CALS- технологии и информационные системы поддержки менеджмента процессов

В России в последнее время  устоялась следующая русскоязычная  интерпретация термина CALS – информационная поддержка жизненного цикла изделий (ИПИ). Однако чаще всего этот русскоязычный  термин используется, когда речь идет о средствах реализации (методах, технологиях, стандартах и т. д.) концепции  и стратегии CALS.

В рамках международного комитета по стандартизации (ISO) были разработаны  несколько десятков стандартов, закрепляющих накопленный в мире опыт ведения  производственной деятельности с использованием электронного обмена данными.

В настоящее время работа многих крупных корпораций, разрабатывающих  и производящих наукоемкую продукцию (авиационная, космическая, автомобильная, электронная промышленность, судостроение и т.п.) базируется на этих стандартах. Фактически понятие CALS получило новое  звучание – сегодня это концепция  организации и интегрированной  информационной поддержки жизненного цикла изделия, основанная на безбумажном  обмене данными и стандартизации представления данных на каждом этапе  жизненного цикла. Концепция и стандарты CALS определяют набор правил и регламентов, в соответствии с которыми строится взаимодействие субъектов в процессах  проектирования, производства, испытаний, эксплуатации, сервиса и т. д.

В отличие от бумажного  и простейших форм электронного документооборота, основанного на электронных образах  бумажных документов, в рамках CALS речь идет об использовании интегрированных  информационных моделей (баз данных) продукции и процессов. Здесь на практике реализуются соответствующие информационные технологии (CALS-технологий) и нормативные базы (стандарты).

Целью применения CALS как  концепции организации и информационной поддержки бизнес-процессов является повышение эффективности процессов  разработки, производства, послепродажного  сервиса и эксплуатации изделий  за счет:

·         ускорения процессов исследования и разработки продукции;

·         сокращения издержек при производстве и эксплуатации продукции;

·         придания изделию новых свойств  и повышения уровня сервиса в  процессах его эксплуатации и  технического обслуживания.

Таким образом, CALS необходимо рассматривать как инструмент повышения  эффективности бизнеса, конкурентоспособности  и привлекательности продукции. CALS-технологии позволяют эффективно, в едином ключе решать проблемы обеспечения  качества продукции, поскольку электронное  описание процессов разработки, производства, монтажа и т.д. полностью соответствует  духу и принципам международных  стандартов серии ISO 9000.

CALS-технологии возникли  и активно развиваются, прежде  всего, при разработке и производстве  сложной наукоемкой продукции,  содержащей тысячи и десятки  тысяч комплектующих и создаваемой  интегрированными промышленными  структурами, включающими в себя  НИИ, КБ, основных подрядчиков,  субподрядчиков, поставщиков готовой  продукции, потребителей, предприятия  технического обслуживания, ремонта  и утилизации.

Однако успехи применения этих технологий в промышленности поставили  вопрос о возможности их использования  в образовательной сфере, как  одной из высокотехнологичных и  наукоемких сфер человеческой деятельности. При этом возможность информационной поддержки СМК в вузе на базе использования  концепции, стратегии и подходов CALS(ИПИ) – технологий, в настоящее  время не является очевидным и  возникает вопрос о том, каким  образом CALS(ИПИ) – технологии действительно  могли бы использоваться в новой  области применения для повышения  качества подготовки специалистов с  высшим образованием.

6.2. CAD/CAM/CAPP – системы

Достаточно очевидно, по крайней мере, в настоящее время, что системы автоматизированного  проектирования и технологической  подготовки производства (учебного процесса) – CAD/CAM/CAPP – системы вряд ли могли бы применяться для проектирования образовательных программ. Этот процесс является плохо формализуемым, творческим, и во многом зависит от личности, взглядов и компетентности преподавателей – разработчиков образовательных программ. В принципе нельзя исключать, что через некоторое время по мере совершенствования процесса проектирования образовательных программ и упорядочивания системы знаний общества могут возникнуть программные инструменты, поддерживающие этот процесс, однако в настоящее время такие средства автору не известны.

6.3. Системы интегрированной логистической поддержки

Системы интегрированной  логистической поддержки (ИЛП) для  образовательного процесса также представляются не актуальными, так как этот процесс  содержит не так много «составляющих», чтобы их своевременной «поставкой»  надо было управлять с помощью  компьютерных систем. Тем не менее, отдельные элементы логистической  поддержки, вероятно, могут применяться  и в вузе, например, если речь идет об управлении фондом аудиторий, составлении  оптимального расписания занятий и  т.п.

6.4. PDM-системы

Одно из основных требований к СМК согласно стандартам серии ISO 9000-2000 – обеспечение ресурсов и информации, необходимых для поддержки процессов, жизненного цикла продукции (услуги) и процессов составляющих основу создания, поддержания и постоянного улучшения СМК организации и их мониторинг.

В этом смысле среди CALS-технологий ключевой является технология управления данными об изделии, реализуемая PDM-системой (Product Data Management), которая предназначена для управления всеми данными о продукции на всех этапах ее жизненного цикла и информационного обеспечения различных групп процессов вуза, так или иначе имеющих отношение к СМК. В эти группы входят процессы: управления, обеспечения ресурсами, жизненного цикла «продукции» или образовательный процесс, измерения и внутренние процессы СМК. В соответствии с этим можно выделить шесть основных функций PDM-системы как инструмента информационного обеспечения СМК вуза:

1) Поддержка планирования  процессов (этап планирования) осуществляется  при помощи управления нормативной  документацией и записями, где  обозначены требования к процессам  и результатам предоставляемых  образовательных услуг, в данном  случае – результатам обучения (знаниям, умениям и навыкам  студентов). При этом под планированием  понимается поддержка документированных  процедур СМК, регламентирующих  основные рабочие процессы вуза, включая возможность их задания  и хранения в PDM-системе. Под  управлением нормативной документацией  подразумевается ее разработка, утверждение, рассылка, хранение  и пересмотр в виде документов  в PDM-системе, включая документы  СМК (документированные процедуры,  рабочие инструкции и т.п.), учебные  планы специальностей, рабочие программы  дисциплин, компоненты учебно-методических  комплексов, расписание занятий,  планы проведения текущих контрольных  мероприятий и т.д.

В стандартах по менеджменту качества особо оговариваются требования к процессам жизненного цикла продукции, которые также могут быть обеспечены с помощью PDM-системы. Она может использоваться для планирования процессов и работ, проектирования и разработки образовательных программ, внесения изменений в учебные планы и рабочие программы дисциплин, расписания занятий и т.п., оценки влияния внесенных изменений на получаемые результаты. С ее помощью можно управлять входными и выходными данными при проектировании и разработке, обеспечивать процессы анализа, верификации и валидации проектов, а также обратную связь с потребителями работы вуза, включая студентов, предприятия-работодателей и др. Это прямые функции PDM-системы как системы управления данными об «изделии». В ходе планирования следует установить записи, необходимые для обеспечения свидетельства того, что процессы жизненного цикла «продукции» вуза и собственно сама эта «продукция» – дипломированные специалисты, обладающие определенным запасом знаний, навыков и умений, соответствуют требованиям Государственных образовательных стандартов (ГОС), потребителей и др. С точки зрения PDM-системы это подразумевает разработку шаблонов потоков работ, соответствующих планируемым процессам жизненного цикла, а также набора требований к выпускникам с помощью которых можно будет проверить соответствие полученного ими образования установленным требованиям.

2) Поддержка выполнения  процессов (этап осуществления)  реализуется при помощи автоматизированного  управления потоками работ, составляющими  основные рабочие процессы вуза: лекции, практические занятия, семинары, текущий контроль, зачеты, экзамены, процессы ресурсного обеспечения и др.

3) Поддержка измерения  процессов и «продукции» (этап  проверки) осуществляется при помощи  хранения информации о характеристиках  процессов и их результатов  и, в некоторых случаях, их  автоматизированного контроля, например, на основе текущего контроля  или итоговой аттестации студентов.  В частности, проверка процессов  включает отслеживание их выполнения (мониторинг). Поддержка «измерения»  качества «продукции» происходит  в данном случае через ввод, хранение и управление информацией  о знаниях, навыках и умениях  конкретных студентов, выраженной  в виде результатов текущего  контроля, рейтингов, зачетных и  экзаменационных ведомостей, результатов  практик, курсового и дипломного  проектирования и др., что обеспечивается  подсистемой управления потоками  работ PDM-системы. Таким образом,  поддержка измерения образовательного  процесса осуществляется через  хранение и управление информацией о его экземплярах – студентах.

4) Поддержка анализа результатов  измерения (этап проверки) является  той компонентой использования  PDM-системы в вузе, которая способна  дать наибольшую отдачу. Это связано  с огромными информационными  массивами, накапливаемыми в вузе  в процессе его работы, что  приводит к трудностям при  ее неавтоматизированной обработке.  Реализация анализа в PDM-системе  особенно эффективна еще и  потому, что такая система, как  правило, сочетает в себе как  средства накопления данных, так  и собственно инструменты их  анализа, в том числе и методы  статистического анализа. Особенно  важен для СМК анализ со  стороны руководства, который  в полной мере может быть  обеспечен при помощи PDM-системы,  интегрирующей данные по всем  рабочим процессам вуза.

5) Поддержка улучшения  процессов (этап действий для  улучшения) осуществляется через  использование PDM-системы для  управления несоответствиями и  изменениями. Улучшение деятельности  вуза в целом и его СМК,  в частности, ведется с помощью  корректирующих и предупреждающих  действий. Документированные процедуры  для их проведения должны быть  реализованы в виде шаблонов  потоков работ в PDM-системе,  включая условия активизации  этих шаблонов в случае возникновения  несоответствий.

6) Управление данными  о студенте и обеспечение прослеживаемости образовательного процесса.

PDM-система, в общем  случае, должна обеспечивать идентификацию  и прослеживаемость продукции на всех стадиях ее жизненного цикла, что может быть реализовано через имеющиеся в ее распоряжении средства управления конфигурацией. В принципе, как отмечается в работе, процессы производства продукции и подготовки специалиста в вузе вполне идентичны. В обоих случаях можно выделить основной производственный процесс: изготовление продукции в первом случае и непосредственную подготовку специалистов (образовательный процесс) во втором, результатом которого является продукция – изделия или подготовленные специалисты, обладающие определенными знаниями, навыками и умениями. При этом и продукция, и подготовленные специалисты имеют вполне определенный «жизненный цикл». Этот цикл включает этапы проектирования (для образования это – разработка образовательных программ), подготовки производства (подготовки обеспечения образовательного процесса), собственно производства (процесс обучения), контроля качества продукции (проверки знаний, навыков и умений студентов) и эксплуатации (непосредственная работа выпускников после окончания вуза) с соответствующей модернизацией (повышение квалификации и дополнительное образование). Все это имеет место и для изделий, и для специалиста.

Этап «проектирования» специалиста (а точнее проектирования образовательной  программы его подготовки), состоит  в формировании его идеальной (эталонной) модели, описывающей требования к  компетенции специалиста и те знания, умения и навыки, которыми он должен обладать. В эту модель специалиста  входит, в частности, модель проблемной области, которая в него закладывается. В настоящее время для высшего образования такой моделью является государственный образовательный стандарт (ГОС), дополненный региональными и местными требованиями. Следующий этап – разработка технологии подготовки специалиста, т.е. формирование учебных планов, рабочих программ, содержания учебных дисциплин и методики проведения учебных занятий. Разработанные образовательные процессы реализуются на этапах «производства» (обучения) и контроля знаний, умений и навыков студентов. Таким образом, «продукцией» (объектом) на этапах жизненного цикла подготовки и использования специалиста можно считать совокупность знаний и навыков, сформированных у конкретного индивидуума.

Известно, что применение CALS-технологий позволяет оценивать  и исследовать не сами объекты, а  их электронные модели . Поэтому для реализации менеджмента качества образовательного процесса на основе CALS-технологий необходимо построить единое информационное пространство для всех участников жизненного цикла формирования специалиста в виде системы моделей объектов и операций образовательного процесса для их последующей оценки и совершенствования. Таким образом,  появляется возможность фиксировать и хранить не оценки учащихся и учебного процесса, а гораздо более адекватные модели знаний и процессов и по ним производить оценку всего процесса и его результатов. Принципиально новые возможности создания и использования более адекватных моделей знаний и умений обучающихся, элементов учебного процесса, в том числе нормативных документов, учебных материалов, которые появляются при переходе на электронное представление, позволяют говорить о необходимости принципиального пересмотра всего образовательного процесса и, соответственно, управления качеством этого процесса. Таким образом, в результате применения CALS-технологий (PDM-систем) в образовании можно сформировать и в дальнейшем поддерживать полную «образовательную модель» специалиста на всех этапах его жизненного цикла. Такая модель может быть реализована в виде так называемого индивидуального «электронного паспорта» студента, который будет содержать всю необходимую информацию о нем, включая изученные дисциплины, полученные на экзаменах оценки, результаты курсовых и дипломных работ, отзывы работодателей с последующего места его работы и т.д.  При этом стандарты CALS, регламентирующие электронное представление данных об изделии, имеют достаточную свободу и позволяют адаптировать это представление для новой предметной области – образовательного процесса и модели студента-специалиста. Адаптация понятия «конфигурации» и «управления конфигурацией» также без особого труда может быть перенесено на модель студента, а в последствии и выпускника вуза.