ВВЕДЕНИЕ

Вплоть до конца предыдущего столетия вся конструкторская и технологическая документация разрабатывалась на бумаге. Ее созданием вручную были заняты инженеры, техники, служащие на промышленных предприятиях, в государственных учреждениях, коммерческих структурах. С появлением персональных компьютеров началась разработка и широкое внедрение средств и систем автоматизации выпуска бумажной документации:

ѕ программные системы геометрического моделирования и автоматизации конструкторских работ CAD (Computer-Aided Design) или системы автоматизированного проектирования (САПР) -- для изготовления сборочных, рабочих и габаритных чертежей, спецификаций, схем и т. д.;

ѕ программные системы CAE (Computer-Aided Engineering) -системы инженерного моделирования, анализа и оптимизации, реализующие метод конечных элементов. Наиболее эффективными в мире системами CAE являются программные продукты MSC.Software Corporation - Nastran,Marc, Adams, Dytran и другие;

ѕ программные системы CAM (Computer-Aided Manufacturing)- системы технологической подготовки производства с использованием ЭВМ.

ѕ системы автоматизированного управления производством (АСУП) -- для создания планов производства и отчетов о его ходе;

ѕ офисные системы -- для подготовки текстовых и табличных документов и т. д.

ѕ интегрированные CAD/CAE/CAM системы-системы. [1]

По мере усложнения изделий происходит резкий рост объема технической документации. Сегодня он измеряется десятками тысяч форматов А4, а по некоторым изделиям (например, РН) -- тоннами. При использовании бумажной документации возникают значительные трудности при поиске необходимых сведений, внесении изменений в конструкцию и технологии изготовления изделий. Возникают ошибки и разночтения, на устранение которых затрачивается значительное время. В результате падает эффективность процессов разработки, производства, эксплуатации, обслуживания, ремонта сложных наукоемких изделий. Возникают трудности при сдаче изделий представителю заказчика.

Для преодоления этих трудностей потребовались новые концепции и новые идеи. Среди них основной стала идея информационной интеграции стадий жизненного цикла изделия, которая и легла в основу CALS.

CALS (Continuous Acquisition and Lifecycle Support -- непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного цикла) означает совокупность принципов и технологий информационной поддержки жизненного цикла продукции на всех его стадиях. Русскоязычный аналог понятия CALS -- Информационная Поддержка жизненного цикла Изделий (ИПИ).

Цель внедрения CALS -- минимизация затрат в ходе жизненного цикла изделия, повышение его качества и конкурентоспособности.

Идея CALS состоит в отказе от бумажных носителей, на которых осуществляется традиционный документооборот, и переходе к интегрированной информационной среде, охватывающей все стадии жизненного цикла изделия. Информационная интеграция заключается в том, что все автоматизированные системы, применяемые на различных стадиях жизненного цикла, оперируют не с традиционными документами и даже не с их электронными отображениями (например, отсканированными чертежами), а с формализованными информационными моделями, описывающими изделие, технологии его производства и использования. Эти модели существуют в интегрированной информационной среде в специфической форме информационных объектов. Системы, которым для их работы нужны те или иные информационные объекты, по мере необходимости могут извлекать их из интегрированной информационной среды, обрабатывать, создавая новые объекты, и помещать результаты своей работы в ту же интегрированную информационную среду. [2]

Интегрированная информационная среда представляет собой совокупность распределенных баз данных, в которой действуют единые, стандартные правила хранения, обновления, поиска и передачи информации, через которую осуществляется безбумажное информационное взаимодействие между всеми участниками жизненного цикла изделия. При этом однажды созданная информация хранится в интегрированной информационной среде, не дублируется, не требует каких-либо перекодировок в процессе обмена, сохраняет актуальность и целостность. [3]

Очевидно, что такой подход представляет собой своего рода революцию в организации взаимодействия всех участников жизненного цикла сложных наукоемких изделий.

Революционность подхода состоит в том, что многие поколения конструкторов и технологов, воспитаны на основе совершенно другой культуры, базирующейся на сотнях стандартов ЕСКД, ЕСТД, СРПП, детально регламентирующих ведение дел с использованием бумажной документации. В условиях применения CALS эта культура должна претерпеть коренные изменения:

ѕ появляются принципиально новые средства инженерного труда;

ѕ полностью изменяется организация и технология инженерных работ;

ѕ должна быть существенно изменена, то есть, дополнена и частично переработана нормативная база;

ѕ тысячи специалистов должны быть переучены для работы в новых условиях и с новыми средствами труда.

К настоящему времени CALS - технологии образуют самостоятельное направление в области информационных технологий.

Технологии, стандарты и программно-технические средства CALS обеспечивают эффективный и экономичный обмен электронными данными и безбумажными электронными документами, что дает следующие преимущества:

ѕ возможность параллельного выполнения сложных проектов несколькими рабочими группами (параллельный инжиниринг), что существенно сокращает время разработок;

ѕ планирование и управление многими предприятиями, участвующими в жизненном цикле продукции, расширение и совершенствование кооперационных связей (электронный бизнес);

ѕ резкое сокращение количества ошибок и переделок, что приводит к сокращению сроков реализации проектов и существенному повышению качества продукции;

ѕ распространение средств и технологий информационной поддержки на послепродажные стадии жизненного цикла - интегрированная логистическая поддержка изделий.

Как видим, внедрение CALS - технологий приводит к существенной экономии и получению дополнительной прибыли. Поэтому эти технологии и их отдельные компоненты широко применяются в промышленности развитых стран. [4]

Одним из предприятий занимающихся активным внедрением CALS технология является «ЦСКБ - Прогресс». Государственный научно-производственный ракетно-космический центр "ЦСКБ - Прогресс" - ведущее российское предприятие по разработке, производству и эксплуатации РН среднего класса и автоматических космических аппаратов для дистанционного зондирования Земли и научного назначения. На предприятии реализуется большая часть ЖЦИ: от маркетинга до сдачи в эксплуатацию. В настоящее время на предприятии «ЦСКБ - Прогресс» осуществляется программа по внедрению цифровых технологий и совершенствованию методов проектирования и хранения данных об изделиях. В рамках этой программы происходит интеграция САПР КОМПАС (ОАО «Аскон-Самара») и системы Creo Elements(ООО «ПТС»). Система управления жизненным циклом продукции «Лоцман» интегрирована с более совершенной системой -- Windchill PDM Link.В будущем планируется полный переход на решения систем Creo и Windchill.

В настоящей работе описывается, каким образом осуществляется информационная поддержка производственной деятельности одного из подразделений предприятия «ЦСКБ - Прогресс» - проектного отдела. К целям проводимой работы относятся:

ѕ показать необходимость применения бизнес - моделирования для автоматизации производственного процесса;

ѕ показать эффективность использования нисходящего проектирования РН;

ѕ показать эффективность применения в совокупности CAD - системы и PDM - системы.

Использование нисходящего проектирования предусматривает создание многоуровневой управляющих структуры, содержащей всю основную геометрию и базовые параметры проектируемого изделия. В основе Управляющей структуры лежат модели мастер-геометрии (скелетоны). Данные из мастер-геометрии верхнего уровня передаются на нижестоящий и дополняются уточняющей геометрией, позволяя таким образом сформировать концептуальную схему проектируемого изделия. Разветвленная схема Управляющей структуры дает возможность организовать параллельную работу разных подразделений проектантов и конструкторов. Заключительным этапом является создание реальных конструкторских моделей деталей и узлов со ссылками на мастер-геометрию и выпуск конструкторской документации.

Методология нисходящего проектирования используется для вновь создаваемых изделий, требующих проектно-конструкторских работ, с целью эффективного организации управления данными и конструкторскими изменениями.