(англ. Continuous Acquisition and Life cycle Support — непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного цикла) — 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. За счет непрерывной информационной поддержки обеспечиваются единообразные способы управления процессами и взаимодействия всех участников этого цикла: заказчиков продукции, поставщиков/производителей продукции, эксплуатационного и ремонтного персонала. Информационная поддержка реализуется в соответствии с требованиями системы международных стандартов, регламентирующих правила указанного взаимодействия преимущественно посредством электронного обмена данными.
ИПИ (информационная поддержка процессов жизненного цикла изделий) — русскоязычный аналог понятия CALS.
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.
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.
Построение открытых распределённых автоматизированных систем для проектирования и управления в промышленности составляет основу современных CALS-технологий. 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.
Для обеспечения информационной интеграции CALS использует стандарты IGES и STEP в качестве форматов данных. 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).
Билет №7
1. Типовые проектные процедуры
Проектная процедура называется типовой, если она предназначена для многократного применения при проектировании многих типов объектов. Классификация проектных процедур представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Классификация типовых проектных процедур
Процедуры синтеза обеспечивают получение описания объекта по заданному функциональному назначению этого объекта либо по закону его функционирования. Поскольку описание любого объекта состоит из структуры и совокупности значений конструктивных параметров, то синтез может быть структурным и параметрическим. Структурный синтез определяет структуру объекта, то есть набор элементов, составляющих объект, и способ связи элементов между собой в составе этого объекта. Параметрический синтез заключается в определении числовых параметров элементов при заданных структуре и условиях работоспособности.
Процедуры анализа производят оценку образа объекта, заключающуюся в определении его выходных характеристик и исследовании работоспособности при известных начальных условиях по какому-либо описанию этого объекта. Анализ может быть одновариантным и многовариантным. Одновариантный анализ проводится с целью установления соответствия выходных характеристик требованиям технического задания и заключается в определении значений выходных параметров объекта по заданным значениям внутренних и внешних параметров. Как правило, сводится к однократному решению уравнений, представляющих математическую модель.
Многовариантный анализ направлен на исследование свойств объекта в некотором пространстве внутренних (или внешних) параметров и заключается в установлении наглядной связи между входными данными, выходными характеристиками и конструктивными параметрами. Это осуществляется путем многократного повторения решения систем уравнен при изменении внутренних или внешних параметров. Примером является определение межосевого расстояния.
Типичная последовательность выполнения проектных процедур на одном из проектирования представлена на рисунке 2.
Результатом решения задач предыдущего этапа - К-го иерархического уровня - является формулировка технического задания на проектирование систем следующего, (К+1)-| рассматриваемого уровня. Проектирование объекта начинается с синтеза исходного варианта его структуры. Для оценки варианта создается модель, которая может быть либо математической, либо экспериментальной (испытательный стенд).
После выбора исходных значений параметров элементов с помощью модели производится анализ варианта, по результатам которого становится возможной его оценка, заключающаяся обычно в проверке выполнения условий работоспособности, сформулированных в техническом задании. Если условия работоспособности выполняются в должной мере то полученное проектное решение принимается, система (К+1)-го уровня описывается в принятой форме и формулируется техническое задание на проектирование элементов данного уровня (т.е. систем следующего уровня). Если проектное решение неудовлетворительно выбирается один из возможных способов улучшения проекта.
Первый способ (наиболее простой) заключается в изменении числовых значений параметров элементов, составляющих множество возможных параметров X. Совокупность процедур модификации (изменения либо варьирования) X, анализа и оценки результата анализа представляет собой процедуру параметрического синтеза. Если при этом используется стратегия поиска наилучшего значения некоторого показателя качества (например, повышения производительности), то процедура параметрического синтеза является процедурой оптимизации.
Рисунок 2 – Схема проектирования с использованием процедур анализа и синтеза
Возможно, что путем параметрического синтеза не удается добиться приемлемой степени выполнения условий работоспособности или осуществления условий технологического процесса. Тогда используют другой способ, связанный с изменением структуры: разрабатывается новый вариант структуры, для которого повторяются процедуры формирования модели и параметрического синтеза.
Если и на этом пути не удается получить приемлемое решение, ставится вопрос о корректировке технического задания, сформулированного на предыдущем этапе проектирования. Такая корректировка может потребовать повторного выполнения ряда процедур К-го иерархического уровня, что обуславливает итерационный (то есть возвратный) характер проектирования.
2. Автоматизированные системы делопроизводства
Автоматизированные системы делопроизводства (АСД) по своему назначению подразделяют на системы управления документами (СУД), управления документооборотом (СДО), управления знаниями (в сфере делопроизводства) и инструментальные среды делопроизводства. В соответствии с другими критериями классификации системы делопроизводства подразделяют на специализированные и комплексные, локальные и распределенные, фактографические и документографические (полнотекстовые), заказные и тиражируемые.
Системы управления техническими документами и документооборотом, относящиеся к сфере проектирования и производства в промышленности, называют системами управления техническими данными или системами TDM (Technical Data Management). Специфические отличия систем TDM от офисных АСД заключаются в большом числе чертежной документации и в тесной взаимосвязи с САПР.
Системы управления документами предназначены для обеспечения санкционированного доступа к документам. Характерные функции СУД:
- ввод документов, в частности, с помощью средств их автоматического распознавания;
- индексирование документов, например, оформление регистрационных карточек с полями для атрибутов; возможно атрибутивное индексирование — к атрибутам относятся автор документа, дата создания и ключевые слова или полнотекстовое индексирование — в индекс заносят весь текст, но без предлогов и окончаний некоторых слов;
- хранение документов;
- поиск нужных данных, который может быть атрибутивным в фактографических БД или полнотекстовым в случае слабоструктурированных документов;
- поддержка групповой работы над документами;
- разграничение прав доступа к документам;
- контроль и управление версиями документов, регламентирующие внесение в них изменений;
- сбор и анализ статистических данных по параметрам документов и функционированию системы;
- подготовка отчетов.
Системы управления документооборотом (называемые также Workflow) служат для управления деловыми процессами прохождения и обработки документов в соответствующих подразделениях и службах организации. Характерные функции СДО:
- регистрация документов при их вхождении в систему;
- маршрутизация документов, учет их движения (маршрутизация может быть жесткой при фиксированных маршрутах или свободной); управление потоками документов обеспечивает прохождение документов по заданному маршруту с контролем внесения в них резолюций, управление внесением изменений включает систему приоритетов, средства протоколирования изменений;
- контроль исполнения предписываемых документами действий;
- защита информации при ее передаче между пунктами распределенной системы;
- автоматическое уведомление соответствующих лиц о состоянии документов и содержащихся в них директив и рекомендаций;
- планирование работ, связанных с прохождением документов.
К системам управления знаниями в области делопроизводства относят системы, выполняющие функции, характерные для интеллектуальных систем. Примеры таких функций:
- классификация документов по тем или иным признакам;
- взаимное связывание документов, например, с помощью гипертекста;
- тематический отбор документов;
- интеграция данных, поступающих из различных источников;
- аналитическая обработка данных;
- моделирование деловых процессов.
Инструментальные среды в системах делопроизводства служат для формирования АСД, адаптированных к условиям конкретных предприятий и фирм. Часто такое формирование проводится путем дополнения некоторого базового компонента, в состав системы входит соответствующий язык расширения.
Кроме перечня решаемых задач, выделяют следующие свойства и характеристики АСД:
- открытость, программные интерфейсы и форматы данных для обмена с другими информационными системами;
- мобильность для инсталляции на ведущих платформах;
- модульное построение, что обеспечивает масштабируемость — возможность эволюционного развития, адаптируемость, возможность внедрения на предприятиях по частям;
- пользовательский интерфейс;
- быстродействие, временные затраты на выполнение задач;
- уровень защиты информации;
- соответствие стандартам информационных технологий;
- операционные среды и используемые СУБД, требования к аппаратным ресурсам;
- перенос документов по мере их устаревания на более дешевые носители.
Основными компонентами систем управления документами и документооборотом являются электронный архив, система маршрутизации документов и контроля исполнения, модули сопряжения с прикладными программами, средства ввода информации с бумажных носителей.
В крупных АСД предусматривается распределенное хранение с доступом к документам в режимах как off-line, так и on-line. В первом случае пользователь формирует запрос в виде совокупности ключевых слов и направляет его средствами электронной почты (E-mail), СДО выдает список релевантных документов, пользователь выбирает из списка нужные документы и посылает вторичный более конкретный запрос, получая по E-mail запрошенные документы. Во втором случае используется связь в реальном времени, документ вызывается на экран компьютера и пользователь может непосредственно его просматривать и редактировать.
Современные корпоративные системы делопроизводства являются распределенными, имеющими архитектуру клиент-сервер. На серверной стороне находят применение серверы баз данных, полнотекстовых документов, электронной почты, приложений, SQL- и Web-серверы. На клиентской стороне могут выделяться рабочие места пользователей, администратора и разработчиков баз данных, информационно-поисковых систем, форм документов и т.п. В частности, применяются трехзвенные распределенные системы.
К широко известным СДО и АСД относятся Lotus Notes, Docs Open, ДЕЛО-96 и др. Примерами систем TDM на 20...30 одновременно работающих пользователей могут служить Search или T-Flex DOCs и на большее число пользователей — системы документооборота, используемые в PDM Optegra или iMAN.
Билет №8
Структура САПР
Составными структурными частями САПР являются подсистемы, в которых при помощи различных комплексов средств выполняется решение функционально законченных задач в определенной последовательности. Подсистемы САПР сами обладают всеми свойствами системы, т.е. обычно реализуют вполне законченные этапы или стадии проектирования или группу непосредственно связанных между собой проектных задач.
Такого типа подсистемы называют проектирующими.
Примером подсистемы может служить, например, любая программная система на персональном компьютере, осуществляющая проектирование управляющей программы, скажем, для токарных станков с ЧПУ по заданному чертежу детали, получаемому из другой проектирующей подсистемы.
Помимо проектирующих подсистем в САПР используются подсистемы, которые называются обслуживающими. Например, если вы используете некоторую базу данных, и соответственно некоторую СУБД, то система управления базами данных сама по себе ничего не проектирует, а лишь управляет процессом хранения, накопления, данных, необходимых вам для проектирования.
Каждая подсистема строится на основе различных, но взаимосвязанных средств автоматизации. Эти средства можно условно разбить на семь типов, которые называются видами обеспечения САПР, а именно:
1) математическое обеспечение; 2) программное обеспечение;
3) информационное обеспечение; 4) техническое обеспечение;
5) лингвистическое обеспечение; 6) методическое обеспечение;
7) организационное обеспечение;
Основу математического обеспечения составляют алгоритмы, по которым разрабатывается программное обеспечение САПР.
Программное обеспечение подразделяют на общесистемное и специальное. Операционные системы относятся к первому виду ПО, а, скажем, программное обеспечение для прогнозирования погоды в Екатеринбурге – к очень специальному.
Информационное обеспечение представляет собой совокупность данных, размещенных на различных носителях информации, которые используются для проектирования. Это могут быть различные справочники, таблицы, промежуточные проектные решения, параметры проектируемого изделия и т.п., в общем, все, что угодно.
К техническим средствам САПР относятся не только компьютеры, но и различные технические устройства, приборы, периферийные средства (устройства вывода информации на перфоленту), которые необходимы для обеспечения процесса проектирования.
Основу лингвистического обеспечения САПР составляют, так называемые, проблемно-ориентированные языки, предназначенные для описания процедур автоматизированного проектирования. Собственно говоря, это не языки, а комплексы программных средств, в качестве входных данных использующие языковые конструкции. В качестве примера можно привести язык СТЕП-Ш. Это ориентированный на конечного пользователя-непрограммиста технологический язык для описания информации о процессе и условиях проектирования в горячештамповочном производстве. Разумеется, что в состав ЛО САПР входят и универсальные алгоритмические языки высокого уровня и различного типа “макроязыки”, расширяющие языковые средства больших программных систем и т.д.