Понятие об интегрированной информационной среде

Представление о едином информационном пространстве (интегрированной информационной среде) как основе интегрированной автоматизированной системы управления было введено в научный обиход задолго до появления CALS-технологий. Еще в 1983 г. японский ученый Н. Окино опубликовал работу об интегрированной автоматизированной системе управления, 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 ИАСУ и 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. 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.3.1). Такой подход к решению производственных задач практически нереализуем, поскольку единая модель, описывающая все производственные проблемы, не может быть создана ввиду их сложности и многообразия.

2. Традиционный подход, описываемый схемой на рис.1, удовлетворительно используется при расчетах, поиске информации, количественной или логической обработке данных и т. д. Однако при проектировании и разработке технологий, когда приходится генерировать и обрабатывать множество сведений о том, как проектировать и как производить, такой подход и основанное на нем МО оказываются неудовлетворительными.

Рис. 1 Схема адаптации через прикладной интерфейс математической модели проблемы к различным областям применения

 

В связи с этим 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 обработки, разнообразные документы, финансовые ресурсы, персонал и подразделения предприятия, оборудование и т. д.

Модели, описывающие конкретные применения в проблемных областях, обращаются в ОБД, находят в ней необходимые ИО, обрабатывают их и помещают в ОБД результаты этой обработки. Можно утверждать, что 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 им 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.).

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.

 

Рис.2 Стратегия общей (интегрированной) базы данных

 

Структура и состав ИИС

Согласно изложенному ИИС представляет собой хранилище данных, содержащее все сведения, создаваемые и используемые всеми подразделениями и службами предприятия в процессе их производственной деятельности. Это хранилище по необходимости имеет сложную структуру и многообразные внешние и внутренние связи. Как минимум, ИИС должна включать в свой состав две базы данных: общую об изделии (изделиях) и общую о предприятии. Общая база данных о предприятии (ОБДП) имеет информационные связи с процессами технологической и организационно-экономической подготовки производства и собственно производством (включая процессы отгрузки и транспортировки готовой продукции).

Итак, все процессы ЖЦ продукции отображаются в ИИС посредством ИО. При создании нового изделия и технологической подготовке его производства средствами конструкторских и технологических САПР (CAD/САМ) 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 набором характеристик (атрибутов), описывающих свойства реального физического (материального) объекта, отображением которого является ИО. Такими характеристиками являются технические требования и технические условия, которым должен удовлетворять реальный объект, геометрические (размерные) параметры, массогабаритные показатели, параметры, характеризующие прочность, надежность, ресурс и другие эксплуатационные 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.

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.

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.

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 о системе качества.

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.

Приведенные состав и содержание разделов являются предварительными и подлежат уточнению в ходе выполнения проекта.

Стандарты CALS-технологий

Основной стратегией разработки и внедрения CALS является создание единой индустриальной информационной инфраструктуры. При этом приоритет отдается разработке и последующему применению международных стандартов, подготовка и принятие которых проводятся через Международный комитет по стандартизации (ИСО).

Тем не менее каждая страна формирует свою программу разработки CALS с учетом ее национальных интересов.

Например, основой программы CALS Министерства обороны США являются использование и адаптация нескольких национальных и международных стандартов по электронному обмену данными в ряд стандартов спецификации MIL с целью обеспечения возможности совместного использования информации, создаваемой в различных компьютерных системах.

Функциональные стандарты определяют процессы и их взаимосвязи исходя из целевых потребностей пользователя. Функциональные стандарты включают описания информационного содержания процессов (функций) конкретных проблемных областей, формулируют требования к информации, необходимой для реализации этих процессов.

В качестве примера можно привести MIL-HDBK-59 «Руководство по Программе Применения Компьютерного Обеспечения и Технологического Обслуживания (CALS) Министерства обороны», которое обеспечивает инструкциями и указаниями по применению CALS в программах приобретения оборонных систем. Даны примеры типов цифровых данных, а также приложения различных стандартов к возможным ситуациям.

Помимо стандартов по передаче данных, в MIL-HDBK-59 обсуждена общая философия CALS МО, а также место CALS в других инициативах МО, таких как TQM, Совместное Техническое Обеспечение и RAMCAD. CALS представлена в MIL-HDBK как средство для улучшения общего цикла оборонного приборостроения, включая электронную передачу данных. Акцент сделан на реальном внутреннем использовании данных в цифровой форме оборонными поставщиками в качестве средства улучшения их работы.

Технические стандарты предлагают общий набор правил для цифрового обмена информацией. Примерами технических стандартов могут быть ISO 9660 и MIL-STD-1840В. Они оба описывают представление информации при использовании CD-ROM.

Информационные стандарты управления дают общие определения информационных элементов, атрибутов, отношений, защиты данных и достижимости данных. Примеры этих стандартов — SGML, STEP, CGM и т. д.

Стандарты CALS охватывают спектр потребностей пользователей, обеспечивая единое представление текста, графики, информационных структур и данных о проекте, сопровождении и производстве, включая звук, видео-, мультимедийные средства, передачу данных, хранение данных, документацию и многое другое, для всех приложений.

Одна из основных идей CALS, являющаяся также и технической целью CALS, — это возможность включения описания всех видов изделий в единую общую структуру, допускающую обработку различных типов данных и порожденных производных описаний свойств изделий в единой структуре.

ГОСТ 24.104-85 Единая система стандартов автоматизированных систем управления. Автоматизированные системы управления. Общие требования

ГОСТ 24.301-80 Система технической документации на АСУ. Общие требования к выполнению текстовых документов