Лекция 8. Инструментальные средства управления проектами

Впервые концепция CALS возникла в середине 70-х годов в оборонном комплексе США в связи с необходимостью повышения эффективности управления и сокращения затрат на информационное взаимодействие в процессах заказа, поставок и эксплуатации средств вооружения и военной техники. Движущей силой явилась естественная потребность в организации «единого информационного пространства», обеспечивающего оперативный обмен данными между заказчиком (федеральными органами), производителями и потребителями военной техники. Данная концепция изначально базировалась на идеологии ЖЦ продукта и охватывала фазы производства и эксплуатации. На первоначальном этапе аббревиатура CALS расшифровывалась как Computer Aided Logistic Support - компьютерная поддержка поставок. Предметом CALS являлась безбумажная технология взаимодействия между организациями, заказывающими, производящими и эксплуатирующими военную технику, а также формат представления соответствующих данных.

CALS базировалась на результатах реализации программы Integrated Computer-Aided Manufacturing (ICAM) – программы интегрированной компьютеризации производства, реализованной в Министерстве обороны США. Цель этой программы состояла в повышении эффективности производства посредством применения компьютерных информационных технологий. Комплексное применение этих технологий в рамках программы ICAM потребовало унификации и стандартизации методов описания и анализа организационных и производственных систем. На основе уже имевшихся технологий структурированного анализа и проектирования систем SADT (Structural Analisis and Design Technolody) было разработано семейство (более десяти) методов IDEF (Integrated DEFinition), ряд из которых был принят в качестве федеральных стандартов, а метод функционального моделирования IDEF0 принят в качестве стандарта CALS.

CALS-технологии, доказав свою эффективность, 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. Новая концепция сохранила аббревиатуру CALS, но получила более широкую трактовку Continuous Acquisition and Life Cycle Support – непрерывная поддержка ЖЦ продукта (изделия). Таким образом, возникшая в Министерстве обороны США идея, связанная с единой информационной поддержкой логистических систем, быстро превратилась в глобальную бизнес-стратегию перехода на безбумажную электронную технологию работы, повышения эффективности бизнес-процессов, выполняемых в ходе ЖЦ продукта, за счет информационной интеграции и совместного использования информации на всех его этапах[3].

В 1987 году по инициативе 1100 ведущих представителей промышленности США был создан Американский Про­мышленный Управляющий Комитет в области CALS для координации рабо­ты различных организаций США в области CALS.

Работы по внедрению CALS-технологий велись в 2 этапа. На первом этапе (рубеж 90-х годов) основное внимание уделялось представлению в электронном виде технической документации. На этом же этапе была определена технология представления технической и конструкторско - технологической документации в так называемом «нейтральном» электронном формате. На втором этапе (начало 90-х годов), в рамках всемирного консорциума 25 ве­дущих технических организаций США, было достигнуто согла­шение об использова­нии нового «нейтрального» стандарта описания данных ISO 10303 (STEP- Standart for the Exchange of Product Model Data). Сразу же после разработки стандарта STEP была начата разработка стандартов ISO 13584 (PLIB), ISO 15531 (MANDATЕ), предназначенных для описания и представления информации о компонентах и комплектующих изделия, производственно-эксплуатационной среды и обмена данными, которые имеют общую со STEP структуру и технологию построения. Эти стандарты заложили основу CALS-технологий.

В 1995 году в США был заключен меморандум по общему пониманию и кооперации в использовании стан­дарта нового поколения ISO 10303 (STEP). В меморандуме отмечено, что новый стандарт является ключевой технологией описания данных об изделии для ми­рового рынка. Этот стандарт обеспечивает описание физических и функ­циональных параметров изделия на протяжении всего его жизненного цикла. Меморандум, подписанный руководите­лями главных аэрокосмических компаний США, содержит обязательство участников использовать STEP в реализации CALS. Он под­талкивает поставщиков, других участников аэрокосмической отрасли и продавцов ее техниче­ских систем к участию в разработке и внедрении STEP-технологии. В меморандуме указывается, что в настоящее время различные компании нуж­даются в эффективном обмене информацией с их партнерами, заказчиками и поставщиками во всем мире. Для того чтобы сохранить конкурентоспо­собность на мировом рынке, эти компании должны быть уверены, что обмен является совместимым, точным и своевременным. Используя эти международные стандарты, компании устраняют суще­ствовавшие при обмене информацией барьеры, что позволяет обеспечить максимальную гибкость при конструировании, производстве и логистиче­ской поддержке (поддержке поставок) продукции. Использование меж­дународных стандартов STEP дает возможность этим аэрокосмическим компаниям (и компаниям других отраслей) достигнуть новых, более высоких показателей качества и производительности, сни­жения стоимости продукции и сокращения време­ни выхода ее на рынок. Характерно, что рассматриваемый меморан­дум, заключенный главными аэрокосмическими компаниями, аналогичен с междуна­родным меморандумом автомобилестроительных компаний.

Аналогичные комитеты и, соот­ветственно, проекты в области CALS были созданы и развернуты в других странах. Так, например, в Ве­ликобритании CALS стала известна с 1988 года. В 1991 году был сформирован Промышленный Совет Великобритании в области CALS. С 1993 го­да департамент торговли и промышленности Вели­кобритании начал содействовать развитию CALS. В том же году было выпущено руководство по внедре­нию CALS. Свою задачу Промышленный Совет видит в продвижении и поддержке наилучших методов реорганизации предпринимательской деятельности так, чтобы компании Великобритании могли пользоваться преимуществами электронного обмена информацией. Самыми первыми предприятиями, начавши­ми применение CALS, являются: аэрокосмический комплекс, военно-промышленный комплекс, круп­ные нефтяные и нефтепере­рабатывающие компании. Самыми первыми проектами в об­ласти CALS в Великобритании были проекты, свя­занные с организацией цепных поставок между «первопроходцами» в области CALS[4].

В Европе CALS также нашла доста­точно широкое распространение. Cоздана Европейская Промышленная Группа в области CALS, созданы и создаются национальные программы по CALS, а также отдельные проекты по CALS, например та­кие, как PROSTEP, PISTEP.

В России, хотя и с некоторым отставанием во времени от передовых индустриальных стран, начиная с середины 90-х годов, на CALS начинают обращать свое внимание специа­листы различных отраслей промышленности. Создан Межведомственный Промышленный Со­вет по вопросам CALS при Миноборонпроме РФ[5].

В настоящий момент CALS понимается как глобальная стратегия 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, производственной и эксплуатационной среды. Возможность совместного использования информации обеспечивается применением компьютерных сетей и стандартизацией форматов данных, обеспечивающей корректную интерпретацию информации.

CALS (Сontinuous Acquisition and Life Cycle Support) - непрерывная информационная поддержка жизненного цикла изделия или продукта. Это стратегия повышения эффективности, производительности и рентабельности процессов хозяйственной деятельности предприятий за счет внедрения современных методов информационного взаимодействия участников ЖЦ продукта.

Цельюприменения CALS-технологий, как инструмента организации и информационной поддержки всех участников создания, производства и пользования продуктом, является повышение эффективности их деятельности за счет ускорения процессов исследования и разработки продукции, придания изделию новых свойств, сокращения издержек в процессах производства и эксплуатации продукции, повышения уровня сервиса в процессах ее эксплуатации и технического обслуживания.

Предметом CALS являются технологии информационной интеграции, то есть совместного использования и обмена информацией об изделии (продукте), среде и процессах, выполняемых в ходе жизненного цикла продукта.

Основой CALSявляется использование комплекса единых информационных моделей, стандартизация способов доступа к информации и ее корректной интерпретации, обеспечение безопасности информации, юридические вопросы совместного использования информации (в том числе интеллектуальной собственности), использование на различных этапах ЖЦ автоматизированных программных систем (CAD/CAM/CAE, MRP/ERP, PDM и др.), позволяющих производить и обмениваться информацией в формате CALS.

Иногда термин CALS, отождествляется с различными АСУ и компьютерными технологиями вообще. CALS, в отличие от ИАСУ и АСУП, охватывает все стадии ЖЦ (рисунок 3).

Моделирование жизненного цикла продукта и выполняемых бизнес-процессов. Это первый и очень существенный шаг к повышению эффективности организационной структуры, поддерживающей одну или несколько стадий ЖЦ продукта, — моделирование и анализ ее функционирования.

Цель бизнес-анализа — выявить существующее взаимодействие между составными частями и оценить его рациональность и эффективность. Для этого с использованием CALS-технологий разрабатываются функциональные модели, содержащие детальное описание выполняемых процессов в их взаимосвязи. Формат описания регламентирован CALS-стандартами IDEF и ISO 10303 AP208. Полученная функциональная модель не только является детальным описанием выполняемых процессов, но также позволяет решать целый ряд задач, связанных с оптимизацией, оценкой и распределением затрат, оценкой функциональной производительности, загрузки и сбалансированности составных частей, то есть вопросов анализа и реинжиниринга бизнес-процессов.

Методы функционального моделирования,например, с успехом могут быть использованы при создании систем обеспечения качества продукции. В этом случае в качестве функциональной модели могут быть описаны функции системы обеспечения качества продукции, регламентированных стандартами ISO серии 9000. Разработанная функциональная модель позволяет выявить логические ошибки, допущенные при построении системы обеспечения качества, уточнить распределение полномочий и ответственности, автоматически генерировать отчетные документы по структуре системы. Функциональная модель системы качества продукции описывает сеть процессов обеспечения качества продукции и их интерфейсы, связанные с ними обязанности, полномочия, процедуры и ресурсы, распределение обязанностей и полномочий подразделений и персонала предприятия. При моделировании системы качества также используются информационные модели.

Проектирование и производство изделия. Совместное, кооперативное проектирование и производство изделия может быть эффективным в случае, если оно базируется на основе единой информационной модели изделия (электронной модели изделия).

Разрабатываемая на данной фазе конструкторско-технологическая информационная модель базируется на использовании стандарта ISO 10303 (STEP). Созданная однажды модель изделия используется многократно. В нее вносятся дополнения и изменения, она служит отправной точкой при модернизации изделия. Модель изделия в соответствии с этим стандартом включает: геометрические данные, информацию о конфигурации изделия, данные об изменениях, согласованиях и утверждениях.

Стандартный способ представления конструкторско-технологических данных позволяет решить проблему обмена информацией между различными подразделениями предприятия, а также участниками кооперации, оснащенными разнородными системами проектирования. Использование международных стандартов обеспечивает корректную интерпретацию хранимой информации, возможность оперативной передачи функций одного подрядчика другому, который, в свою очередь, может воспользоваться результатами уже проделанной работы. Это особенно важно для изделий с длительным ЖЦ, когда необходимо обеспечить преемственность информационной поддержки продукта, независимо от складывающейся рыночной или политической ситуации.

Эксплуатация изделия. Известно, что объемы разрабатываемой документации для сложного наукоемкого изделия очень велики. Поэтому традиционное бумажное документирование сложных изделий требует огромных затрат на поддержку архивов, корректировку документации, а также снижает эксплуатационную привлекательность и конкурентоспособность изделия.

Решение проблемы заключается в переводе эксплуатационной документации на изделие, поставляемой потребителю, в электронный вид. При этом комплект электронной эксплуатационной документации - интерактивные электронные технические руководства (ИЭТР), электронные справочники и др. следует рассматривать как составную часть интегрированной информационной модели изделия. Электронная документация может поставляться на электронных носителях (например, на компакт-дисках) или размещаться в глобальной сети Интернет. Стандартизация гарантирует применимость такой электронной документации на любых компьютерных платформах.

Эксплуатационная документация может содержать информацию различных типов в соответствии со стандартами CALS: ISO 10303 (STEP), ISO 8879 (SGML), ISO 10744 (HyTime) и MIL-PRF-28001C — для графической, текстовой и мультимедийной информации, MIL-PRF-28000A, MIL-PRF-28002C, MIL-PRF-28003A — для векторных и растровых графических иллюстраций.

Важно отметить, что в электронный вид может быть преобразована эксплуатационная документация, созданная ранее без использования компьютерных систем. Для изделий, уже находящихся в эксплуатации длительный период и спроектированных традиционными методами, задача поддержки документации не менее актуальна. При этом используются современные технологии сканирования, распознавания текста, векторизации чертежей и схем, создаются электронные справочники на целые изделия и отдельные системы[7].

Фундаментом CALS-технологии является система единых международных стандартов.

CALS-стандарты можно подразделить на три группы:

- функциональные стандарты, определяющие процессы и методы формализации;

- информационные стандарты по описанию дан­ных о продуктах, процессах и средах;

- стандарты технического обмена, контролиру­ющие носители информации и процессы обмена данными между передающими и принимающими системами. Выделим следующие основные стандарты:

- ISO 11179 Information Technology — Basic Data Element Attributes

Спецификация и стандартизация элементов данных. Стандарт определяет правила и руководящие указания по формулировке определений данных, принципы присвоения имен и идентификацию элементов данных, регистрацию элементов данных

- MIL-STD-1840 Automated Interchange of Technical Information

Стандарт описывает методы обмена техническими данными в разнородной компьютерной среде. Под термином “технические данные” понимается информация, используемая системами автоматизированного проектирования, управления, планирования и т.д.

- MIL-STD-1840C

Определяет формат и структуру данных, используемых для преобразования и хранения технической информации в электронном виде.

- MIL-STD-1808A System Subsystem Sub-subsystem Numbering

Стандарт содержит требования по нумерации (кодированию) систем, подсистем, агрегатов при подготовке технических руководств и других документов для осуществления логистической поддержки авиационной, космической и другой военной техники. Этот стандарт также может быть использован при решении задач управления конфигурацией изделия, сбора информации об эксплуатации изделия и т.д.

- MIL-STD-974 Contractor Integrated Technical Information Service (CITIS)

Стандарт определяет требования к интегрированной системе информационно-технического обслуживания исполнителей заказов (состав информации, права доступа), функциями которой являются совместное ведение контрактов и предоставление доступа к информации о контрактах.

- MIL-STD-2549 Configuration Management Data Interface

Стандарт описывает требования к базе данных, содержащей информацию о конфигурации изделия. База предоставляет возможность получить различные срезы (как_спроектировано, как_изготовлено и т.д.) конфигурации любого компонента.

- MIL-HDBK-61 Configuration Management Guidance

Руководство по управлению конфигурацией. Представление информации о продукте

- ISO/IEC 10303 Standard for the Exchange of Product Model Data (STEP)

ГОСТ Р ИСО 10303 Системы автоматизации производства и их интеграция

Серия стандартов ИСО серии 10303 (STandard for Exchange of Product data (STEP)) и его русскоязычный аналог ГОСТ Р ИСО 10303 "Системы автоматизации производства и их интеграция". Представление данных об изделии и обмен этими данными" описывает комплексную технологию управления данными об изделии. Эти данные представляются в виде репозитория (хранилища), роль которого может выполнять база данных или электронный документ.

Стандарт содержит описание комплекса типовых информационных моделей, касающихся различных аспектов изделия: его состава и структуры, геометрической формы, материалов, требований к точности и т.д. Эти типовые модели называются интегрированными ресурсами (integrated resources).

Помимо интегрированных ресурсов, стандарт содержит типовые информационные модели объектов (изделий) для ряда предметных областей (судостроения, автомобилестроения и т.д.). Эти модели построены, в основном, на базе интегрированных ресурсов и называются протоколами применения (application protocol). Стандарт ИСО 10303 не только содержит готовые протоколы для различных предметных областей, но и описывает методику создания, тестирования и аттестации новых протоколов[8].

Для описания информационных моделей (интегрированных ресурсов и протоколов применения) используется специально разработанный язык описания данных — EXPRESS.

Стандарт не касается вопросов реализации БД, но предусматривает форму представления данных в виде электронного документа — текстового обменного файла, имеющего строго регламентированную структуру. Обменный файл используется для передачи данных между различными компьютерными системами или представления и хранения результатов работы автоматизированных систем проектирования.

Стандарт также содержит спецификацию стандартизованного интерфейса доступа к данным (Standard Data Access Interface — SDAI). Эта спецификация представляет собой набор функций для языков С и С++, обеспечивающих доступ к объектам в репозитории.

Для аттестации и сертификации прикладных программных средств, работающих с данными в формате ИСО 10303, в стандарте предусмотрен комплекс тестов и методик аттестационного тестирования.

Общая структура и взаимосвязь составных частей стандарта ИСО 10303 приведена на рисунке 8.1.

Рисунок 8.1 - Общая структура и взаимосвязь составных частей стандарта ИСО 10303

Внедрение CALS на предприятии обычно предполагает:

- полное или частичное реформирование процессов на предприятии, включая проектирование, конструирование, подготовку производства, закупки, производство, управление производством, материально-техническое снабжение, сервисное обслуживание;

- использование современных информационных технологий;

- совместное использование данных, полученных на различных стадиях жизненного цикла продукта;

- использование международных и российских стандартов в области информационных технологий в целях успешной интеграции, совместного использования и управления информацией[9].

Разработка стратегии внедрения CALS начинается с анализа целей и задач предприятия, применимости CALS-технологий, выбора и адаптации средств и методов для решения задач, стоящих перед предприятием. Успех внедрения CALS в большей мере зависит от того, насколько детально проработан подход и тщательно контролируется реформирование.

Процесс внедрения CALS должен носить последовательный характер. CALS-технологии можно рассматривать как набор методик и инструментов, масштаб внедрения которых определяется с учетом обстоятельств и по мере накопления опыта.

Процесс планирования, который является основой успешного внедрения CALS, включает в себя:

- разработку концепции внедрения CALS как составной части стратегии бизнеса;

- определение затрат и экономического эффекта внедрения;

- планирование и внедрение CALS-технологий.

Разработка концепции внедрения CALS как составной части стратегии бизнеса.

СALS охватывает и сводит воедино широкую гамму средств, инструментов и методов, используемых для совершенствования, поддержки и обеспечения хозяйственной деятельности предприятия. Внедрение CALS в организационную структуру предприятия должно рассматриваться как часть общей стратегии экономической деятельности. Внедрение CALS нельзя считать чисто техническим вопросом, затрагивающим только специалистов по информационным технологиям, а следует исходить из экономических потребностей и характера деятельности предприятия, учитывать основные направления деятельности, нужды заказчиков и поставщиков.

Элементы CALS следует применять прежде всего там, где требуются эффективное управление и обмен информацией для решения ключевых проблем бизнеса, какими могут быть, например, сокращение периода освоения, затрат на разработку или необходимость придерживаться методов работы, используемых основным заказчиком.

После определения того, каким образом внедрение принципов CALS можно использовать для совершенствования бизнеса, следует разработать и опубликовать концепцию внедрения CALS в организации. Эта концепция должна разъяснять побудительные мотивы и перспективу внедрения по отношению к общему стратегическому курсу предприятия. Любые капитальные вложения в CALS необходимо обосновать и сравнить с прибылью, получаемой от реализации других мероприятий по совершенствованию бизнеса.

Сопоставление потенциальных выгод от внедрения CALS с затратами при различных масштабах внедрения представляет собой итерационный процесс, в начале которого определяются лишь очертания намечаемых затрат и возможных выгод, которые последовательно уточняются по мере внедрения.

В некоторых случаях обоснование проекта внедрения будет совершенно явным и очевидным, например, при работе предприятия на рынках, где применение CALS-технологий является необходимым предварительным условием участия в тендере на некоторые виды работ. В промышленно развитых странах в некоторых отраслях промышленности, например, в аэрокосмической и автомобилестроительной и др., в недалеком будущем применение стандартизированного электронного описания продукта и электронный обмен данными станут настолько широким, что это будет обязательным для всех участников в цепочке логистики. Отсутствие таких возможностей у предприятия может привести к его автоматическому исключению из списка участников[10].

В остальных случаях придется удостовериться в том, что выгоды от внедрения CALS оправдывают понесенные затраты. При оценке потенциальных выгод от внедрения следует проанализировать следующие критерии:

- сокращение продолжительности производственного цикла;

- сокращение затрат;

- повышение качества;

При оценке преимуществ от внедрения проекта необходимо рассмотреть ситуацию в разрезе всего предприятия и согласиться на некоторые затраты труда и времени. Потребуются, например, дополнительные затраты времени и ресурсов на стадии проектирования, чтобы подготовить электронное описание продукта. Однако более качественная исходная информация обеспечит экономию на стадиях производства продукции, которая значительно перевесит произведенные все затраты.

Для планирования, управления и реализации проекта необходимо создать специальную группу. Численность группы и требования к ее членам определяются размером компании и масштабом предполагаемого внедрения. Ключом к успешному внедрению является тщательное планирование. Оно одинаково важно и в сравнительно скромной компании, намеренной произвести частичные изменения, и в крупной организации, реализующей полномасштабное внедрение CALS. План является критически важным связующим звеном между стратегической концепцией реформирования и тактическими действиями по их внедрению.

Для проведения работ по внедрению решений CALS необходимо подготовить план управления работами по проекту, нацеленный на внедрение инноваций в заданное время и при установленных затратах. В нем должны отражаться организация проекта, индивидуальные функции и ответственность участников работ, а также процессы, связанные с уточнением проектных требований и планов, с контролем за ходом работ, порядком внесения изменений в планы и графики работ по проекту. Опыт внедрения CALS-технологий показывает, что план должен быть поэтапным, изменения должны вноситься порциями. Следует избегать «шапкозакидательства». В плане необходимо выделить приоритетные задачи, которые могут дать быструю и очевидную отдачу в бизнесе при минимальных затратах, например, проведение относительно простой модификации процессов, внедрение своего рода показательных систем. План не должен быть статическим – его следует своевременно корректировать, инициативно управлять им, периодически «обновлять» по мере того, как выполняются его пункты и при возникновении проблем. План может корректироваться по мере накопления опыта и с учетом обратной связи по результатам внедрения. Следует быть прагматичными и соразмерять темп работ с темпом разработки стандартов, технологии и прочих обстоятельств, связанных с конкретным бизнесом, цепочкой логистики, снабжения и обеспечения.

Цели и задачи, поставленные в проекте внедрения CALS, должны быть ясными и понятными, конкретными, поддаваться измерению, достижимыми, радикальными, экономически обоснованными, расписанными по времени.

Для успешной реализации проекта важно создать условия, при которых инициатива по внедрению системы исходила бы от верхнего уровня руководства головных подразделений организации. Высшее руководство должно понимать, поддерживать и, если нужно, изменять деловую стратегию, принятую концепцию внедрения CALS и ключевые элементы плана. Должен быть предусмотрен контролируемый процесс достижения явно видимых преимуществ и результатов. Ответственность за достижение преимуществ и результатов должна быть подробно расписана, т.е. должен быть назначен ответственный за каждый результат (например, директор по производству принимает на себя обязательство по результатам внедрения CALS добиться 25%-ного снижения затрат рабочего времени проектантами и т.д.).

Менять все ранее используемые на предприятии системы при внедрении CALS было бы непрактично. Концепция CALS вовсе не требует революции – выбросить все системы и начать с пустого места. Основной акцент делается на создание такой информационной структуры, в рамках которой существующие системы объединяются и интегрируются, а там, где это необходимо, дополняются новыми технологиями.

Первым этапом совершенствования информационной инфраструктуры является инвентаризация всех автоматизированных систем, применяемых для поддержки существующих и обеспечения совершенствуемых процессов. Анализ этих систем должен определить, на каком этапе своего жизненного цикла они находятся в данный момент, какие из этих систем сохранить, а какие заменить или заново разработать.

На этапе анализа следует выяснить текущее состояние систем и инфраструктуры, используемых участниками виртуального предприятия, куда входят заказчики, партнеры, поставщики и прочие участники логистической цепочки, а также учесть будущие планы партнеров и их подходы к стандартизации.

Владея надежной информацией об используемых на предприятии автоматизированных системах, объеме необходимых для общего использования данных, располагая знаниями о ключевых системах партнеров, заказчиков и поставщиков, можно приступать к проектированию будущей архитектуры расширенного предприятия.

Проектирование архитектуры включает в себя выбор аппаратных средств, сетевой инфраструктуры и программного обеспечения, необходимого для поддержки усовершенствованных процессов и нового стиля работы.

Одним из жизненно важных компонентов архитектуры является прикладное программное обеспечение. Основные рекомендации по выбору и совершенствованию прикладного программного обеспечения сводятся к следующему:

- использование открытых систем, которые облегчают обмен и совместное использование информации;

- максимально возможный уровень интеграции между системами как внутри организации, так и с внешними участниками. Степень интеграции и скорость ее осуществления должны определяться стратегией CALS;

- использование коммерческих программных продуктов, позволяющих использовать и предоставлять результаты работ в стандартном виде.

При разработке архитектуры информационной системы следует рассмотреть все прикладное программное обеспечение, используемое при создании, совместном использовании информации и управлении ею.

Основные прикладные средства поддержки CALS-технологий включают в себя программные решения для:

- проектно – конструкторских работ – средства автоматизированного проектирования (CAD), визуализации, технологической подготовки производства (CAM), инженерного анализа, моделирования (САЕ), электронного описания (определения) продукта, составления смет финансирования, расходов и т.д.;

- производства – средства для обеспечения функций снабжения, календарного планирования, диспетчеризации, функций планирования производственных ресурсов (MRP/ERP), ЧПУ (CNC), учета хода производства, электронного обмена данными (заказам, расчетам) и т.д.;

- обслуживания (сопровождения) – средства для систем обслуживания и снабжения запчастями, интерактивные электронные технические руководства (ИЭТР) и справочники, автоматизированное испытательное оборудование, которое может быть связано с ИЭТР, системы интегрированного материально - технического обеспечения и логистики.

- управления данными – средства описания структуры продукта, управления данными о продукте, управления проектом (PDM), технологическими потоками, управления конфигурацией продукта и т.д.

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.

В настоящее время 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 рисунок 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.

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.

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).

Белорусская компания Омегасофтвер разработала систему Omega Production, в которой предусмотрены структурирование данных об изделиях, технологических процессах, оснастке и оборудовании, управление документами и документооборотом, управление конфигурацией изделий, контроль изменений, вносимых в проект, интерфейс с другими САПР. Кроме того, в Omega Production имеются модули оперативного управления производством, контроля качества продукции, управления запасами и поставками материалов и комплектующих, что характерно для логистических систем. Следовательно, Omega Production может служить основой для интеграции систем проектирования и управления предприятием.

Планирование и управление внедрением включает в себя мероприятия по составлению спецификаций, выбору новых систем и технологий, отладку работы существующих систем в новых условиях. В случае серьезных затрат, например при закупке системы управления данными о продукте (PDM) для всей организации, необходимо запланировать пилотные испытания системы и провести совместно с потенциальным поставщиком тщательную и всестороннюю оценку системы до ее приобретения.