Системи інформаційної підтримки життєвого циклу виробів. CALS-технології

У сучасних економічних умовах ключовим фактором успішного функціонування приладо-, машинобудівних підприємств є максимально можливе скорочення термінів проєктування та освоєння нової продукції [16]. Існує необхідність організації узгодженої роботи багатьох організацій, оскільки в процесі проєктування, виробництва та експлуатації виробу керування здійснюється зазвичай за допомогою АС, що вимагає інформаційної взаємодії таких систем. Крім того з розвитком техніки та технологій відбувається постійне підвищення рівня складності виробів, що обумовлює збільшення об’єму даних про виріб. Це спричиняє збільшення кількості учасників проєкту, які задіяні на різних етапах ЖЦВ, що може призводити до проблем при їх комунікації та обміні інформацією (наприклад, через не сумісність використовуваних комп’ютерних систем). Також слід враховувати, що метою виробництва є створення виробів необхідної якості, що є технологічними та зручними у використанні та обслуговуванні, тому необхідна інформаційна взаємодія між виробником і споживачем продукції. Один із шляхiв вирiшення такої задачі – це використання iнформацiйних технологiй пiдтримки ЖЦВ, що випускаються, які мають назву CALS-технологiї [16]. CALS це абревіатура від англ. Continuous Acquisition and Life cycle Support – безперервна інформаційна підтримка поставок і життєвого циклу виробів або інформаційна підтримка процесів життєвого циклу виробів (рис. 14). Відповідно до чинного ДСТУ 3278-95 «Система розроблення та поставлення продукції на виробництво. Основні терміни та визначення» життєвий цикл продукції (виробу) – це сукупність взаємопов’язаних процесів зміни стану продукції від початку дослідження та обґрунтування 49 розроблення до припинення експлуатації виробу, застосування (зберігання) матеріалу. Умовно вважають, що на початкових стадіях життєвого циклу продукція існує як задум, вимоги технічного завдання, розроблена технічна документація, макети, експериментальні та дослідні зразки. Рисунок 14 – Етапи життєвого циклу виробів та системи їх інформаційної підтримки Маркетингові дослідження Проєктування Підготовка виробництва Виробництво Експлуатація Утилізація CAD CAE IETM CAM CAPP CAAP MES SCADA CNC SCM MRP-2 CRM ERP PDM PLM 50 Також згідно з ДСТУ 3278-95 «Система розроблення та поставлення продукції на виробництво. Основні терміни та визначення» у життєвому циклі поштучної продукції виділяють такі стадії:  дослідження та обґрунтування розроблення;  процес розроблення, виробництво;  експлуатація та капітальний ремонт (для виробів, які підлягають капітальному ремонту). Оскільки зараз все більше уваги приділяється охороні довколишнього середовища, повторному використанню сировини, безвідходному виробництву тощо до заключної стадії (етапу) ЖЦВ відносять утилізацію. Відповідно до даних відкритих інформаційних джерел CALSтехнологiї – це підхід до проєктування і виробництва високотехнологічної та наукомісткої продукції, що полягає у використанні комп'ютерної техніки та інформаційних технологій на всіх стадіях ЖЦВ. Тобто це методологія створення єдиного інформаційного простору, що забезпечує взаємодію всіх автоматизованих систем, які стосуються вирішення як інженерних задач, так і задач планування та керування виробництвом та ресурсами підприємства. Формування CALS-технологiй почалося в 80-х роках минулого століття в оборонному комплексі США в зв’язку з необхідністю підвищення ефективності управління та скорочення затрат на інформаційну взаємодію в процесі замовлень, поставок і експлуатації засобів озброєння. За останні десятиліття термін CALS пройшов певну еволюцію, зокрема: 1985 р. – Computer Aided of Logistic Support – комп’ютерна підтримка логістичних систем; 1988 р. – Computer Aided Acquisition and Lifecycle – комп’ютерні поставки та підтримка ЖЦВ; 1993 р. – Computer Aided Acquisition and Lifecycle – підтримка безперервних поставок та ЖЦВ; 1995 р. – Commerce at Light Speed – бізнес в високому темпі; 51 1997 р. – Continuous Acquisition and Lifecycle Support – безперервна підтримка ЖЦВ. На початкових етапах задачею було створення єдиного інформаційного простору, який міг забезпечити оперативних обмін даними між замовником, федеральними органами, виробництвом та споживачем продукції. Тобто з самого початку ця концепція базувалася на ідеології ЖЦВ та охоплювала етапи виробництва та експлуатації. Застосування CALS виявилося настільки вдалим, що за коротких проміжок часу цей досвід швидко переймають представники промисловості, будівництва, транспорту тощо, а самі CALS-технологiї охоплюють всі етапи ЖЦВ. Стратегією CALS є створення єдиного інформаційного простору для всіх учасників ЖЦВ. Створення єдиного інформаційного простору дозволяє подолати інформаційний хаос і комунікаційні бар’єри між учасниками ЖЦВ. Це призводить до підвищення ефективності процесів ЖЦВ та взаємодії між його учасниками. А саме, можна виділити такі переваги [17]:  забезпечується цілісність даних;  виконується мінімум перетворень інформації (наприклад, зміна форматів файлів) при переході від одного етапу ЖЦВ до іншого;  зміни даних бачать всі і одразу;  підвищення швидкості пошуку та доступу до даних;  можливість організації географічно віддаленого доступу до даних. Насьогодні CALS-технологiї є набором методів та засобів створення єдиного інформаційного простору, до них відносяться: CAE – Computer Aided Engineering (автоматизировані розрахунки та аналіз); CAD – Computer Aided Design (автоматизироване проєктування); САМ – Computer Aided Manufacturing (автоматизирована технологічна підготовка виробництва); 52 CAPP – Computer Aided Process Planing (автоматизоване проєктування технологічних процесів (ТП), яка дозволяє з різним ступенем автоматизації проєктувати одиничні, групові та типові технологічні процеси з багатьох напрямків: механообробка, гальваніка, зварювання, термообробка тощо.); CAAP – Computer Aided Assembly Planing (автоматизоване проєктування процесів складання); PDM – Product Data Management (управління проєктними даними); ERP – Enterprise Resource Planning (планування та управління ресурсами підприємства); MRP-2 – Manufacturing (Material) Requirement Planning (планування виробництва); MES – Manufacturing Execution System (виробнича виконавча система); SCM – Supply Chain Management (управління ланцюгами поставок); CRM – Customer Relationship Management (управління взаємовідносинами з замовниками); SCADA – Supervisory Control And Data Acquisition (диспетчерське управління виробничими процесами); CNC – Computer Numerical Control (комп'ютерне числове управління); SFA – Sales Force Automation (автоматизація діяльності з продажу); IETM – Interactive Electronic Technical Manuals (інтерактивні електронні технічні керівництва); PLM – Product Lifecycle Management (управління даними ЖЦВ). Таким чином, відповідно до етапів ЖЦВ [18]:  маркетингові дослідження виконуються за допомогою CRMсистем;  проєктування та аналіз виконується за допомогою CAD/CAEсистем;  технологічна підготовка виробництва здійснюється за допомогою CAM, CAPP та CAAP-систем; 53  безпосередньо виробництво виконується засобами MES, SCADA, CNC та MRP-2;  експлуатація виробу відбувається під керуванням CRM та IETM систем;  управління утилізацією здійснюється системою IETM. До САПР відносять зазвичай CAE/CAD/CAM- системи. Для забезпечення спільного функціонування компонентів САПР різного призначення, тобто координації роботи CAE/CAD/CAM- систем, управління проєктними даними і проєктуванням розробляються системи, що отримали назву PDM – Product Data Management (системи управління проєктними даними). Системи PDM або входять до складу модулів конкретною САПР, або є самостійними і можуть працювати спільно з різними САПР. На більшості етапах ЖЦВ, починаючи з визначення підприємствпостачальників матеріалів і компонентів та закінчуючи реалізацією продукції, необхідні системи управління ланцюжками постачань – SCM – Supply Chain Management. Управління ланцюгами поставок передбачає переміщення матеріального потоку з мінімальними витратами. Координація роботи багатьох підприємств-партнерів покладається на системи управління даними в інтегрованому інформаційному просторі CPC – Collaborative Product Commerce (спільний електронний бізнес). Інформаційна підтримка етапу виробництва продукції здійснюється автоматизованими системами управління підприємством (АСУП) і автоматизованими системами управління технологічними процесами (АСУТП). До АСУП відносяться системи планування і управління підприємством ERP (Enterprise Resource Planning), планування виробництва і вимог до матеріалів MRP - 2 (Manufacturing Requirement Planning) і згадані вище системи SCM. Найбільш розвинені системи ERP виконують різні бізнес-функції, пов'язані з плануванням виробництва, закупками, збутом продукції, аналізом перспектив маркетингу, управлінням фінансами, персоналом, складським господарством, обліком основних фондів тощо. 54 Системи MRP-2 орієнтовані здебільшого на бізнес-функції, які безпосередньо пов'язані з виробництвом. В деяких випадках системи SCM і MRP-2 входять як підсистеми в ERP. Проміжне положення між АСУП і АСУТП займає виробнича виконавча система MES (Manufacturing Execution Systems), яка призначена для вирішення оперативних завдань управління проєктуванням, виробництвом і маркетингом. До складу АСУТП входить система SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), що виконує диспетчерські функції (збір і обробку даних про стан устаткування і технологічних процесів) і допомагає розробляти програмне забезпечення для вбудованого устаткування. Для безпосереднього програмного управління технологічним устаткуванням використовують системи CNC на базі контролерів (спеціалізованих комп'ютерів, що називаються промисловими), які вбудовані в технологічне устаткування з ЧПК. На етапі реалізації продукції виконуються функції управління відносинами із замовниками і покупцями, проводиться аналіз ринкової ситуації, визначаються перспективи попиту на плановані вироби. Ці функції покладені на систему CRM. Функції навчання обслуговуючого персоналу покладені на інтерактивне електронне технічне керівництво IЕТМ (Interactive Electronic Technical Manuals), з їх допомогою виконуються діагностичні операції, пошук компонентів, що відмовили, замовлення додаткових запасних деталей і деякі інші операції на етапі експлуатації систем. Управління даними в інформаційному просторі, єдиному для різних автоматизованих систем, покладається на систему управління життєвим циклом продукції, що реалізовує технології PLM (Product Lifecycle Management). Технології PLM об'єднують методики і засоби інформаційної підтримки виробів упродовж усіх етапів ЖЦВ. Характерна особливість PLM – забезпечення взаємодії як засобів автоматизації різних виробників, так і різних автоматизованих систем багатьох підприємств, тобто технології PLM 55 (включаючи технології СРС) є основою, яка інтегрує інформаційний простір, в якому функціонують САПР, ERP, PDM, SCM, CRM і інші автоматизовані системи багатьох підприємств. Єдиний інформаційний простір у відповідності зі стратегією CALS не лише забезпечує вирішення конструкторських та технологічних задач, організацію та керування бізнес-процесів, фінансування, постачання, безпосередньо виробництво тощо при наскрізному управлінні ЖЦВ виключно в електронному вигляді від ідеї створення виробу до його утилізації після корисного терміну експлуатації. Згідно міжнародного стандарту ISO 9004-1-94 схему єдиного інформаційного простору можна представити як на рис. 15. Рисунок 15 – Схема єдиного інформаційного простору Утилізація або переробка Маркетинг та дослідження ринку Проєктування і розробка виробу Планування і розробка процесів Закупівлі Виробництво або надання послуг Контроль Пакування та зберігання Реалізація та розподіл Монтаж та введення в експлуатацію Технічна допомога та обслуговування Післяпродажна діяльність Єдиний інформаційний простір 56 Стратегія CALS зі створення та ефективного використання єдиного інформаційного простору базується на дотриманні низки стандартів представлення інформації про вироби [19] як це показано на схемі (рис. 16). На першому рівні представлено міжнародні стандарти, на другому – відповідні ним національні.