Понятие Единого Информационного Пространства (ЕИП) является ключевым понятием CALS-технологий. Потребитель является полноправным участником ЖЦИ на этапе эксплуатации изделия и ему необходимо обеспечить доступ в ЕИП. Т.к. потребителю необходимы только эксплуатационные данные об изделии, в качестве средства доступа к ЕИП он может использовать интерактивные электронные технические руководства (ИЭТР, IETM (Interactive Electronic Technical Manuals)).
Интерактивные электронные технические руководства также выполняют функции обучения обслуживающего персонала. С их помощью выполняются диагностические операции, поиск отказавших компонентов, заказ дополнительных запасных деталей и некоторые другие операции на этапе эксплуатации систем.
Управление данными в едином информационном пространстве на протяжении всех этапов жизненного цикла изделий возлагается на систему PLM (Product Lifecycle Management). Характерная особенность PLM - возможность поддержки взаимодействия различных автоматизированных систем многих предприятий, т.е. технологии PLM являются основой, интегрирующей информационное пространство, в котором функционируют САПР, ERP, PDM, SCM, CRM и другие автоматизированные системы многих предприятий.
Перечисленные автоматизированные системы могут работать автономно. Однако эффективность автоматизации будет заметно выше, если данные генерируемые в одной из систем, будут доступны в других системах, поскольку принимаемые в них решения станут более обоснованными. Чтобы достичь должного уровня взаимодействия промышленных автоматизированных систем, требуется создание единого информационного пространства не только на отдельных предприятиях, но и, в рамках объединения предприятий. Единое информационное пространство обеспечивается благодаря унификации формы (использованием стандартных форматов и языков представления информации в межпрограммных обменах и при документировании) и содержания информации о конкретных изделиях на различных этапах их жизненного цикла.
Унификация содержания, понимаемая как однозначная правильная интерпретация данных о конкретном изделии на всех этапах его жизненного цикла.
2.2 Cтандарты CALS-технологий
Внедрение CALS-технологий — весьма сложная, многоплановая и комплексная проблема, в которой одно из ключевых мест принадлежит стандартизации, то есть созданию комплекса нормативных документов (НД) — стандартов и методических рекомендаций по их применению в различных прикладных областях промышленности.
В России и за рубежом стандартизация в области CALS-технологий относится к приоритетному направлению деятельности.
Нормативная база в области CALS-технологий должна обеспечивать:
§ регламентацию непрерывной компьютеризированной поддержки жизненного цикла создания и экспорта сложной наукоемкой продукции с учетом требований международных и зарубежных стандартов;
§ формирование стандартизованного комплекса технологий работы с данными, имеющими отношение к жизненному циклу изделий;
§ создание, внедрение и эксплуатацию типовых программно-аппаратных средств;
§ интеграцию информационных систем различных уровней и видов, систем автоматизированного проектирования и автоматизированного производства на основе применения технологии открытых систем.
2.3 Нормативная база электронного документооборота
Современные подходы к внедрению компьютерной технологии поддержки ЖЦ продукции, базируются на стандартизации, которой должны руководствоваться и разработчики, и пользователи информации о продукции.
Нормативные документы CALS можно разделить на следующие группы:
1. общие принципы электронного обмена данными, определяющие организационно-технические вопросы электронного взаимодействия, перечень используемых стандартов. Эта группа нормативной документации рассчитана на широкую аудиторию, включающую как технических специалистов, так и руководителей, и существует в форме руководящих документов (РД), методических рекомендаций и технических отчетов ИСО;
2. технические стандарты, определяющие форматы и модели данных, технические спецификации и технологии представления данных, способы доступа и использования данных. Это наиболее емкая часть, включающая стандарты для электронного описания процессов, продукции и среды;
3. стандарты информационной технологии процессов ЖЦ программных средств;
4. стандарты, регламентирующие технологии безопасности данных, в частности технологии шифрования в процессе обмена, обеспечения их достоверности путем применения ЭЦП (электронно цифровой подписи).
Стандарты, регламентирующие общие принципы электронного обмена данными и определяющие организационно-технические вопросы электронного взаимодействия, программных средств в процессах ЖЦ информационной технологии, относятся к рангу государственных стандартов:
ГОСТ Р ИСО 10303. Системы автоматизации производства и их интерпретация. Представление и обмен данными об изделии. (STEP);
ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207—99 Процессы жизненного цикла программных средств.
Введение в действие стандартов обеспечивается единой информационной системой Ростехрегулирования.
2.4 Структура и содержание документации на сложные программные средства информационных систем. Стандарты STEP
Содержание STEP.
Информация, создаваемая о продукции на отдельных стадиях ее жизненного цикла (маркетинг, проектирование, производство, эксплуатация и утилизация), широко используется на протяжении всего жизненного цикла (рис. 2).
Рисунок 2. Использование данных в ходе ЖЦ изделия
Использование информации производится с помощью различных компьютерных систем, в том числе расположенных в различных организациях. Для организации единого информационного пространства для всех участников ЖЦ изделия, в CALS-технологиях предлагается применение интегрированной информационной модели изделия, содержащей в себе полную информацию об изделии. В связи с этим возникает потребность в единой, понятной для компьютеров форме представления информации об изделии, которая также должна обеспечивать организацию информационного обмена между различными компьютерными системами.
Основой такой формы представления является международный стандарт ISO 10303, неофициальное название которого STEP.
STEP — стандарт, регламентирующий компьютерное представление данных об изделии и обмен ими.
STEP задает полную информационную модель изделия на протяжении его жизненного цикла и способы реализации обмена данными, причем ни модель изделия, ни способы обмена не зависят от программных и аппаратных средств, используемых участниками жизненного цикла изделия.
Преимущество при использовании единого стандарта для обмена данными об изделии состоит в возможности легко организовать информационный обмен между всеми компьютерными системами, которые используются в течение ЖЦ изделия.
Структура STEP.
Стандарт состоит из семи компонентов, каждый из которых имеет свое назначение и играет свою роль при организации информационного обмена:
1. методы описания;
2. методы реализации;
3. методология тестирования на соответствие;
4. интегрированные ресурсы;
5. протоколы применения;
6. наборы абстрактных тестов;
7. прикладные интерпретированные элементы.
Структуру STEP можно условно представить схемой, состоящей из трех уровней.
Первый уровень является ядром стандарта и содержит инструментарий STEP, с помощью которого задаются остальные компоненты стандарта, а также реализуется информационный обмен.
На втором уровне находится базовое представление информации об изделии, которое является инвариантным по отношению к предметной области. Это представление включает базовую информационную модель изделия, которая задана с помощью инструментария STEP.
Наконец, третий уровень содержит представление информации об изделии для конкретной предметной области (например, машиностроение, автомобилестроение, судостроение и т. п.). Такое представление включает в себя информационную модель изделия для конкретной предметной области и опирается как на инструментарий STEP (первый уровень), так и на базовую модель изделия (второй уровень).
Методы описания STEP предназначены для характеристики информационных моделей и протоколов применения STEP.
Информационная модель – формализованная модель ограниченного набора фактов, удовлетворяющих некоторым требованиям.
Протокол применения является представлением информации об изделии, специфичным для некоторой конкретной предметной области.
Основным методом описания STEP является язык EXPRESS (ИСО 10303—11), представляющий собой язык информационного моделирования.
Этот язык является формализованным, т. е. допускает только одно толкование информации, представленной с его помощью.
Основными свойствами языка EXPRESS являются следующие:
1.Независимость от предметной области.
STEP задает представления данных об изделии для различных предметных областей, поэтому язык EXPRESS, должен быть нейтральным по отношению к предметной области.
2.Независимость от методов реализации обмена данными.
В STEP для обмена данными могут быть использованы различные методы реализации. Для того чтобы во всех методах можно было использовать одну и ту же информационную модель, язык EXPRESS, задающий эту модель, должен быть независимым от методов реализации.
3.Независимость от программных средств реализации обмена данными. Стандарт STEP является независимым от программно-аппаратной платформы потому, что используется для организации обмена данными между различными компьютерными системами. Все это относится и к языку EXPRESS.
4.Поддержка модульности информационных моделей и связей между ними. Информационная модель изделия в STEP очень велика и обладает значительной сложностью. Таким образом, чтобы упростить модели, возникает потребность в разделении больших информационных моделей на более мелкие части, причем взаимосвязи между ее элементами должны быть сохранены. Таким образом, язык EXPRESS должен позволять связывать между собой несколько более мелких информационных моделей в единое целое путем задания связей между их элементами.
5.Воспринимаемость информационной модели как человеком, так и компьютером. С одной стороны, информационные модели на языке EXPRESS используются для обмена данными между компьютерными системами, поэтому язык EXPRESS должен быть жестко формализованным, оставляя лишь единственный способ интерпретации заданной на нем информации. С другой стороны, информационные модели на EXPRESS создаются людьми, поэтому они должны быть достаточно наглядными, чтобы можно было разобраться человеку.
Для этого кроме текстового представления в STEP используются различные графические представления, например:
- EXPRESS-G – графическое представление языка EXPRESS;
- IDEF0 – нотация функционального моделирования, используемая для прикладных функциональных моделей в рамках прикладных протоколов.
Методы реализации позволяют организовать обмен данными об изделии, представленными с помощью методов описания STEP. Под обменом данными об изделии в стандарте подразумевается хранение, доступ, передача и архивирование данных об изделии, т. е. процессы взаимодействия между различными компьютерными системами.
Поскольку методы реализации представляют собой интерфейс между различными компьютерными системами, то они являются независимыми от программно-аппаратной платформы.
Методы реализации STEP жестко ориентированы на обмен данными, структура которых описана на языке EXPRESS, что делает эти методы независимыми от предметной области.
В STEP регламентированы два метода реализации:
- формат обменного файла;
- программный интерфейс для доступа к базам данных по изделиям.
Обменный файл STEP (формат которого определен в разделе ISO 10303—21) представляет собой текстовый файл особой структуры, содержащий данные, являющиеся предметом обмена.
Более перспективным способом обмена данными между компьютерными системами является прикладной программный интерфейс. В отличие от файлового обмена, он позволяет организовать доступ к данным в режиме он-лайн и дает возможность одновременного доступа к одной и той же информации нескольких прикладных систем. В STEP способ обмена в виде программного интерфейса SDAI, задан в разделе ISO 10303—22.
Схема обмена данными с помощью программного интерфейса SDAI представлена на рис. 3.
Рисунок 3. Схема обмена данными
Методология тестирования задает основные принципы тестирования различных программных средств на предмет соответствия стандарту STEP, с целью проверки способности конкретного программного средства корректно реализовывать обмен данными. Для решения этой проблемы в STEP существует специальный раздел (части 31-39), представляющий собой набор методов проверки программного продукта на соответствие некоторому протоколу применения STEP.
Интегрированные ресурсы задают базовое представление данных об изделии. Интегрированные ресурсы являются основой при построении протоколов применения. Они содержат базовую информационную модель изделия, заданную на языке EXPRESS.
В интегрированных ресурсах выделяют два основных типа:
Обобщенные ресурсы:
- основы описания и поддержки изделия (часть 41);
- геометрическое представление (часть 42);
- представление структур (часть 43);
- конфигурация структуры изделия (часть 44);
- визуальное представление (часть 46).
Прикладные ресурсы:
- черчение (часть 101).
Протокол применения является специальным представлением информации об изделии, для конкретной предметной области. Протоколы применения представлены в частях 201-1199.
Примерами предметных областей, охватываемых протоколами применения STEP, являются машиностроение (ISO 10303—203), автомобилестроение (ISO 10303—214), судостроение (ISO 10303—215) и т. п. Каждое программное средство, совместимое со стандартом STEP, поддерживает один или несколько протоколов применения STEP.
Набор абстрактных тестов протокола применения предназначен для проверки степени соответствия некоторого программного продукта данному протоколу применения и содержит условия такого соответствия.
Комплексы абстрактных тестов представлены с частях 1201-2199.
Прикладные интерпретированные элементы создаются для использования при создании новых протоколов применения, а также для создания основы для обмена данными между программными средствами, поддерживающими различные протоколы применения. Прикладные интерпретированные элементы заданы с помощью языка EXPRESS.