Информационные технологии в анализе проблем стандартизации

Следует отметить, что в процесс развития CALS-технологий включился институт ISO (International Organization for Standardization). Таким образом, решения, разработанные и согласованные узким кругом стран, получили статус стандартов, определяющих стратегию мирового индустриального развития. На этом фоне произошло выделение из SOLE наиболее активной части участников процесса формирования новых ИТ в промышленности. Они организовали более узкую (и более закрытую) организацию под названием «Международный CALS конгресс» (ICC). Штаб квартира ICC находится в г. Орландо (США). Официально заявлено, что ICC проводит политику не поддержания государств, отстающих в сфере CALS-технологий. Часть информации по тематике международной CALS-интеграции открыта в материалах ISO и системе CALS-центров, но основные программные средства поставляются на коммерческой основе.

Принятое в настоящее время международное определение CALS утверждает, что CALS – это стратегия промышленности и правительства, направленная на эффективное создание, обмен, управление и использование электронных данных, поддерживающих полный жизненный цикл изделия с помощью международных стандартов, реорганизацию предпринимательской деятельности и передовые технологии. К ключевым областям CALS в настоящее время относятся:

• реинжиниринг и управление проектами;

• параллельное проектирование;

• виртуальное предприятие;

• электронный обмен данными;

• распределенные системы поддержки принятия решений;

• интегрированная логистическая поддержка;

• многопользовательские базы данных;

• метаописание систем понятий и их хранение;

• репозитории метаописаний предметных областей;

• международные стандарты.

 

Начиная с 1997г. происходят качественные изменения в социальном аспекте использования CALS. К этому времени довольно широкое распространение получают CALS-оболочки – программные средства, обеспечивающие подключение системы управления любого предприятия через стандартный интерфейс к системе информационного обмена мирового CALS-сообщества. Если до этого они были инструментом относительно крупных фирм в силу высокой стоимости, то развитие вычислительной техники привело к массовому использованию данного направления информационных технологий в производственной деятельности средних и малых предприятий. Начался лавинообразный рост числа фирм в развитых странах, имеющих CALS-оболочки (по оценкам 1998г. их около 2 млн). Таким образом, все они на разных уровнях вступили в процесс национальной или международной интеграции бизнеса.

 

4.1. Краткое описание CALS-технологий

Рассмотрим общую идеологию интеграции новых информационных технологий в рамках CALS-технологий. На рис. 4.1 показана структура информационного взаимодействия организаций, участников CALS-сообщества. Для каждой предметной области, т.е. контрактов, технологической и проектной документации, представления организации и т.п., определены формальные описания на языке EXPRESS (метаописания). Обмен информацией происходит посредством текстовых файлов между CALS-оболочками, в которые погружены информационные системы организаций.

Рис. 4.1. Структура взаимодействия членов CALS-сообщества

 

Таким образом, любая предметная область, описанная по стандартным правилам, однозначно понимается всеми членами CALS-сообщества. При этом языки обмена имеют грамматику, которая генерируется по метаописанию предметной области. Держателями метаописаний (протоколов) предметных областей на языке EXPRESS выступают CALS-центры. Они обеспечивают актуальными протоколами оболочки взаимодействующих организаций.

Программное обеспечение организации подключается к CALS-оболочке с помощью программного интерфейса SDAI. Он обеспечивает элементарные операции с данными типа «взять-положить» в соответствии с описанием протокола предметной области. Описание предметной области на языке EXPRESS есть настройка входного и выходного конверторов обменного файла (содержащего лингвистическое описание данных на автоматически порождаемом языке) и программного интерфейса SDAI. Обеспечив свое подключение через CALS-оболочку, организация вступает в мировое информационное CALS-сообщество, и может взаимодействовать с любым его членом. В настоящее время ISO обладает широким набором стандартов, продолжая развивать и наращивать их спектр.

Наиболее важными организационными технологиями, поддерживаемыми CALS, являются «параллельное проектирование» и «виртуальное предприятие». Первая обеспечивает информационное взаимодействие многих удаленных участников проектирования сложных технических систем. При этом обмен информацией идет на всех этапах проектирования, что позволяет организовать сокращение сроков за счет распараллеливания проектных задач. Технология «виртуальное предприятие» позволяет на контрактной основе быстро создавать временную организационную структуру, обеспечивающую изготовление конкретного изделия. Предполагается высокая степень стандартизации и интеграции процессов управления самых разных фирм. После завершения работы «виртуальное предприятие» распадается. Одновременно одна фирма может участвовать во многих «виртуальных предприятиях».

 

4.2. Текущее состояние новых информационных технологий в мировой индустрии

К настоящему времени индустриальные информационные технологии в виде CALS-технологий образуют информационную структуру индустрии США. Они выступают безусловным лидером и рассматривают сферу информационных технологий как основу своего господства в мире. По оценкам специалистов, развитые страны Европы отстают от США на 8–12 лет и предпринимают энергичные усилия по преодолению этого отставания. В этом им сильно мешает консерватизм и недостаток средств.

Высокой активностью в сфере международной интеграции бизнеса отличаются страны Юго-Восточной Азии, лидером которых выступает Япония. Экспансию новых информационных технологий в бизнесе указанных стран приостановили финансовые трудности. Кроме этого, в известном смысле новые информационные технологии есть экспорт европейской идеи открытого общества, к принятию которой культуры многих государств тихоокеанского региона не готовы.

Основной конфликт CALS-сообщества – необходимость пересмотра основ национальных и региональных стандартов в процессе построе-ния новой системы международных стандартов. Это надо делать в очень больших масштабах и комплексно, что требует политической поддерж-ки государства. Как известно, переучивание специалистов и реформи-рование национальных систем стандартизации и сертификации стоят очень дорого. Все развитые страны стремятся минимизировать свои из-держки на CALS, что вызывает между ними существенные противоре-чия. Интересы развивающихся стран и стран с переходной экономикой в этом процессе никто не представляет.

 

4.3 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.

 

4.4 CALS-технологии. Предпосылки

 

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.

Рис.4. 2. 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.

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.

Рис.4. 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;