CALS-технологии

Функционирование современных САП-систем базируется на расширенных информационных (CALS-) технологиях.

За рубежом работы по созданию и внедрению CALS-технологий ведутся более 25 лет. В этом направлении достигнуты существенные результаты. CALS-технологии в настоящее время рассматриваются как выгодная глобальная экономическая стратегия во всех отраслях промышленности. Работы ведутся во всех ведущих индустриальных странах, создаются международные кооперации производителей сходных видов продукции, так называемые «виртуальные» предприятия, объединяющие поставщиков, производителей и потребителей продукции.

Впервые элементы CALS-технологий начали применяться в середине 80-х годов при взаимодействии Министерства обороны США со своими поставщиками, когда была поставлена задача перевести все операции с ними в электронный вид. В 1985 г. Министерство обороны США объявило планы создания глобальной автоматизированной системы электронного описания всех этапов проектирования, производства и эксплуатации продуктов военного назначения. Информационные технологии, реализованные в этой системе, были названы Computer Aided and Logistic Support – компьютерная поддержка поставок и логистики. За прошедшие годы CALS-технологии получили широкое развитие в оборонной промышленности и военно-технической инфраструктуре Министерства обороны США. По имеющимся данным это позволило ускорить выполнение НИОКР на 30-40%, уменьшить затраты на закупку военной продукции на 30%, сократить сроки закупки ЗИП на 22%, а также в 9 раз сократить время на корректировку проектов.

Впоследствии сфера применения CALS-технологий расширилась до всего жизненного цикла изделия, поэтому их стали называть Continuous Acquisition[1] and Life cycle Support – непрерывная поддержка сбора данных в автоматизированных системах управления и жизненного цикла продукции, а сфера их применения вышла за пределы военных ведомств. Несмотря на это, наиболее передовыми пользователями CALS-технологий все же являются военные разработчики. Например, с помощью CALS-технологий были созданы истребитель F‑22 (США), подводная лодка Viking (Дания, Норвегия и Швеция), самоходная гаубица Crusader (США). Во всех этих проектах делалась попытка организовать полномасштабное единое информационное пространство для всех участников жизненного цикла изделия. В области гражданского внедрения CALS-технологий в мире и в России лидируют аэрокосмическая и атомная промышленности, автомобиле- и судостроение.

В России подобные работы начались в середине 90-х годов. На рубеже столетий при Госстандарте был создан комитет № 431, координирующий работы по CALS-технологиям; создан НИЦ CALS-технологий «Прикладная логистика»; разработана программа стандартизации в сфере CALS-технологий в 2000 - 2003 годах; в авиастроении, судостроении, оборонной промышленности реализуются пилотные проекты по внедрению CALS-технологий. В нашей стране среди пионеров внедрения CALS — АВПК «Сухой», ОАО «Туполев», Конструкторское бюро приборостроения (Тула), Воронежский механический завод. Эти проекты поддерживаются Минпромнауки РФ, Минатомом РФ. Тем не менее, для нормального внедрения CALS в России необходимы переподготовка специалистов предприятий, подготовка специалистов в вузах и т. п.

В настоящее время CALS-технологии в России рассматриваются как средство интеграции в мировую экономику, как важный инструмент реструктуризации оборонной промышленности, судостроения, авиастроения и других отраслей, коренным образом упрощающий внутреннюю и международную промышленную кооперацию, повышающий привлекательность и конкурентоспособность промышленных изделий, обеспечивающий качество продукции, ускорение взаиморасчетов поставщиков и потребителей, совершенствование организации управления на конверсируемых и реформируемых предприятиях. Примерная цена внедрения CALS-технологий на отечественных предприятиях — от 50 до 900 тыс. долл. При этом реализация уже начального этапа дает существенный эффект за счет сокращения времени выхода изделия на рынок, повышения качества изделия, удовлетворения требований заказчика.

Отставание с внедрением CALS-технологий сделает для предприятий невозможным участие в международной кооперации, негативно отразится на конкурентоспособности и привлекательности производимой продукции, послужит причиной потери определенных сегментов рынка.

В основе концепции CALS лежит повышение эффективности процессов ЖЦИ за счет повышения эффективности управления информацией об изделии.

В условиях постоянного и значительного усложнения инженерно-технических проектов, программ разработки новой продукции и роста наукоемкости изделий конкурентоспособными окажутся предприятия, достигшие совершенства в управлении бизнесом, обладающие отлаженными процессами проектирования, производства, поставки и поддержки продукта, ориентированные на функционирование в условиях быстроменяющейся экономической ситуации и способные мгновенно реагировать на возникающие новые запросы рынка.

Такая цель не может быть достигнута частными, постепенными изменениями традиционных методов работы и точечным внедрением средств автоматизации. Предприятия должны провести кардинальное реформирование в сфере управления, опираясь на высокотехнологичные, положительно зарекомендовавшие себя стратегии организации современного бизнеса. Такую стратегию поддерживают принятые в настоящее время в качестве международного стандарта ‑ CALS-технологии.

Итак, CALS ‑ это стратегия повышения эффективности, производительности и рентабельности процессов хозяйственной деятельности производственных предприятий за счет внедрения современных методов информационного взаимодействия всех участников ЖЦ производимой на предприятии продукции.

Жизненный цикл изделия (продукта), как его определяет стандарт ISO 9004-1, — это совокупность процессов, выполняемых от момента выявления потребностей общества в определенной продукции до момента удовлетворения этих потребностей и утилизации продукта. Основные стадии жизненного цикла промышленного продукта показаны на рис.1. Термин ЖЦИ применяется, в основном, по отношению к сложной наукоемкой продукции высокотехнологичных предприятий в рамках CALS-технологий. Русскоязычным аналогом понятия CALS является ИП(ЖЦ)И (Информационная Поддержка [процессов Жизненного Цикла] Изделий).

Процесс -это структурированный набор функций, охватывающий различные сущности и завершающийся глобальной целью (определение по ISO/CD 15531-1). По определению, приведенному в стандарте ISO 8402:1994, процесс - это совокупность взаимосвязанных ресурсов и деятельности, которая преобразует входящие элементы в выходящие. Ресурсами являются персонал, средства обслуживания, оборудование, технология, методология.

ЖЦ продукта присуще большое разнообразие процессов. Наиболее известные: производственный процесс, процесс проектирования, процесс закупок. Каждый из этих процессов, в свою очередь, состоит из технологических процессов и организационно-деловых процессов. Под технологическим процессом понимается часть производственного (или другого процесса), содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) последующему определению состояния предмета труда. Под организационно-деловыми процессами понимаются процессы, связанные с взаимодействием людей (подразделений, организаций). Все процессы ЖЦИ взаимосвязаны (рис. 8.1).

Для общей характеристики этих процессов используется понятие «бизнес-процесс».

Бизнес-процесс – совокупность технологических и организационно-деловых процессов, выполняемая целенаправленно в рамках заранее заданной организационной структуры.

Бизнес-процессы могут быть разного масштаба: масштаба предприятия (в него вовлечены работники нескольких подразделений, например, снабжающих предприятие материалами и комплектующими), внутрицеховые, внутрилабораторные (например, изготовить деталь). Внутри одного бизнес-процесса часть составляющих его технологических и организационно-деловых процессов может быть организована в отдельный вложенный бизнес-процесс меньшего масштаба. Отдельные технологические и организационно-деловые процессы могут разделяться на операции (законченные части процесса, выполняемые на одном рабочем месте – выписать накладную, составить договор), которые в свою очередь делятся на переходы (законченные части операции, выполняемые одними и теми же средствами – позвонить, записать, фрезеровать).

Рис. 8.1. Жизненный цикл продукта и его компоненты

Бизнес-процессы также различаются по типу деятельности:

· основные бизнес-процессы (определяют основное направление деятельности предприятия: производство продукции, сервисное обслуживание, оказание услуг и т. п.);

· вспомогательные бизнес-процессы (процессы, связанные с решением внутренних задач предприятия по обслуживанию основных бизнес-процессов);

· бизнес-процессы управления (планирование деятельности предприятия, организация производства, контроль);

· бизнес-процессы взаимодействия с поставщиками и потребителями (рис. 8.2).

Анализ бизнес-процессов позволяет по-новому взглянуть на работу предприятия, уточнить обязанности работников, оценить эффективность использования ресурсов, увидеть недостатки, скрытые в организационной структуре. С момента введения термина «бизнес-процесс» появилось понятие «реинжиниринг бизнес-процессов» (Business Process Reengineering, BPR), которое подразумевает фундаментальное переосмысление и перепроектирование бизнес-процессов предприятия с целью повышения эффективности его работы.

Рис. 8.2. Жизненный цикл продукта в форме взаимосвязи процессов поставщиков и
потребителей

В общем случае ЖЦ необходимо рассматривать как иерархически организованную совокупность ЖЦ конечного продукта и ЖЦ входящих в него компонентов, результатов деятельности субпоставщиков (рис. 8.1).

Детальное определение CALS. В дословном переводе аббревиатура CALS означает «непрерывный сбор данных (о продукции) и поддержка (всех этапов) её жизненного цикла». Первая часть определения - «непрерывный сбор данных о продукции» требует и подразумевает оптимизацию процессов взаимодействия заказчика и поставщика в ходе разработки, проектирования и производства сложной продукции, срок жизни которой, с учетом различных модернизаций, составляет десятки лет. Для обеспечения эффективности, а также сокращения затрат средств и времени, процесс взаимодействия заказчика и поставщика должен быть действительно непрерывным. Вторая часть определения CALS - «поддержка жизненного цикла» - заключается в оптимизации процессов обслуживания, ремонта, снабжения запасными частями и модернизации. Поскольку затраты на поддержку сложного наукоемкого изделия в работоспособном состоянии часто равны или превышают затраты на его приобретение, принципиальное сокращение «стоимости владения» обеспечивается инвестициями в создание системы поддержки ЖЦ.

Целью применения 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.

Следует также подчеркнуть, что CALS-технологии поддерживают более широкий сквозной бизнес-процесс, чем интегрированные АСУП/КИС.

На рис. 8.3 показан расширенный (по сравнению с традиционными АСУП) сквозной БП, поддерживающий CALS-технологии. Сквозной БП традиционных АСУП включает этапы 4‑8, тогда как в расширенный сквозной CALS-БП добавлены три начальных этапа (1-3) и три конечных (9-11).

CALS-технологии предусматривают:

· однократный ввод данных,

· их хранение в стандартных форматах,

· стандартизацию интерфейсов,

· электронный обмен информацией между всеми организациями и их подразделениями ‑ участниками проекта.

Рис. 8.3. Расширенный сквозной бизнес-процесс CALS-систем

По данным военного ведомства США использование CALS-технологий позволяет:

· повысить эффективность управления и планирования в процессе заказа, разработки, организации производства, поставок и эксплуатации военной продукции,

· на 30—40% ускорить выполнение НИОКР,

· на 30% уменьшить затраты на закупку военной продукции,

· на 22% сократить сроки закупки ЗИП,

· в 9 раз сократить время на корректировку проектов.

Методы CALS доказали свою эффективность и были перенесены на «гражданские» отрасли промышленности. Новая концепция сохранила аббревиатуру CALS с более широким смыслом (Continuous Acquisition and Lifecyrcle Support ‑ непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного цикла).

В этой трактовке CALS определяется как:

«современный подход к проектированию и производству высокотехнологичной и наукоёмкой продукции, заключающийся в использовании компьютерной техники и современных информационных технологий на всех стадиях жизненного цикла изделия, обеспечивающая единообразные способы управления процессами и взаимодействия всех участников этого цикла: заказчиков продукции, поставщиков/производителей продукции, эксплуатационного и ремонтного персонала, реализованная в соответствии с требованиями системы международных стандартов, регламентирующих правила указанного взаимодействия преимущественно с помощью 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. Предполагается, что успех на рынке сложной технической продукции будет немыслим вне технологий CALS.

Современные CALS-технологии лежат в основе построения открытых распределённых автоматизированных систем для проектирования и управления в промышленности. Главная проблема их построения ‑ обеспечение единообразного описания и интерпретации данных, независимо от места и времени их получения в общей системе, имеющей масштабы вплоть до глобальных. Структура проектной, технологической и эксплуатационной документации, языки её представления должны быть стандартизированными. Тогда становится реальной успешная работа над общим проектом разных коллективов, разделённых во времени и пространстве и использующих разные CAD/CAM/CAE-системы. Одна и та же конструкторская документация может быть использована многократно в разных проектах, а одна и та же технологическая документация — адаптирована к разным производственным условиям, что позволяет существенно сократить и удешевить общий цикл проектирования и производства. Кроме того, упрощается эксплуатация систем.

Проводится стандартизация ряда аспектов CALS в международной организации стандартизации ISO. Методы CALS могут использоваться вместе с MRP II/ERP и CIM. В отличие от них CALS позволяет управлять всем жизненным циклом продукции, включая маркетинг, управление комплексными проектами, обслуживание при эксплуатации.

Для обеспечения информационной интеграции CALS-технологий использует стандарты форматов данных IGES и STEP. В CALS входят также стандарты электронного обмена данными, электронной технической документации и руководства для усовершенствования процессов. В последние годы работа по созданию национальных CALS-стандартов проводится в России под эгидой ФСТЭК РФ. С этой целью создан Технический Комитет ТК431 «CALS-технологии», силами которого разработан ряд стандартов серии ГОСТ Р ИСО 10303, являющихся аутентичными переводами соответствующих международных стандартов (STEP). Подробнее некоторые из этих стандартов будут рассмотрены в разд..

Развитие CALS-технологий должно привести к появлению так называемых виртуальных производств, в которых процесс создания спецификаций с информацией для программно управляемого технологического оборудования, достаточной для изготовления изделия, может быть распределён во времени и пространстве между многими организационно-автономными проектными студиями. Среди несомненных достижений CALS-технологий следует отметить лёгкость распространения передовых проектных решений, возможность многократного воспроизведения частей проекта в новых разработках и др.

Дата добавления: 2014-01-13