Введение
Последнее десятилетие ХХ века характеризуется широкой компьютеризацией всех видов деятельности человечества: от решения традиционных интеллектуальных задач научного характера до автоматизации производственной, торговой, коммерческой, банковской и других видов деятельности. Этой всеобщей тенденции способствовало появление и массовое применение персональных компьютеров, а также средств телекоммуникаций и вычислительных сетей, в том числе «всемирной паутины» – сети Интернет. Эти факторы сделали актуальной проблему развития и эффективного использования информационных ресурсов – как локальных, так и общенациональных и даже глобальных.
Уже в 80-е годы было осознано, что информационные ресурсы любой страны по стоимости соизмеримы и, быть может, превосходят стоимость природных, в том числе энергетических ресурсов. Стало ясно, что устоять в конкурентной борьбе смогут только те предприятия, которые будут применять в своей деятельности современные информационные технологии. Именно информационные технологии наряду с прогрессивными технологиями материального производства позволяют существенно повысить производительность труда и качество выпускаемой продукции при значительном сокращении сроков постановки на производство изделий, отвечающих запросам и ожиданиям потребителей.
Однако в тот же период было осознано, что частичная, фрагментарная компьютеризация отдельных видов производственной деятельности, будучи делом дорогостоящим, не оправдывает возлагаемых на нее надежд. Это связано с тем, что первые реализации информационных технологий представляли собой попытки внедрения качественно новых средств в традиционную технологическую среду. Эти попытки либо полностью отторгались, либо адаптировались к этой среде таким образом, что эффект от их использования был невелик. Все эти средства создавались на различных вычислительных платформах, в различных языковых средах и, как правило, были несовместимы между собой, что предопределяло их автономное использование с необходимостью многократной перекодировки подчас одной и той же информации для ввода ее в ту или иную систему. Помимо резкого возрастания объемов рутинного труда, это приводило к многочисленным ошибкам и, как следствие, к снижению эффективности систем. Вместе с тем, опыт, накапливавшийся в процессе создания и разработки автономных систем, оказался полезным: он позволил осознать необходимость интеграции систем, реализующих различные информационные технологии, в единый комплекс, который в отечественной технической литературе получил название интегрированная автоматизированная система управления (ИАСУ), а в англоязычной литературе – Computer Integrated Manufacturing (СIM).
Первоначально появление и внедрение интегрированных автоматизированных систем управления (СIM) однозначно связывалось с высокоавтоматизированными производственными комплексами типа гибких автоматизированных производств и даже полностью автоматизированных предприятий. Однако дальнейшее развитие показало целесообразность внедрения интегрированных автоматизированных систем управления на предприятиях с умеренным уровнем автоматизации технологических процессов. Существенным оказалось создание в рамках предприятия единого информационного пространства или интегрированной информационной среды, охватывающей все этапы жизненного цикла выпускаемой этим предприятием продукции.
Именно идея интегрированной информационной среды и информационной интеграции стадий жизненного цикла стала базовой при выработке подхода, получившего в США название CALS (Continuous Acquisition and Life cycle Support – непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного цикла) [3].
Инициатором этого подхода и доведения его до уровня международных стандартов стало Министерство обороны США в связи с необходимостью повышения эффективности управления и сокращения затрат на информационное взаимодействие между государственными учреждениями и коммерческими предприятиями при поставках и в ходе последующей эксплуатации вооружений и военной техники.
В настоящее время идея CALS сформировалась в целое направление в области информационных технологий и оформилась в виде серии международных стандартов ISO, государственных стандартов США и нормативных документов Министерства обороны США.
Следом за США идеологию CALS приняли все наиболее развитые страны Запада: Великобритания, Германия, Швеция, Норвегия, Канада, Япония, Австралия и др. В последние годы методы и идеи CALS и основанные на них информационные технологии (CALS-технологии) находят применение и в России, в первую очередь на предприятиях оборонного комплекса, поставляющих на внешний рынок наукоемкую продукцию.
CALS-технологии
Обобщая сведения, почерпнутые из различных источников, можно предложить следующее определение CALS:
CALS – концепция, объединяющая принципы и технологии информационной поддержки жизненного цикла продукции на всех его стадиях, основанная на использовании интегрированной информационной среды (единого информационного пространства), обеспечивающая единообразные способы управления процессами и взаимодействия всех участников этого цикла: заказчиков продукции (включая государственные учреждения и ведомства), поставщиков (производителей) продукции, эксплуатационного и ремонтного персонала, реализованная в соответствии с требованиями системы международных стандартов, регламентирующих правила указанного взаимодействия преимущественно посредством электронного обмена данными [2].
За счет непрерывной информационной поддержки обеспечиваются единообразные способы управления процессами и взаимодействия всех участников этого цикла: заказчиков продукции, поставщиков/производителей продукции, эксплуатационного и ремонтного персонала. Информационная поддержка реализуется в соответствии с требованиями системы международных стандартов, регламентирующих правила указанного взаимодействия преимущественно посредством электронного обмена данными.
Применение CALS-технологий позволяет существенно сократить объёмы проектных работ, так как описания многих составных частей оборудования, машин и систем, проектировавшихся ранее, хранятся в унифицированных форматах данных сетевых серверов, доступных любому пользователю технологий CALS. Существенно облегчается решение проблем ремонтопригодности, интеграции продукции в различного рода системы и среды, адаптации к меняющимся условиям эксплуатации, специализации проектных организаций и т. п. [4].
Особенности CALS
Для CALS характерно следующее:
- решаются задачи интеграции всех процессов в ходе жизненного цикла (в отличие от компьютерной автоматизации и интеграции отдельных процессов);
- рамки решаемых задач выходят за границы отдельного предприятия;
- участники информационного взаимодействия могут быть территориально удалены друг от друга и располагаться в разных городах и странах;
- совместно используемая информация очень разнородна: это маркетинговые, конструкторско-технологические, производственные данные, коммерческая и юридическая информация и т. д. Для обеспечения возможности ее совместного использования способы и технологии представления и корректной интерпретации данных должны быть стандартизованы;
- основной средой передачи данных является глобальная сеть Internet.
Единое информационное пространство обеспечивает возможность взаимодействия проектных организаций, производственных предприятий, поставщиков, организаций сервиса и конечного потребителя на всех стадиях жизненного цикла.
Совместно используемое хранилище конструкторских данных об изделии позволяет нескольким проектным организациям наладить процесс кооперативного проектирования. Данные о конструкции изделия используются для технологической подготовки производства, планирования потребностей в материальных ресурсах, закупок, производственного планирования, процессов изготовления, испытаний, продаж, поддержки процессов эксплуатации и т. д.
На каждой стадии жизненного цикла создается свой набор данных, который используется на последующих стадиях.
CALS- технологии и стандарты
Совместно используемую информацию условно можно разделить на следующие виды:
- информация о продукте;
- информация о выполняемых процессах;
- информация о среде, в которой процессы выполняются, в формате, определенном международными стандартами.
Базовыми международными стандартами являются:
- при проектировании изделия — стандарты ISO серии STEP, предназначенные для возможности единообразного описания изделий в различных прикладных областях на базе типовых блоков, в которых для описания данных используется специальный язык EXPRESS, включающие методы описания, стандартные решения, структуру и методологию проверки на совместимость, интегрированные ресурсы, интегрированные прикладные ресурсы, прикладные протоколы;
- при производстве, логистической поддержке изделий и взаимодействии с поставщиками — стандарты ISO серии PLIB, MANDATE, а также нормативные документы МО США, предназначенные для представления и обмена доступными для компьютерной интерпретации данными о поставляемых компонентах и комплектующих изделиях (узлах, деталях и т. д.), технологии изготовления, форматах представления и методах использования информации о производстве и используемых производственных ресурсах, их характеристиках и ограничениях с точки зрения управления производством;
- при проектировании бизнес-процессов — стандарты IDEF, предназначенные для функционального моделирования жизненного цикла и выполняемых бизнес-процессов, в том числе правил и методики структурированного графического представления системы или организации, создания информационной модели со структурированной информацией, необходимой для поддержки функций производственной системы или среды;
- при эксплуатации, техническом обслуживании и ремонте — стандарты SGML, DSSSL, JPEG, MPEG, HyTime и др. нормативные документы МО США, предназначенные для языка описания правил и формата отображения документов при выводе на экран, печать или иное устройство отображения, использования мультимедийной информации, хранения планарных векторных и векторно-растровых изображений, представления растровой графики в цифровом формате, движущихся картинок в цифровом формате и т. д.;
- при организации «электронной коммерции» — стандарты EDIFACT - межотраслевой международный стандарт, определяющий формат электронных данных в деловых отношениях.
Применение и эффективность
Использование CALS-технологий позволяет предприятию-производителю наукоемкой продукции усовершенствовать процессы в ходе жизненного цикла, снизить сроки выпуска продукции на рынок; заказчику — сократить стоимость заказа и дальнейшей его эксплуатации, учитывая, что стоимость поддержки наукоемкого изделия в работоспособном состоянии равна или превышает стоимость его приобретения.
В настоящее время поставка готового изделия (особенно на экспорт) с большим объемом традиционной бумажной документации существенно снижает его конкурентоспособность, поскольку делает невозможным взаимодействие с автоматизированными системами материально-технического снабжения для проведения профилактических и ремонтных работ.
Во всем мире де-факто (для обеспечения конкурентоспособности изделий) и де-юре (наличие нормативных документов по стандартизации, имеющих статус рекомендуемых) техническая документация на изделие должна быть представлена в форме интерактивных электронных технических руководств (ИЭТР). ИЭТР — это электронный документ, формируемый в значительной степени автоматически на основе конструкторского описания, представляющий собой базу данных и средств визуализации, использующих возможности мультимедиа (текст, графика, видео, аудио).
Кроме того, необходимо собрать всю информацию об изделии в интегрированной базе данных и обеспечить совместное использование этой информации в процессах проектирования, производства и эксплуатации. Для этой цели применяют систему управления инженерными данными, основанную на стандартизованной модели данных и интерфейсе доступа и работы с этими данными.
Таким образом, технологии непрерывной информационной поддержки жизненного цикла продукции (CALS) позволяют:
- решать различные задачи, связанные с обработкой данных об изделии;
- создавать многовариантные документы (например, предназначенные для работы с гаммой или семейством изделий, имеющих отличия);
- обеспечивать доступ к содержимому документа в соответствии с категорией пользователя и уровнем допуска к документам;
- создавать многоязычные документы;
- использовать все стандартизованные способы представления информации (текстовая информация, изображения (растровые, векторные), аудио-, видеоинформация;
- проводить подготовку ИЭТР в универсальном виде, который позволяет различным пользователям использовать их без предварительной специальной обработки или адаптации.
Учитывая вышеизложенное, можно сказать, что CALS:
- помогают в реорганизации предпринимательской деятельности;
- дают возможность параллельного проектирования;
- поддерживают электронный обмен данными;
- обеспечивают интегрированную логистическую поддержку;
- включают в себя многопользовательскую базу данных;
- базируются на международных стандартах.
По данным различных зарубежных источников, внедрение CALS в полном объеме позволяет на 25-30 % повысить эффективность производства наукоемкой продукции при одновременном значительном повышении его качества, в том числе сокращения:
- времени планирования — до 70%;
- времени проектирования — до 50%;
- затрат на оценку выполнимости проектов — до 15-40%;
- производственных затрат до 15-60%;
- стоимости технической документации до 10-50 %;
- времени планирования эксплуатационной поддержки — до 70%;
- стоимости информации — до 15-60%;
- количества ошибок при передаче данных — до 90%.
В настоящее время CALS-ориентированный подход внедрен во многих странах. Так, в США CALS-технологии полностью взяты на вооружение министерством обороны США, по заказам которого проводятся разработки и выпуск военной продукции и техники (авиакосмическая и наземная техника, морские суда различного назначения). Кроме того, CALS-технологии стали активно использовать и внедрять гражданские предприятия, в первую очередь для создания наукоемкой продукции в тех же областях [5].
Заключение
Внедрение CALS-технологий - сложный, многогранный процесс, связанный с различными аспектами деятельности организации. Для эффективного использования накопленного предприятием производственного опыта требуются значительные затраты на перевод существующей документации на разработанные изделия в стандартное представление и занесение ее в хранилище данных интегрированной информационной системы с использованием средств адаптации. Необходима готовность руководства и персонала предприятия к внедрению CALS-технологий, а также наличие необходимых средств. Несмотря на трудности, инвестиции на внедрение CALS-технологий всегда оправданы, приводят к существенной экономии и получению дополнительной прибыли, а также повышают эффективность управления инновационной деятельностью на предприятии.