CALS-технологии в ТПП

Конструкции машин непрерывно совершенствуются, а усло­вия их эксплуатации — усложняются. Требования потребителей к качеству изделий машиностроения растут. За XX в. точность изготов­ления некоторых элементов машин увеличилась почти в 2 000 раз. Качество современных машиностроительных изделий характери­зуют, например, следующие показатели:

• точность размеров основных поверхностей деталей — до 3-го квалитета;

• допустимые отклонения формы поверхностей деталей: от плоскостности 0,2...2,0 мкм, от круглости 0,2... 1,0 мкм;

• шероховатость поверхностей деталей Ra 0,1 ...0,0075 мкм.

Технологические решения, принятые при ТПП, определяют эффективность производства.

Временные и финансовые затраты на различных этапах производства изделия представлен на диаграммах рис. 4. Анализ диаграмм показывает следующее:

• наблюдается объективный рост длительности ПТЦ, которую определяет постоянно увеличивающаяся длительность ТПП;

• непрерывно увеличивается длительность этапа разработки конструкций изделий, которые становятся все более наукоемкими и для их создания необходимо проведение все более возрастающего объема научно-исследовательских работ (НИР);

• затраты на ТПП непрерывно увеличиваются, их доля в сум­марных затратах на изготовление изделия также возрастает.

Необходимость сокращения длительности ПТЦ требует принятия сложных и эффективных решений в минимальные сроки, что воз­можно лишь при автоматизации процесса принятия решений. Это нашло отражение в появлении нового класса авто­матизированных информационных систем — систем поддержки решений (Decision Support Systems — DSS).

Системы поддержки решений ориентированы не на полную автоматизацию функций лица, принимающего решения, а на предоставление ему необходи­мой информационной или даже интеллектуальной помощи в по­иске наилучшего, наиболее эффективного ре­шения.

Современные информационные технологии дают принци­пиальную возможность создания интегрированной системы под­держки решений для всего ЖЦИ, что нашло отражение в разработке CALS-технологий (Computer Aided Acquisition and Life-Cycle Support — CALS) переводится как «информационная поддержка жизненного цикла изделия».

CALS-технологии — современные информационные технологии, обеспечивающие автоматизированную поддержку решений на от­дельных этапах жизни, а также информационную интеграцию всех его этапов. Впервые концепция CALS возникла в середине 70-х гг. XX в. в оборонном комплексе США в связи с необходимостью повышения эффективности управления и сокращения затрат на информационное взаимодействие в процессе заказов, поставок и эксплуатации средств вооружения. Доказав свою эффективность, CALS-технологии начали активно применяться в промышленно­сти, расширяясь и охватывая все этапы ЖЦИ — от маркетинга до утилизации.

Рис. 4. Тенденции изменения соотношений

а – длительности этапов разработки конструкции (Т_рк), ТПП (Т_ТПП), производства (Т_п), НИР (Т_нир); б – затрат на изготовление изделия (З_н) и выполнение ТПП (З_ТПП)

Сегодня концепция CALS является глобальной стра­тегией повышения эффективности всех процессов жизненного цикла изделия за счет информационной интеграции и преемствен­ности информации, порождаемой на всех этапах.

Воз­можность совместного использования информации обеспечивает­ся применением компьютерных сетей и стандартизацией форма­тов данных. Используют единую интегрированную модель изделия и его жизненного цикла, выступающих в роли источника информации для любых процессов.

CALS-технологии состо­ят из набора приемов, методических и программных инструментов. К методическим инструментам относят, прежде всего, комп­лект международных и национальных стандартов, регламентиру­ющих представление изделия и его жизни на концептуальном и логическом уровнях. Использование стандартов обеспечивает ин­теграцию данных, относящихся к различным этапам жизни, за счет унификации их представления.

Для достижения необходимого уровня взаимодействия промышлен­ных, автоматизированных и информационных систем, требуется создание единого информационного пространства не только на отдельных предприятиях, но и в рамках объеди­нения предприятий. Единое информационное пространство созда­ется благодаря унификации, как формы, так и содержания инфор­мации о конкретных изделиях на различных этапах их жизненного цикла.

Система международных CALS-стандартов весьма обширна и разветвлена. Центральное место в ней занимает стан­дарт ISO 10303 (STEP), определяющий средства описания (моде­лирования) промышленных изделий на всех этапах жизненного цикла.

Единообразная форма описаний данных о промышленной про­дукции обеспечивается использованием в ISO 10303 языка EXPRESS. Созданы единые информацион­ные модели для всех циклов жизни, получившие название при­кладных протоколов.

Стандарт ISO 10303 состоит из ряда документов (томов), в ко­торых описано:

· основные принципы и язык EXPRESS,

· приве­дены методы реализации, модели и ресурсы общие, как для прило­жений, так и некоторые специальные (например, геометрические и топологические модели, описание материалов, процедуры чер­чения, метод конечно-элементного анализа и т.п.),

· прикладные протоколы, отражающие специфику моделей в конкретных предметных областях,

· методы тестирования моделей и объектов.

Удов­летворению требований создания открытых систем уделяется ос­новное внимание — специальный раздел посвящен правилам напи­сания файлов обмена данными между разными системами, создан­ными в рамках CALS-технологии.

Семейство отечественных CALS-стандартов значительно малочисленнее. Среди принятых можно отметить группу стандартов «Системы автоматизации производства и их интеграция» включа­ющую в себя:

ГОСТ Р И СО 10303-1—99 «Системы автоматизации производ­ства и их интеграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными. Часть 1. Общие представления и основополагаю­щие принципы»;

ГОСТ Р ИСО 10303-21—99 «Системы автоматизации производ­ства и их интеграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными. Часть 21. Методы реализации. Кодирование откры­тым текстом структуры обмена»;

ГОСТ Р ИСО 10303-41—99 «Системы автоматизации производ­ства и их интеграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными. Часть 41. Интегрированные обобщенные ресурсы. Основы описания и поддержки изделий»;

ГОСТ Р ИСО 10303-11—2000 «Системы автоматизации произ­водства и их интеграция. Представление данных об изделии и об­мен этими данными. Часть 11. Методы описания. Справочное руко­водство по языку EXPRESS»;

ГОСТ Р ИСО 10303-12—2000 «Системы автоматизации произ­водства и их интеграция. Представление данных об изделии и об­мен этими данными. Часть 12. Методы описания. Справочное руко­водство по языку EXPRESS-1»;

ГОСТ Р ИСО 10303-45—2000 «Системы автоматизации произ­водства и их интеграция. Представление данных об изделии и об­мен этими данными. Часть 45. Интегрированные обобщенные ре­сурсы. Материалы».

Программные средства, использующиеся на различных этапах ЖЦИ должны быть CALS совместимыми, т.е. разработанными на общей (единой) методической базе. CALS-технологии не от­вергают автоматизированные системы проек­тирования и управления, а являются средством обеспечения их эффективного взаимодействия. Поэтому интеграция автомати­зированных систем на современных предприятиях должна быть основана на CALS-технологиях. Их внедрение требует освоения имеющихся технологий и CALS-стандартов, развития моделей, методов и программ автоматизированного проектирования и уп­равления.