12. Новые информационные технологии и средства проектирования
12.1. Понятие о жизненном цикле изделия
В настоящее время на мировом рынке наукоемких промышленных изделий отчетливо наблюдаются три основные тенденции:
увеличение сложности и ресурсоемкости изделий;
ужесточение конкуренции на рынке;
развитие кооперации между участниками жизненного цикла (ЖЦ) изделия.
Основной проблемой, стоящей сейчас перед отечественной промышленностью, является повышение конкурентоспособности выпускаемых изделий с учетом перечисленных тенденций. Добиться повышения конкурентоспособности изделия можно за счет:
повышения степени удовлетворения требований заказчика;
сокращения сроков создания изделия;
сокращения материальных затрат на создание изделия.
Одним из направлений повышения конкурентоспособности изделий является применение современных информационных технологий для обеспечения процессов, протекающих в ходе всего жизненного цикла изделия и его компонентов. Жизненный цикл изделия (ЖЦИ), как его определяет стандарт ISO 9004-1, — это совокупность взаимосвязанных процессов, выполняемых от момента выявления потребностей общества в определенной продукции до удовлетворения этих потребностей и утилизации продукта.
К основным стадиям ЖЦ относятся:
маркетинг;
проектирование и разработка продукции;
планирование и контроль процессов;
закупка материалов и комплектующих;
производство или предоставление услуг;
упаковка и хранение;
монтаж и ввод в эксплуатацию;
техническая помощь и сервисное обслуживание;
послепродажная деятельность или эксплуатация;
утилизация и переработка в конце полезного срока службы.
Все многообразие этих процессов можно представить в виде прямых и обратных связей поставщика с субпоставщиком и потребителем (рисунок 37).
Рисунок 37 – Жизненный цикл продукта как взаимосвязь процессов
В общем случае ЖЦ необходимо рассматривать как совокупность ЖЦ конечного продукта и ЖЦ входящих в него компонентов, результатов деятельности субпоставщиков. С этой точки зрения ЖЦ представляет собой древовидную структуру (рисунок 38).
Рисунок 38 – Жизненный цикл продукта и его компонентов
ЖЦ сложного наукоемкого изделия (например, авиационной и ракетной техники) составляет десяток лет, причем большую часть этого времени занимают периоды разработки и изготовления.
Основная проблема создания современного конкурентоспособного изделия — управление процессами ЖЦ изделия на всех его этапах c целью сокращения сроков производства и увеличения срока эксплуатации изделия.
12.2. Автоматизация процессов жизненного цикла изделия
Традиционный подход, сложившийся в первоначальный период внедрения вычислительной техники в производственные процессы, состоял в том, что с ее помощью решались отдельные, частные задачи, относившиеся к различным стадиям ЖЦ изделий. Исторически первыми здесь были задачи, позволяющие автоматизировать отдельные учетно-управленческие функции в рамках так называемой автоматизированной системы управления производством (АСУП). Почти одновременно с ними появились автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП). Затем стали разрабатываться и внедряться системы автоматизированного проектирования (САПР), которые позволяли использовать средства вычислительной техники в процессах конструкторской и технологической подготовки производства (в зарубежной технической литературе они известны под аббревиатурами САЕ, CAD, САМ).
По мере увеличения числа таких систем на предприятиях возникла проблема передачи информации между ними, что естественным образом привело к идее информационной интеграции.
Еще в 1976 г. в методике Госстандарта СССР было указано, что в условиях автоматизации проектирования необходима единая система описания изделий. Методика была предназначена для выработки единого системного подхода к формализованному представлению конструкторской и технологической информации и формированию общего информационного языка. В ее основу была положена модель, структура которой состояла из совокупности элементов изделия и их отношений. Полная модель, содержащая всю информацию об изделии, представляла собой совокупность частных моделей, описывающих отдельные части изделия и производные, получаемые из полной модели путем преобразования параметров. Языки описания и преобразования предназначались для использования в качестве исходной информации в разработке программного интерпретатора на ЭВМ «Минск-32». К сожалению, работы в этом направлении не получили развития, хотя сравнивая идеи, заложенные в данную методику, с концепцией современного стандарта ISO 10303, можно отметить больше сходства, чем различий.
Предвестником века CALS-технологий стали идеи «безбумажной информатики» на основе электронного обмена данными, выдвинутые еще в самом начале 70-х гг. XX в. академиком В.М. Глушковым (его более ранние работы были собраны в книге «Основы безбумажной информатики», которая вышла в свет в 1982 г.).
Следующая волна развития систем интегрированной разработки и изготовления сложных наукоемких изделий в России наблюдалась в начале 80-х гг. XX в., когда в оборонных отраслях, а также в подразделениях среднего машиностроения осознали необходимость организации комплексного технологического процесса проектирования и производства. Именно в то время родились такие системы, как КАПРИ (комплексное автоматизированное проектирование, разработка и изготовление).
Если рассматривать развитие информационных технологий в развитых странах, то можно выделить следующие этапы развития новых информационных технологий:
1960-е годы – автоматизация простейших производственных функций, первые разработки локальных систем управления в крупных фирмах для решения регулярных задач высокой размерности, в основном информационного и справочного характера, отдельные решения задач оптимального распределения ресурсов, межотраслевых балансов и т.д.;
1970-е годы – простейшие интегрированные комплексы, работающие в пакетном режиме, повышение уровня интеллектуальности решаемых задач, формирование первых систем цифровой связи, отработка комплексных решений автоматизации управления на уровне предприятий, появление основных идей и начало формирования современной концепции новых информационных технологий;
1980-е годы – расширение использования информационных технологий на основе распределённых информационных систем, реальное воздействие элементов новых информационных технологий на всех участников производственных процессов, непосредственное влияние на процессы принятия решений высшим руководством фирм, революция качества на базе ISO 900х, рождение CALS-технологий;
1990-е годы – интеграция информационных технологий в различных областях, на базе новых информационных технологий бурно развивается международная интеграция бизнеса, Internet и электронная коммерция, совместное использование данных и обмен информацией изменяют общество, возникают новые парадигмы подготовки и организации производства, стандарты реконфигурации и управления проектами, внедрение технологий “параллельного проектирования” и “виртуального предприятия”.
Наиболее важным событием в сфере использования новых информационных технологий в индустрии развитых стран представляется появление и развитие CALS-технологий.