Однако в последние годы стало ясно, что все эти достаточно дорогостоящие средства не оправдывают возлагающихся на них надежд: разумеется, некоторое повышение производительности труда происходит, однако не в тех масштабах, которые прогнозировались. Дело в том, что они не решают наиболее важных проблем информационного обмена между различными участниками жизненного цикла изделия (заказчиками, разработчиками, производителями, эксплуатационниками и т. д.). При переносе данных из одной автоматизированной системы в другую требуются большие затраты труда и времени для повторной кодировки, что приводит к многочисленным ошибкам. Оказалось, что разные системы «говорят на разных языках» и плохо понимают друг друга. Более того, выяснилось, что бумажная документация и способы представления информации на ней ограничивают возможности использования современного высокопроизводительного технологического оборудования с ЧПУ. Так, трехмерная модель изделия, создаваемая в современной САПР, вообще не может быть адекватно представлена на бумаге.
С другой стороны, по мере усложнения изделий происходит резкий рост объемов технической документации. Сегодня эти объемы измеряются тысячами и десятками тысяч листов, а по некоторым изделиям (например, самолетам, кораблям, атомным реакторам) – тоннами. При использовании бумажной документации возникают значительные трудности при поиске необходимых сведений, внесении изменений в конструкцию и технологию изготовления изделий. Возникает множество ошибок, на устранение которых затрачивается много времени. В результате резко снижается эффективность процессов разработки, производства, эксплуатации, обслуживания, ремонта сложных наукоемких изделий. Все более усложняется взаимодействие заказчиков и производителей как при подготовке, так и при реализации контрактов на поставки сложной техники, а также последующего обслуживания и ремонта.
Анализ мирового рынка наукоемких промышленных изделий показывает, что он определяется тремя основными тенденциями:
1) постоянным повышением сложности и наукоемкости изделий;
2) повышением конкуренции на рынке;
3) развитием кооперации между участниками жизненного цикла (ЖЦ) изделия (в том числе путем создания «виртуальных предприятий»).
Основной проблемой, по мнению ученых и специалистов, стоящей сейчас перед отечественной промышленностью, является повышение конкурентоспособности выпускаемых изделий с учетом перечисленных тенденций. Добиться повышения конкурентоспособности изделия, главным образом, можно путем:
повышения степени удовлетворения требований заказчика;
сокращения сроков создания изделия;
сокращения материальных затрат на создание изделия.
При этом основным способом повышения конкурентоспособности изделия является повышение эффективности процессов его ЖЦ, т. е. повышение эффективности управления ресурсами, используемыми при его создании. В настоящее время существует большое количество методик, предназначенных для повышения эффективности управления ресурсами разного типа: материальными, финансовыми, кадровыми или информационными.
Для преодоления этих трудностей потребовались новые концепции и новые идеи. Среди них главной стала идея информационной интеграции стадий жизненного цикла продукции (изделия), которая и легла в основу CALS-технологии.
Концептуальная модель CALS
В основу новой концепции CALS, принципиально отличающей ее от других, положены инвариантные понятия, которые реализуются (полностью или частично) в течение жизненного цикла (ЖЦ) изделия (рис. 10.1).
Рис. 10.1. Концептуальная модель CALS [19]
Эти инвариантные понятия условно делятся на три группы [19]:
базовые принципы CALS;
базовые управленческие технологии;
базовые технологии управления данными.
К числу первых относятся:
системная информационная поддержка ЖЦ изделия на основе использования интегрированной информационной среды (ИИС), обеспечивающая минимизацию затрат в ходе ЖЦ;
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;
параллельный инжиниринг (Concurrent Engineering);
непрерывное совершенствование бизнес-процессов (Business Processes Reengineering).
К числу вторых относятся технологии управления процессами, инвариантные по отношению к объекту (продукции):
управление проектами и заданиями (Project Management/Workflow Management);
управление ресурсами (Manufacturing Resource Planning);
управление качеством (Quality Management);
интегрированная логическая поддержка (Integrated Logistic Support).
К числу третьих относятся технологии управления данными об изделии, процессах, ресурсах и среде.
Наиболее важной составляющей CALS-технологии является реализация в ней интегрированной информационной среды (ИИС), представляющей совокупность распределенных баз данных, содержащих сведения об изделиях, производственной среде, ресурсах и процессах предприятия, обеспечивающая корректность, актуальность, сохранность и доступность данных тем субъектам производственно-хозяйственной деятельности, участвующим в осуществлении ЖЦ изделия, кому это необходимо и разрешено. Все сведения (данные) в ИИС хранятся в виде информационных объектов.
ИИС в соответствии с концепцией CALS представляет собой модульную систему, в которой реализуются следующие базовые принципы:
прикладные программные средства отделены от данных;
структуры данных и интерфейс доступа к ним стандартизированы;
данные об изделии, процессах и ресурсах не дублируются, число ошибок в них минимизируется, обеспечивается полнота и целостность информации;
прикладные средства работы с данными представляют собой, как правило, типовые коммерческие решения различных производителей, что обеспечивает возможность дальнейшего развития ИИС.
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 термина CALS – Информационная Поддержка жизненного цикла Изделий (ИПИ). В последнее время за рубежом наряду с CALS используется также термин Product Lifecycle Management (PLM) – управление жизненным циклом продукта [19].
Цель внедрения CALS (ИПИ) – технологий – минимизация затрат в ходе жизненного цикла изделия, повышение его качества и конкурентоспособности.
Основная идея нового подхода состоит в отказе от «бумажной среды», в которой осуществляется традиционный документооборот, и переходе к интегрированной информационной среде, охватывающей все стадии жизненного цикла изделия. Информационная интеграция заключается в том, что все автоматизированные системы, применяемые на различных стадиях жизненного цикла, оперируют не традиционными документами и даже не их электронными отображениями (например, отсканированными чертежами), а формализованными информационными моделями, описывающими изделие, технологии его производства и использования. Эти модели существуют в интегрированной информационной среде в специфической форме информационных объектов. Системы, которым для их работы нужны те или иные информационные объекты, по мере необходимости могут извлекать их из интегрированной информационной среды, обрабатывать, создавая новые объекты, и помещать результаты своей работы в ту же интегрированную информационную среду. Чтобы все это было возможно, информационные модели и соответствующие информационные объекты должны быть стандартизованы.
Интегрированная информационная среда (ИИС) представляет собой совокупность распределенных баз данных, в которой действуют единые, стандартные правила хранения, обновления, поиска и передачи информации, через которую осуществляется безбумажное информационное взаимодействие между всеми участниками жизненного цикла изделия. При этом однажды созданная информация хранится в интегрированной информационной среде, не дублируется, не требует каких-либо перекодировок в процессе обмена, сохраняет актуальность и целостность.
Революционность нового подхода состоит в том, что многие поколения конструкторов, технологов, производственников воспитаны на основе совершенно другой системы, базирующейся на сотнях стандартов ЕСКДИ, ЕСТД, детально регламентирующих ведение дел с использованием бумажной документации. В условиях применения CALS эта система должна претерпеть коренные изменения, учитывающие следующие особенности [19]: