CALS - предпосылки и преимущества

 

В течение многих десятков лет общепринятой формой представления результатов интеллектуальной деятельности людей и инструментом их информационного взаимодействия являлась бумажная документация. Ее созданием были заняты (и заняты по сей день) миллионы инженеров, техников, служащих на промышленных предприятиях, в государственных учреждениях, коммерческих структурах. С появлением компьютеров начали создаваться и широко внедрялись разнообразные средства и системы автоматизации выпуска бумажной документации: системы автоматизированного проектирования (САПР) — для изготовления чертежей, спецификаций, технологической документации; системы автоматизированного управления производством (АСУП) — для создания планов производства и отчетов о его ходе; офисные системы — для подготовки текстовых и табличных документов и т. д.

Однако к концу ХХ века стало ясно, что все эти достаточно дорогостоящие средства не оправдывают возлагающихся на них надежд: разумеется, некоторое повышение производительности труда происходит, однако не в тех масштабах, которые прогнозировались. Дело в том, что они не решают проблем информационного обмена между различными участниками жизненного цикла изделия (заказчиков, разработчиков, производителей, эксплуатационников и т. д.). При переносе данных из одной автоматизированной системы в другую требуются большие затраты труда и времени для повторной кодировки, что приводит к многочисленным ошибкам. Оказалось, что разные системы «говорят на разных языках» и плохо понимают друг друга. Более того, выяснилось, что бумажная документация и способы представления информации на ней ограничивают возможности использования современных ИТ. Так, трехмерная модель изделия, создаваемая в современной САПР, вообще не может быть адекватно представлена на бумаге.

С другой стороны, по мере усложнения изделий происходит резкий рост объемов технической документации. Сегодня эти объемы измеряются тысячами и десятками тысяч листов, а по некоторым изделиям (например, кораблям) — тоннами. При использовании бумажной документации возникают значительные трудности при поиске необходимых сведений, внесении изменений в конструкцию и технологии изготовления изделий. Возникает множество ошибок, на устранение которых затрачивается много времени. В результате резко снижается эффективность процессов разработки, производства, эксплуатации, обслуживания, ремонта сложных наукоемких изделий (рис. 1). Возникают трудности во взаимодействии заказчиков (в первую очередь — государственных учреждений) и производителей как при подготовке, так и при реализации контрактов на поставки сложной техники.

 

Рисунок 1. Объемы документации и эффективность инженерной деятельности

 

Революционный подход

 

Для преодоления этих трудностей потребовались новые концепции и новые идеи. Среди них базовой стала идея информационной интеграции стадий жизненного цикла продукции (изделия), которая и легла в основу CALS. Она состоит в отказе от «бумажной среды», в которой 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 (рис. 2, 3). Чтобы все это было возможно, информационные модели и соответствующие информационные объекты должны быть стандартизованы.

 

Рисунок 2. Взаимодействие в «бумажной среде»

 

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.

 

Рисунок 3. Взаимодействие в информационной среде

 

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, технологов, производственников 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:

·        появляются принципиально новые средства инженерного труда;

·        полностью изменяется организация и технология инженерных работ;

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

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

Для подготовки и осуществления этой революции, сулящей многократное повышение эффективности процессов жизненного цикла изделий, необходимо выполнить комплекс организационных, научно-исследовательских, проектных и иных работ, направленных на создание новой культуры инженерной деятельности.

В этом комплексе первоочередной проблемой является формирование нормативно-правовой базы, узаконивающей новые способы и средства информационного обмена, заменяющие традиционный бумажный документооборот. Такую базу образуют стандарты и инструктивно-методические материалы, регламентирующие упомянутые способы и средства, форматы данных, их логическую структуру, процедуры информационного обмена, способы обеспечения достоверности и легитимности данных и т. д. Все это необходимо для того, чтобы электронные документы и данные имели ту же юридическую силу, что и обычные бумажные документы. Кроме того, одна из важнейших задач стандартизации в рассматриваемой сфере — обеспечение информационной совместимости различных автоматизированных систем.

К настоящему времени CALS-технологии образуют самостоятельное направление в области ИТ. За рубежом создана нормативно-правовая база этого направления, которую составляют серии международных стандартов ISO, государственные стандарты и нормативные документы военного министерства США, НАТО, Великобритании и ряда других стран. Общее число этих стандартов — многие десятки и даже сотни, причем объемы документов подчас исчисляются тысячами страниц. На их разработку правительства и ведущие корпорации Запада израсходовали суммы, превышающие 1 млрд. долл., и эта работа продолжается. Так, в наступающем финансовом году конгресс США планирует выделить на цели стандартизации в области CALS 47 млн. долл.

 

Преимущества CALS

 

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

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

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

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

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

На экономические показатели предприятий, применяющих CALS-технологии, непосредственно влияют следующие факторы:

·        сокращение затрат и трудоемкости процессов технической подготовки и освоения производства новых изделий;

·        сокращение сроков вывода на рынок новых конкурентоспособных изделий;

·        сокращение брака и затрат, связанных с внесением изменений в конструкцию;

·        увеличение объемов продаж изделий, снабженных электронной технической документацией (в частности, эксплуатационной), составленной в соответствии с требованиями международных стандартов;

·        сокращение затрат на эксплуатацию, обслуживание и ремонт изделий ("затрат на владение"), которые для сложной наукоемкой продукции подчас равны или превышают затраты на ее закупку.

Вот некоторые количественные оценки эффективности внедрения CALS в промышленности США:

·        прямое сокращение затрат на проектирование - от 10 до 30%;

·        сокращение времени разработки изделий - от 40 до 60%;

·        сокращение времени вывода новых изделий на рынок - от 25 до 75%;

·        сокращение доли брака и объема конструктивных изменений - от 20 до 70%.

·        сокращение затрат на подготовку технической документации - до 40%;

·        сокращение затрат на разработку эксплуатационной документации - до 30%.

По зарубежным данным, потери, связанные с несовершенством информационного взаимодействия с поставщиками, только в автомобильной промышленности США составляет порядка 1 млрд. долл. в год. Аналогичные потери имеют место и в других отраслях промышленности.

В тех же источниках указывается, что затраты на разработку реактивного двигателя GE 90 для самолета «Боинг-777» составили 2 млрд. долл., а разработка новой модели автомобиля компании «Форд» стоит от 3 до 6 млрд. долл. Это означает, что экономия от снижения прямых затрат на проектирование только по двум указанным объектам может составить от 500 млн. до 2,2 млрд. долл.

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. Так, из числа 500 крупнейших мировых компаний, входящих в перечень Fortune 500, около 100% используют такой важнейший компонент CALS, как средства PDM (Product Data Management — «управление данными об изделии»). Среди предприятий с годовым оборотом свыше 50 млн. долл. такие системы используют более 80%.

В связи с большими объемами ожидаемой экономии и дополнительных прибылей в эту сферу привлекаются значительные инвестиции, измеряемые миллиардами долларов. По данным зарубежных источников, инвестиции правительства США в сферу CALS-технологий составляют около 1 млрд. долл. в год. Затраты других стран меньше, однако, например, правительство Финляндии затратило на национальную программу в этой области свыше 20 млн. долл. и примерно такую же сумму (около 25 млн. долл.) вложили в нее частные компании. Корпорация General Motors в течение 1990 — 1995 годов израсходовала на эти цели 3 млрд. долл. Средние затраты на один проект, посвященный решению локальной задачи в области CALS-технологий (например, разработка стандарта или программы), составляют 1,2 — 1,5 млн. долл. при среднем сроке выполнения от двух до четырех лет.

Эти цифры свидетельствуют о том, какое значение придают на Западе проблематике, связанной с CALS-технологиями.

 

CALS в России

 

Россия существенно отстает от ведущих промышленно развитых стран в части внедрения современных ИТ, в том числе технологий CALS. Это отставание чревато далеко идущими негативными последствиями, прежде всего, высокой вероятностью резкого сокращения экспортного потенциала российских производителей наукоемкой продукции, вплоть до полного вытеснения их с международного рынка, что может, по мнению зарубежных экспертов, произойти к 2005 — 2008 году.

Мировой рынок полностью отторгнет продукцию, не снабженную электронной документацией и не обладающую средствами интегрированной логистической поддержки постпроизводственных стадий жизненного цикла. Уже сегодня многие иностранные заказчики отечественной продукции выдвигают требования, удовлетворение которых невозможно без внедрения CALS-технологий:

·        представление конструкторской и технологической документации в электронной форме;

·        представление эксплуатационной и ремонтной документации в форме интерактивных электронных технических руководств, снабженных иллюстрированными электронными каталогами запасных частей и вспомогательных материалов и средствами дистанционного заказа запчастей и материалов;

·        организация интегрированной логистической поддержки изделий на постпроизводственных стадиях их жизненного цикла;

·        наличие и функционирование электронной системы каталогизации продукции;

·        наличие на предприятиях соответствующих требованиям стандартов ИСО 9000:2000 систем менеджмента качества и т. д.

Выполнение этих требований предопределяет необходимость внедрения на отечественных предприятиях CALS-технологий в полном объеме.

 

Государство покровительствует CALS-технологиям

 

В период с 1999-го по 2002 год Минпромнауки РФ совместно с Госстандартом РФ и Минобразования РФ осуществили ряд мер, направленных на создание предпосылок к внедрению CALS-технологий в промышленности России.

Были созданы начальные элементы инфраструктуры, необходимой для разработки и внедрения CALS-технологий: Государственный научно-образовательный центр CALS-технологий, Научно-исследовательский центр (НИЦ) CALS-технологий «Прикладная логистика» и технический комитет ТК 431 Госстандарта России, координирующий разработку отечественной нормативной базы.

Подготовлены научно-методические разработки: концепция развития CALS-технологий в промышленности России [1], концепция интегрированной логистической поддержки наукоемких изделий и концепция внедрения CALS-технологий на машиностроительном предприятии.

Предприняты разработки в области создания нормативной базы: Госстандарт РФ утвердил шесть документов ГОСТ Р ИСО 10303 и шесть документов в статусе рекомендаций по стандартизации Р 50. Были подготовлены проекты 7 ГОСТ Р и три проекта авиационных отраслевых стандартов. Кроме того, разработана программа работ по подготовке новых стандартов и корректировке существующих (ЕСКД, СРПП и др.).

Созданы программные средства, реализующие CALS-технологии. В их числе — программный продукт Technical Guide Builder, предназначенный для автоматизированной подготовки электронной технической эксплуатационной документации на экспортируемую продукцию, соответствующей требованиям CALS-стандартов. Создание с помощью этого продукта интерактивных электронных технических руководств значительно повышает конкурентоспособность продукции. Другой продукт — PDM STEP Suite — служит для управления данными об изделии в процессе конструирования и технологической подготовки производства, что крайне необходимо предприятиям, как разрабатывающим наукоемкую продукцию, так и продающим лицензии на ее производство.

Наконец, разработаны методические основы создания интегрированной системы управления качеством продукции, соответствующей требованиям стандартов ИСО серии 9000 версии 2000 года.

Работы по внедрению CALS-технологий в промышленность России интенсивно продолжаются при пристальном внимании и поддержке Минпромнауки РФ, Госстандарта РФ и других министерств и ведомств России. Авторы надеются, что эти работы позволят если не полностью преодолеть, то хотя бы существенно сократить отставание российской промышленности от промышленности ведущих стран Запада.

Александр Левин, Евгений Судов

 

Литература

 

Судов Е. В., Левин А. И., Давыдов А. Н., Барабанов В. В. Концепция развития CALS-технологий в промышленности России. М.: НИЦ CALS-технологий «Прикладная логистика», 2002.

 

Александр Исидорович Левин — д.т.н., профессор, заместитель директора НИЦ CALS-технологий «Прикладная логистика» по научной работе,

Евгений Владимирович Судов — к.т.н., директор НИЦ CALS «Прикладная логистика»,

 

Термин 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). В последнее время за рубежом наряду с CALS используется также термин Product Lifecycle Management (PLM).

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

 

Журнал "Директор ИС",

Издательство "Открытые системы"

 См. также:

 ГОСТ Р 51.ХХХ–200* Интегрированная логистическая поддержка. Основные положения и общие требования (ПРОЕКТ)

 ГОСТ Р 51.ХХХ–200* Интегрированная логистическая поддержка. Общие требования к проведению анализа логистической поддержки (ПРОЕКТ)

 Интегрированная логистическая поддержка наукоемкой продукции (проблемы, задачи, методы)

 

СКЛАД ЗАКОНОВ