Начиная с 1980-х гг. одним из направлений повышения эффективности производства стало широкое применение информационных технологий. Важным этапом на этом пути стало внедрение гибких производственных систем (ГПС). Они представляли собой совокупность технологического оборудования, управляемую средствами вычислительной техники, обладающая свойством автоматизированной переналадки при изменении программы производства изделий.

Дальнейшее развитие работ в данном направлении привело в начале 1990-х гг. к появлению компьютеризированных интегрированных производств (КИП). Новизна концепции КИП заключалась не только в применении компьютерных технологий для автоматизации технологических процессов, но в создании интегрированной информационной системы предприятия, что достигалось путем использования общих баз данных.

Такой подход позволял более эффективно решать вопросы разработки и проектирования изделий, подготовки производства, планирования и управления производством, решения задач материально-технического обеспечения, охватывая все процессы предприятия.

В КИП на интегрированную автоматизированную систему управления (ИАСУ) были возложены не только функции автоматизации процессов проектирования и производства изделий, но и совершенно новые задачи, связанные с обеспечением информационной интеграции процессов. Интеграция осуществлялась за счет совместного использования одной и той же информации для решения разных задач.

В составе ИАСУ было принято выделять автоматизированную систему управления предприятием (АСУП), АСУ конструкторско-технологической подготовки производства (АСКТПП), АСУ гибкими производственными участками (АСУ ГАУ), АСУ транспортно-складской системой (АСУ АТСС), АСУ инструментального обеспечения (АСИО), а также АСУ научными исследований (АСНИ).

Из всех составляющих ИАСУ наиболее востребованными оказались системы автоматизации проектирования и подготовки производства, а также системы управления предприятием. В практический обиход были введены понятия: CAD/CAM/CAE и MRP (MRP И).

Понятие CAD (Computer Aided Design)/ CAM (Computer Aided Manufacturing)/CAE (Computer Aided Engineering) обозначало комплекс программных средств компьютерного проектирования, подготовки производства и инженерных расчетов.

Понятие MRP (Materials Requirement Planning - планирование потребностей в материалах), а позднее MRP II (Manufacturing Resource Planning - управление производственными ресурсами) стало общепринятым обозначением комплекса задач управления финансово-хозяйственной деятельностью предприятия: планирования производства, материально-технического снабжения, управления финансовыми ресурсами, и других.

В начале 1990-х гг. консалтинговой фирмой Gartner Group (США) была предложена концепция ERP (Enterprise Resource Planning - управление ресурсами предприятия).

К началу XXI в. термины MRP1I и ERP практически полностью вытеснили понятие АСУП и сегодня обозначают класс интегрированных информационных систем, предназначенных для управления производственно-хозяйственной деятельностью предприятия.

В рамках концепции КИП остались нерешенными задачи: взаимодействия с заказчиком, взаимодействия с поставщиками, послепродажного сопровождения изделия.

К середине 1990-х гг. проявилась необходимость создания интегрированной информационной системы, поддерживающей весь жизненный цикл изделия. В данном случае жизненный цикл (ЖЦ) продукции - это совокупность процессов, выполняемых от момента выявления потребностей общества в определенной продукции, до момента удовлетворения этих потребностей и утилизации продукции. К основным стадиям ЖЦ относятся: маркетинг; проектирование и разработка продукции; планирование и разработка процессов; закупки материалов и комплектующих; производство или предоставление услуг; упаковка и хранение; реализация; монтаж и ввод в эксплуатацию; техническая помощь и сервисное обслуживание; послепродажная деятельность или эксплуатация; утилизация и переработка в конце полезного срока службы.

Совокупность процессов, реализации которых необходима на протяжении ЖЦ, требуют постоянного информационного взаимодействия организаций, участвующих в поддержке ЖЦ продукции.

Потребность в интегрированной системе поддержки ЖЦ продукции привела к необходимости создания интегрированной информационной системы (ИИС), которая обеспечивает взаимодействие проектных и производственных организаций, поставщиков, сервисных компаний и конечного потребителя на всех стадиях ЖЦ.

Следует отметить, что при взаимодействии перечисленных структур используется весьма разнородна информация: это коммерческая и юридическая информация, маркетинговые, конструкторско-тех нологические, производственные данные, и т. д., которая должна быть максимально стандартизована.

Впервые работы по созданию интегрированных систем, поддерживающих жизненный цикл продукции, были начаты в 1980-х гг. в оборонном комплексе США. Новая концепция получила обозначение CALS (Computer Aided Logistic Support - компьютерная поддержка процесса поставок). Данная концепция последовательно совершенствовалась, дополнялась и, сохранив существующую аббревиатуру (CALS), получила более широкую трактовку - Continuous Acqusition and Life cycle Support - непрерывные развитие и поддержка жизненного цикла продукции.

Первая часть - Continuous Acqusition (непрерывное развитие, повышение эффективности) означает непрерывность информационного взаимодействия с заказчиком в ходе формализации его потребностей, формирования заказа, процесса поставки и т. д.

Вторая часть - Life Cycle Support (поддержка жизненного цикла изделия) - означает системность подхода к информационной поддержке всех процессов жизненного цикла изделия, в том числе процессов эксплуатации, обслуживания, ремонта и утилизации и т. д.

Термин CALS принято больше употреблять для области военной продукции, в гражданской сфере распространение получили термины Product Life Cycle Support (PLCS), в дословном переводе с английского - поддержка жизненного цикла изделия или Product Life Management (PLM) - управление жизненным циклом изделия, в нашей стране чаще пользуются понятием ИПИ (Информационная поддержка жизненного цикла изделий).

Основой концепции CALS является совершенствования процессов ЖЦ изделия за счет повышения эффективности управления информацией об изделии. Задачей CALS является преобразование ЖЦ изделия в высокоавтоматизированный процесс путем реструктуризации входящих в него бизнес-процессов.

Сегодня концепция CALS превратилась в глобальную стратегию повышения эффективности бизнес-процессов за счет информационной интеграции и совместного использования информации на всех этапах жизненного цикла продукции.

Путь реализации концепции CALS содержится в стратегии CALS, предполагающей создание единого информационного пространства (ЕИП) для всех участников ЖЦ изделия.

ЕИП должно обладать следующими свойствами: охватывать всю информацию об изделии, являться единственным источником данных об изделии для участников ЖЦ, постоянно развиваться, исполь зовать программно-аппаратные средства, уже имеющиеся у участников ЖЦ.

Стратегия CALS предусматривает двухэтапный план создания ЕИП: автоматизация отдельных или этапов ЖЦ изделия и представление данных на них в электронном виде; интеграция автоматизированных процессов и относящихся к ним данных, уже представленных в электронном виде, в рамках ЕИП.

При реализации стратегии CALS должны использоваться три группы методов, называемых CALS-технологиями:

• технологии анализа и реинжиниринга бизнес-процессов. Эти технологии нужны для того, чтобы перейти от бумажного к электронному документообороту и внедрить новые методы разработки изделия;

• технологии представления данных об изделии в электронном виде;

• технологии интеграции данных об изделии При интеграции всех данных об изделии в рамках ЕИП применяются специализированные программные средства - системы управления данными об изделии (PDM - Product Data Management). Задачей PDM-системы является аккумулирование всей информации об изделии, создаваемой прикладными системами, в единую логическую модель. Процесс взаимодействия PDM-системы и прикладных систем строится на основе стандартных интерфейсов.

Пользователями PDM-системы выступают все сотрудники всех предприятий - участников ЖЦ изделия: конструкторы, технологи, работники технического архива, а также сотрудники, работающие в других предметных областях: сбыт, маркетинг, снабжение, финансы, сервис, эксплуатация и т. п. Главной задачей PDM-системы является предоставление соответствующему сотруднику нужной ему информации в нужное время в удобной форме (в соответствии с правами доступа).

Поскольку потребитель тоже является полноправным участником ЖЦ изделия, необходимо обеспечение для него доступа в ЕИП. Однако использование для этих целей PDM-системы нецелесообразно в силу ее большой стоимости и значительного срока внедрения и освоения. К тому же если потребитель эксплуатирует изделия от разных поставщиков, ему придется иметь дело с разными ЕИП и, соответственно, разными PDM-системами.

Учитывая это, а также то, что потребителю необходимы только эксплуатационные данные об изделии, в качестве средства доступа к ЕИП он будет использовать не PDM-систему, а интерактивные электронные технические руководства (ИЭТР).

ИЭТР разрабатывается поставщиком, обеспечивает доступ потребителя к эксплуатационной информации об изделии в ЕИП и имеет стандартный интерфейс пользователя (например, согласно MIL-M-87268), что позволяет сотрудникам эксплуатирующей организации одновременно обслуживать изделия от разных поставщиков.

Развитие концепций CALS и ЕИП обусловили появление новой организационной формы выполнения масштабных проектов, связанных с разработкой, производством и эксплуатацией сложной продукции - «виртуального предприятия» (ВП) - формы объединения на контрактной основе предприятий и организаций, участвующих в поддержке ЖЦ.

Основное содержание концепции CALS составляют принципы и технологии, которые реализуются в течение жизненного цикла (ЖЦ) изделия.

Они условно делятся на три группы:

• базовые принципы CALS;

• базовые управленческие технологии;

• базовые технологии управления данными.

К первой группе относятся:

• системная информационная поддержка и сопровождение ЖЦ изделия на основе использования интегрированной информационной среды (ИИС), обеспечивающая минимизацию затрат в ходе ЖЦ. В данном случае ИИС представляет собой совокупность распределенных баз данных, содержащих сведения об изделиях, производственной среде, ресурсах и процессах предприятия, обеспечивающая корректность, актуальность, сохранность и доступность данных для тех участников производственно-хозяйственной деятельности, участвующим в осуществлении ЖЦ изделия, кому, по роду их деятельности, это необходимо и разрешено;

• информационная интеграция за счет стандартизации информационного описания объектов управления;

• разделение программ и данных на основе стандартизации структур данных и интерфейсов доступа к ним, ориентация на готовые коммерческие программно-технические решения (Commercial Of The Shelf - COTS), соответствующие требованиям стандартов;

• безбумажное представление информации, использование электронно-цифровой подписи (см. § 7.8). В целом организация процессов информационного обмена посредством ИИС направлена на переход к прямому безбумажному обмену данными;

• параллельный инжиниринг (Concurrent Engineering) Принцип параллельного инжиниринга (ПИ) предполагает выполнение про цессов разработки и проектирования одновременно с моделированием процессов изготовления и эксплуатации. Сюда же относится одновременное проектирование различных компонентов сложного изделия. Возможность применения ПИ возникает благодаря тому, что в ИИС все результаты работы представлены в электронном виде, являются актуальным, доступны всем участникам и легко могут быть скорректированы;

• непрерывное совершенствование бизнес-процессов (Business Processes Reengineering). Концепция CALS предполагает последовательное, непрерывное изменение и совершенствование бизнес-процессов разработки, проектирования, производства и эксплуатации изделия. Для этого используется набор разнообразных методов, таких как реинжиниринг бизнес-процессов (business process reengineering), бенчмаркинг (benchmarking), непрерывное улучшение процессов (continuous process improvement) и т. д.

К второй группе относятся технологии управления процессами:

• управление проектами и заданиями (Project Management/ Workflow Management). Под проектом понимается совокупность действий, направленных на достижение поставленной производственной или коммерческой цели и связанных с использованием и расходом ресурсов различного типа. Термин Project Management (РМ) обозначает класс управленческих задач, связанных с планированием, организацией и управлением действиями, направленными на достижение поставленных целей при заданных ограничениях на использование ресурсов. В ходе выполнения проекта исполнители, действуя в соответствии с заданной технологий, получают и выполняют задания, соответствующие структурным элементам бизнес-процесса. Автоматизация управления потоком таких заданий есть функция другой базовой технологии управления - технологии «workflow» (поток работ - буквальный перевод английского «workflow»);

• управление ресурсами (Manufacturing Resource Planning). Термины MRP II (Manufacturing Resource Planning) и ERP (Enterprise Resource Planning) являются общепринятыми обозначениями систем, предназначенных для решения комплекса задач управления финансово-хозяйственной деятельностью предприятия. Это позволяет рассматривать принципы и стандарты MRP/ERP как базовую технологию управления ресурсами при решении различных задач. Для выполнения функций MRP/ERP-систем используют информацию, содержащуюся в ИИС, и помещают в нее результаты своей работы для использования данных на последующих стадиях ЖЦ;

• управление качеством (Quality Management). Обеспечение требуемого качества продукции является одной из целей реализации концепции CALS. Управление качеством в широком смысле понимается как управление процессами, направленное на обеспечение качества их результатов. Применение ИИС обеспечивает информационную поддержку и интеграцию процессов, а соответственно и возможность использования электронных данных, созданных в ходе различных процессов предприятия, для задач управления качеством;

• интегрированная логистическая поддержка - ИЛП (Integrated Logistic Support). Величина затрат на поддержку его ЖЦ (life cycle cost) является важнейшим потребительским параметром сложного наукоемкого изделия. Она складывается из затрат на разработку и производство изделия, а также затрат на ввод изделия в действие, эксплуатацию и поддержание его в работоспособном состоянии. Для сложного изделия, имеющего срок использования (10-20 лет), затраты, возникающие на постпроизводственных стадиях ЖЦ и связанные с поддержанием изделия в работоспособном состоянии, могут быть равны или превышать (до 2-3 раз) затраты на приобретение. Сокращение затрат на поддержку ЖЦ изделия - одна из целей CALS.

Комплекс управленческих технологий, направленных на сокращение этих затрат, объединяется понятием ИЛП (Integrated Logistic Support). ИЛП включает в себя:

• анализ логистической поддержки,

• планирование технического обслуживания,

• интегрированные процедуры материально-технического обеспечения,

• меры по обеспечению персонала электронной эксплуатационной и ремонтной документацией.

Анализ логистической поддержки (АЛП) выполняется для обеспечения необходимого уровня надежности, ремонтопригодности и пригодности к поддержке, а также установления требований:

• к конструкции изделия, размещению его агрегатов и узлов, подлежащих регулярному обслуживанию, замене и ремонту;

• к вспомогательному и испытательному оборудованию (Support and Test Equipment);

• к численности и квалификации эксплуатационного и обслуживающего персонала (Manpower and Human Factors);

• к системе и средствам обучения (Training and Training Equipment);

• к номенклатуре и количеству запасных частей, расходных материалов и т. д.;

• к организации хранения, транспортировки, упаковки и т. д. (Packaging, Handling, Storage and Transportation).

Планирование технического обслуживания (ТО) изделия (Maintenance Planning): разработка концепции ТО, требований к изделию в части его обслуживания и реализации плана ТО.

Интегрированные процедуры поддержки материально-технического обеспечения (Integrated Supply Support Procedures), в том числе:

• определение параметров начального материально-технического обеспечения (Initial Provisioning);

• кодификация (Codification) предметов поставки;

• планирование поставок изделий (Procurement Planning);

• управление заказами на поставку предметов снабжения (Order Administration);

• управление счетами на оплату заказанных предметов снабжения (Invoicing); Меры по обеспечению персонала электронной эксплуатационной и ремонтной документацией (Electronic Documentation). Характерным свойством такой документации является ее интерактивность, т. е. возможность для обслуживающего и ремонтного персонала получать необходимые сведения о процессах и процедурах в форме прямого диалога с компьютером.

К третьей группе - группе базовых технологий управления данными относятся технологии управления данными об изделии, процессах, ресурсах и среде.

Информацию, циркулирующую в системе информационной поддержки ЖЦ машиностроительного изделия, можно условно разделить на три класса:

• данные об изделии; на разных стадиях ЖЦ требуются различные подмножества из всей совокупности данных об изделии, отличающиеся составом и объемом информации;

• данные о выполняемых процессах;

• данные о ресурсах, требуемых для выполнения процессов.

Данные об изделии составляют основной объем информации в ИИС. В целом информация об изделии включает в себя:

• классификационные и идентификационные данные об изделии и его компонентах, в том числе его наименование, обозначение, классификационные коды, данные о поставщиках, сведения, касающиеся степени конфиденциальности информации об изделии и его компонентах;

• данные о технических, физических и других характеристиках изделия;

• данные о составе и структуре изделия, используемых материалах и комплектующих изделиях, с указанием возможных альтернатив и их взаимозаменяемости;

• данные, определяющие состав возможных конфигураций изделия в зависимости от внешних требований и условий, а также данные об отличиях конкретных экземпляров изделий (партий изделий);

• геометрические данные, представленные в форме объемных геометрических моделей изделия, сборочных единиц и отдельных деталей, электронных (векторных) и сканированных бумажных (растровых) чертежей;

• текстовая документация;

• сведения об имеющихся версиях структуры изделия, документов, моделей и чертежей и их статусе;

• данные о разработчиках;

• данные о качестве изделий;

• данные об эксплуатации изделия и т. д.

Многие из перечисленных типов данных требуют для своего представления сложных специфических информационных моделей, учитывающих семантику данных и правила работы с ними.

Данные о выполняемых процессах. Процесс - это совокупность последовательно или/и параллельно выполняемых операций, преобразующая материальный или/и информационный потоки в соответствующие потоки с другими свойствами.

Бизнес-процесс протекает в соответствии с управляющими директивами, вырабатываемыми на основе целей деятельности. В ходе процесса потребляются финансовые, энергетические, трудовые и материальные ресурсы и выполняются ограничения со стороны других процессов и внешней среды.

Описание процесса может быть представлено как совокупность составляющих процесс операций, необходимых условий и ресурсов, входных и выходных потоков. Совокупность стандартизованных информационных моделей изделия, процессов и ресурсов образует единую интегрированную модель, обеспечивающую информационную поддержку задач, выполняемых в ходе ЖЦ. Например, информационная модель технологической подготовки производства рассматривается как описание процесса, использующее данные об изделии и технологических ресурсах. Модель производства может быть представлена как описание процесса, связанного с данными об изделии и потребных материальных, финансовых и иных ресурсах.

Данные о ресурсах, требуемых для выполнения процессов. Ресурс - это совокупность материальных, финансовых, интеллекту альных или иных ценностей, используемых и расходуемых в ходе деятельности, связанной с разработкой, проектированием, производством или эксплуатацией изделия. Ресурсы, используемые в проекте, могут иметь различную природу, свойства и характеристики.

Между ресурсами могут существовать отношения: заменяемости, когда один ресурс может заменить другой, и взаимозаменяемости, когда ресурсы могут заменять друг друга. Ресурсы могут быть простыми и составными и, соответственно, образовывать иерархические структуры. Структуры данных, описывающих ресурсы различного типа, регламентируются стандартом 1БО 15551.

⇐Единая государственная автоматизированная информационная система егаис | Информационные системы и технологии | Электронная цифровая подпись⇒