Общее представление об ИИС

Интегрированная информационная среда в CALS-технологии.

Как следует из концептуальной модели и уже отмечено выше, основой, ядром CALS-технологий и создаваемых на этой основе автоматизированных систем, является ИИС.

Представление об ИИС было введено в научный обиход задолго до появления CALS (ИПИ)-технологий. Еще в 1983 году японский ученый Н.Окино опубликовал работу [1], в которой утверждал, что производство материальных объектов и сопутствующие ему процессы проектирования, технологической подготовки и управления так сильно отличаются от других видов деятельности человека, что им должна отвечать особая архитектура программно-методического, математического и информационного обеспечения. По мнению Окино принципиальная разница между обработкой информации в производственной системе и в других применениях вычислительной техники в основном сводится к двум положениям.

1. Производство и все процессы в нем принадлежат физическому миру, а процессы, протекающие в компьютере - к миру информации. Следовательно, необходимо преобразование производственных проблем в информационные проблемы, а также обратное преобразование из мира информации в физический мир. По сути, это проблема адекватного моделирования, т.е. установления соответствия (по возможности взаимно однозначного) между физическим пространством и информационным пространством. Согласно [1], при создании традиционного математического обеспечения (МО) для решения вычислительных задач в центр разработки ставится единственная математическая модель проблемы, которая через прикладной интерфейс адаптируется к различным областям применения (рис. 1). Такой подход к решению производственных проблем практически не реализуем, поскольку ввиду сложности и многообразия этих проблем единую модель создать невозможно.

Рисунок 1.

Если в добавление к изучавшимся Н. Окино производственным проблемам включить в рассмотрение еще и проблемы поставок, эксплуатации, обслуживания и ремонта изделий, т.е. все постпроизводственные стадии ЖЦ, то ситуация становится еще более сложной.

1. В связи с отмеченными выше недостатками традиционного подхода, основанного на схеме рис.1, предлагается отбросить стратегию единственной модели и перейти к стратегии, сущность которой показана на рис. 2. Здесь роль ядра системы играет не модель, а общая (интегрированная) база данных (ОБД), к которой могут обращаться различные проблемно-ориентированные модели. Предполагается, что в ОБД хранятся информационные объекты (ИО), адекватно отображающие в информационный мир сущности физического мира: предметы, материалы, изделия, процессы и технологии, разнообразные документы, финансовые ресурсы, персонал подразделения и оборудование предприятия - изготовителя, эксплуатанта, сервисной и ремонтной служб и т.д. Модели, относящиеся к конкретным предметным областям, через специализированные приложения обращаются в ОБД, находят в ней необходимые ИО, обрабатывают их и помещают в ОБД результаты этой обработки.

Рисунок 2.

Н. Окино в какой-то мере предвосхитил появление объектно-ориентированного подхода к программированию, предложив рассматривать все, что происходит в информационном мире, на основе дуализма "объект - операция".

Суть развиваемых в [1] идей состоит в следующем. Любой сущности физического мира соответствует ИО, представляющий собою некоторый набор данных. Любой вид использования физической сущности, ее преобразование в другую сущность (или в ту же сущность, но с иными значениями параметров) - обработка, изготовление, измерение, проектирование и т.д. - в информационном мире отображается операцией (командой, программой и т.д.). Между объектом и операцией существует отношение вида:

Ob'=Op(ob)

Это отношение означает, что объект Ob' получен посредством выполнения операции Op над объектом Ob. Под символами Ob, Ob', Op могут скрываться не только единичные объекты и операции, но и наборы (множества) объектов и операций.

Дальнейшее развитие ИТ привело к появлению объектно-ориентированного программирования, которое позволило адекватно перевести многие процессы, протекающие на предприятии, в виртуальное информационное пространство, что и сделало актуальной всю проблематику, связанную с использованием CALS-технологий. Сказанное относится, в частности, к процессам конструкторской и технологической подготовки производства, в ходе которых создается техническая документация различных видов и назначения, к процессам управления на всех уровнях, в которых по необходимости приходится иметь дело с большими объемами разнообразной информации. Сегодня эти процессы в значительной мере состоят из операций создания, преобразования, транспортировки и хранения информационных объектов в рамках интегрированной информационной среды.

Структура и состав ИИС

Как уже отмечалось, ИИС представляет собой хранилище данных, содержащее все сведения, создаваемые и используемые всеми подразделениями и службами предприятия - участниками ЖЦ изделия в процессе их производственной деятельности. Это хранилище имеет сложную структуру и многообразные внешние и внутренние связи. ИИС должна включать в свой состав две базы данных: общую базу данных об изделии (изделиях) (ОБДИ) и общую базу данных о предприятии (ОБДП).

На рис. 3 (88 Kb - ) представлена структура ИИС во взаимодействии с процессами ЖЦ продукции предприятия. Из схемы видно, что в этих процессах используется информация, содержащаяся в ИИС, а ИО, порождаемые в ходе процессов, возвращаются в ИИС для хранения и последующего использования в других процессах. Это отображено на схеме двойными стрелками. С ОБДИ связаны процессы на всех стадиях ЖЦ. ОБДП информационно связана с технологической и организационно- экономической подготовкой производства и собственно производством (включая процессы отгрузки и транспортировки готовой продукции).

При создании нового изделия и технологической подготовке его производства средствами конструкторских и технологических САПР (САЕ/CAD/CAM) в ИИС создаются ИО, описывающие структуру изделия, его состав и все входящие компоненты: детали, подузлы, узлы, агрегаты, комплектующие, материалы и т.д. Каждый ИО обладает атрибутами, описывающими свойства физического объекта: технические требования и условия, геометрические (размерные) параметры, массогабаритные показатели, характеристики прочности, надежности, ресурса и другие свойства изделия и его компонентов.

ИО в составе ОБДИ содержат в произвольном формате информацию, требуемую для выпуска и поддержки технической документации, необходимой на всех стадиях ЖЦ для всех изделий, выпускаемых предприятием. Каждый ИО идентифицируется уникальным кодом и может быть извлечен из ОБДИ для выполнения действий с ним. ОБДИ обеспечивает информационное обслуживание и поддержку деятельности:

• заказчиков (владельцев) изделия;
• разработчиков (конструкторов), технологов, управленческого и производственного персонала предприятия;
• изготовителя;
• эксплуатационного и ремонтного персонала заказчика и специализированных служб.

Более подробно состав ИО, входящих в ОБДИ, раскрыт на схеме, показанной на рис.4.

Согласно этой схеме в составе ОБДИ можно (условно) выделить три раздела:

• нормативно-справочный;
• долговременный;
• актуальный.

В нормативно-справочном разделе должны храниться ИО, содержащие данные:

• о конструкционных материалах;
• о нормализованных деталях (нормалях);
• о стандартных (покупных) комплектующих изделиях;
• о стандартных деталях собственного изготовления; - о стандартных расчетных методах; - о государственных, международных и внутренних стандартах; о прочих нормативных документах.

Рисунок 4. Укрупненная структура и состав общей базы данных об изделии

Содержание нормативно-справочного раздела ОБДИ обновляется по мере поступления новых и отмены действующих нормативных документов.

В долговременном разделе должны храниться ИО, содержащие данные, аккумулирующие собственный опыт предприятия, в том числе данные:

• о ранее выполненных готовых проектах (архив);
• о типовых узлах и агрегатах собственного производства;
• о типовых деталях собственного производства;
• о типовых конструктивно-технологических элементах (КТЭ) деталей;
• о типовых и групповых технологических процессах;
• о типовой технологической оснастке и инструменте;
• о готовых и типовых расчетных методиках и математических моделях изделий собственной разработки;
• о прочих готовых и типовых решениях.

Долговременный раздел ОБДИ дополняется и обновляется по мере создания новых технических решений, признанных типовыми и пригодными для дальнейшего использования.

В актуальном разделе (по-видимому, самом большом по объему и самом сложном по структуре) должны храниться ИО, содержащие данные об изделиях, находящихся на различных стадиях ЖЦ:

• о конструкции и версиях "текущих" изделий;
• о технологии изготовления изделий;
• о конкретных экземплярах и партиях изделий в производстве;
• о конкретных экземплярах и партиях изделий, находящихся на постпроизводственных стадиях ЖЦ.

Структура этого раздела на рис. 4 является лишь первым приближением и требует развития и уточнения, в том числе - разбивки на дополнительные подразделы (классификационные уровни).

Как уже отмечалось, кроме ИО, относящихся (прямо или косвенно) к изделиям, в ИИС содержится информация о предприятии: о производственной и управленческой структуре, о технологическом и вспомогательном оборудовании, о персонале, финансах и т.д. Вся совокупность этих данных образует ОБДП, которая, в свою очередь, состоит из нескольких разделов.

В разделе, посвященном экономике и финансам, должны храниться ИО, содержащие сведения:

• о конъюнктуре рынка изделий предприятия, включая цены и их динамику;
• о состоянии финансовых ресурсов предприятия;
• о ситуации на фондовом и финансовом рынках (курсы акций предприятия, биржевые индексы, процентные ставки, валютные курсы и т.д.);
• о реальном и прогнозируемом портфеле заказов;
• прочие сведения финансово-экономического и бухгалтерского характера.

В разделе, посвященном внешним связям предприятия, должны храниться ИО, содержащие сведения о фактических и возможных поставщиках и потребителях (заказчиках); раздел формируется и используется в процессе маркетинговых исследований.

В разделе, посвященном производственно-технологической среде предприятия, должны храниться ИО, содержащие сведения:

• о производственной структуре предприятия;
• о технологическом, вспомогательном и контрольно-измерительном оборудовании;
• о транспортно-складской системе предприятия;
• об энерговооруженности предприятия;
• о кадрах;
• прочие данные о предприятии.

В разделе, посвященном системе качества, должны храниться ИО, содержащие сведения:

• о структуре действующей на предприятии системы качества;
• о действующих на предприятии стандартах по качеству;
• о международных и российских стандартах по качеству;
• о должностных инструкциях в области качества;
• прочая информация по системе качества.

Рисунок 5.

При необходимости из ИИС могут быть извлечены разнообразные документы, необходимые для функционирования предприятия. Документы могут быть представлены как в электронном, так и (при необходимости) в традиционном бумажном виде (рис.5). Приведенные выше состав и содержание разделов ИИС подлежат уточнению в ходе выполнения проектов по внедрению CALS-технологий на конкретных предприятиях.

Ссылки по теме

1. Okino N. Object and Operation dualism for CAD/CAM architecture // Annals of the CIRP. - 1983. - Vol. 34, №1. - Р.179-182.
2. Концепция развития CALS-технологий в промышленности России. ВИМИ, 2002г.