимущественно  для информационного обеспечения проектирования — упорядочения информации о проекте, управления соответствующими документами, включая спецификации и другие виды представления данных, обеспечения доступа к данным по различным атрибутам, навигации по иерархической структуре проекта. В ряде систем PDM поддерживаются информационные связи не только внутри САПР, но также с производственной и маркетинговой документацией. Аналогичные системы, в большей мере ориентированные на управление информацией в системах типа ERP, SCM, CRM и т.п., часто называют системами EDM (Enterprise Data Management).

     В последнее время усилия многих компаний, производящих программно-аппаратные средства автоматизированных систем, направлены на создание систем электронного бизнеса (E-commerce). В основе развитых систем E-commerce лежит управление данными на протяжении всего жизненного цикла изделий, т.е. CALS-технологии, средства PDM и CPC.

     Среди систем E-commerce различают системы B2C и B2B.

     Система B2C (Business-to-Customer) предназначена для  автоматизации процедур взаимоотношений предприятия с конечными потребителями его продукции, чаще всего это взаимоотношения юридического лица с физическими лицами (покупателями товаров).

     Но  значимость систем E-commerce отнюдь не определяется организацией электронной торговли путем размещения на сайтах Internet витрин товаров и услуг. Цель электронного бизнеса заключается в объединении в едином информационном пространстве информации, во-первых, о возможностях множества организаций, специализирующихся на предоставлении различных услуг и на выполнении тех или иных процедур и операций по проектированию и изготовлению заказанных изделий, во-вторых, о запросах на использование этих услуг и заказах на поставки изделий и полуфабрикатов. В отличие от B2C такие E-commerce системы называют системами B2B (Business-to-Business). Эти системы автоматизируют процедуры взаимодействия юридических лиц друг с другом, более конкретно, системы B2B автоматизируют процессы обмена информацией между компаниями-партнерами.

     Возникает задача создания единого информационного пространства, в котором функционируют автоматизированные системы управления взаимодействующих предприятий. Системы управления данными в интегрированном информационном пространстве называют системами CPC.

     Технология  интегрированного информационного пространства и управления данными CPC — технология взаимодействия производителей, поставщиков и покупателей на различных этапах жизненного цикла изделий, направленная на оптимальное удовлетворение потребностей заказчиков в продукции и услугах. Благодаря более высокой степени специализации предприятий, проектированию под заказ, комплексному учету затрат на проектирование, изготовление, доставку продуктов можно минимизировать временные и финансовые затраты при высоком качестве изделий. Чтобы использовать эти возможности, требуются специальные системы CPC, главное назначение которых — обеспечивать информационную согласованность действий всех участников процесса создания продукции. В CPC учитывается, что число участников в цепи поставок может быть весьма значительным, причем состав участников непостоянен, а определяется исходя из конкретных задач и условий. Для эффективного управления процессами на протяжении всего жизненного цикла продукции все участники должны пользоваться доступными для правильного восприятия, интерпретации и исчерпывающе полными данными.

     Системы CPC интегрируют функции таких  систем, как SCM, CRM, а также часть  функций систем PDM, CAD/CAM и ERP.

     В большинстве автоматизированных систем для обменов данными внутри системы  используют те или иные форматы, или не являющиеся унифицированными, или признанные в ряде систем лишь как стандарты де-факто. Языки типа Express используют для межсистемных обменов и представления многократно используемых данных в общих базах данных, для выполнения роли внутренних форматов они неудобны. Поэтому в прикладные автоматизированные системы для связей с общей информационной CALS-средой должны быть включены конверторы для взаимных преобразований внутренних форматов данных в STEP-форматы. Такие конверторы также относят к программному обеспечению CALS-технологий.

     В PDM разнообразие типов проектных  данных поддерживается их классификацией и соответствующим выделением групп  с характерными множествами атрибутов. Такими группами данных являются аспекты  описания, т.е. описания изделий с различных точек зрения. Для большинства САПР машиностроения характерными аспектами являются свойства компонентов и сборок (эти сведения называют Bill of materials — BOM), модели и их документальное выражение (основными примерами могут служить чертежи, 3D модели визуализации, сеточные представления для конечно-элементного анализа, текстовые описания), структура изделий, отражающая взаимосвязи между компонентами и сборками и их описаниями в разных группах.

     Вследствие  большого объема проектных данных и наличия ряда версий проектов PDM должна обладать развитой системой поиска нужных данных по различным критериям. 
 
 
 

     2. Примеры PDM 

     В настоящее время (2010 г.) наиболее известными PDM-системами являются ENOVIA и SmarTeam (Dessault Systemes), Teamcenter (Unigraphics Solutions), Windchill (PTC), mySAP PLM (SAP), BaanPDM (BAAN) и российские системы Лоцман:PLM (Аскон), PDM StepSuite (НПО "Прикладная логистика"), Party Plus (Лоция Софт).

     Основные  разработчики САПР в машиностроении считают целесообразным предлагать комплексные системы PLM, в состав которых входят как модули CAD/CAM/CAE, так и PDM.

     Так, компания Dessault Systemes создает систему ENOVIA на базе приобретенной PDM ProductManager. ENOVIA предназначена для моделирования  и управления данными об изделиях, процессах и ресурсах на различных этапах жизненного цикла промышленной продукции от концептуального проектирования до эксплуатационного обслуживания. Это распределенная на базе Web-технологий система управления данными, способствующая интеграции систем проектирования, производства и управления внутри предприятия и позволяющая отдельным фирмам объединяться в виртуальные предприятия. Управление проектами и изменениями данных, их распределение, интерфейс с системами ERP — далеко не полный перечень функций этой системы.

      Кроме ENOVIA, Dessault Systemes развивают систему SmartTeam. В базовый комплект системы SmarTeam входят модуль создания и редактирования моделей, СУБД (Interbase или Oracle), визуализатор, модуль сопряжения с различными САПР (в список входят SolidWorks, MDT, Inventor, Microstation, Solid Edge, AutoCAD 14). Базовый комплект может расширяться путем добавления модулей документооборота, интеграции с ERP, SCM и CRM-системами, взаимодействия с партнерами через Internet и др. Состав системы SmarTeam и ее связи с CAD и ERP-системами иллюстрирует рис. 1.

     Создаваемая в среде SmarTeam информационная модель объекта состоит из двух частей. Одна часть служит для описания состава  изделия (в виде дерева), его структуры (в виде файлов с данными о сборках), геометрии и материала деталей. Другая часть содержит данные о технологических процессах изготовления объекта в виде дерева операций и переходов и автоматически формируемой технологической документации. 
 

     Рис. 1. Состав системы SmarTeam 

     Unigraphics Solutions осуществила преобразование систем iMAN и Metaphase в новую PDM Teamcenter. В этой PDM имеются подсистемы управления данными на стадиях проектирования и производства.

     Компания PTC располагает двумя системами PDM — это Pro/Intralink и более современная Windchill. Система Windchill основана на использовании Internet и Web-технологий для информационного взаимодействия многих предприятий и потому может позиционироваться как система CPC. Windchill охватывает все этапы проектирования, выполняет функции, которые присущи системам документооборота, управления проектами, конфигурацией и изменениями проектных данных. Системы CPC функционируют в гетерогенной среде, охватывающей пространство, не ограниченное рамками отдельных предприятий и корпораций. Система CPC, отвечая на запросы пользователей, может собирать необходимые данные из web-сайтов, баз данных ERP или PDM систем и, преобразуя в единый формат, предоставляет их пользователю. Имеются возможности планирования и моделирования производственных и логистических процессов.

     В SolidWorks используется PDM/Works, в SolidEdge —  заимствованная система управления документами SharePoint Portal Server.

     Компания Consistent Software разрабатывает оригинальную PDM-систему OutdoCS PDM и предлагает комплексную систему PartY Plus, разработанную фирмой Лоция Софт. Система PartY Plus предназначена для управления информацией об изделиях, проектах, сооружениях на протяжении всех этапов их жизненного цикла. PartY Plus включает в себя три основных продукта, которые могут использоваться как автономно, так и совместно — это PDM PartY, система управления документами DOCS Open, управления документооборотом и бизнес-процессами LS Flow. В качестве СУБД нужно использовать одну из систем Sybase Adaptive Server, MS SQL Server или Oracle.

     На  роль PDM претендует система ведения  архива технической документации и  управления проектными данными Search белорусской  фирмы Интермех. Search выполняет функции: хранение документов (чертежи, спецификации, руководства и др.), поиск и доступ к ним, управление версиями документов и изменениями в них, визуализация структуры изделий в виде дерева связей, поддержка групповой работы над проектом (редактирование, маршрутизация документов), формирования различного рода справок и отчетов, регулирование прав доступа к архиву, импорта данных из внешних баз. Архив создается на базе СУБД Oracle или InterBASE (компания Borland). Обеспечивается удаленный доступ к архиву с помощью Web-браузеров. В системе имеются редактор спецификаций, редактор извещений об изменениях в проекте, модуль доступа к документам, расположенным на других узлах сети, база данных (электронный архив), текстовый редактор, объединенные с чертежной системой. Search "понимает" внутренний язык AutoCAD. Для ее использования необходима СУБД Interbase (компания Borlabd).