Задачи, решаемые интегрированной системой управления информационным обеспечением и поддержки жизненного цикла изделия

Сегодня большинство эффективно функционирующих промышленных предприятий переходят на проектное управление. На таких предприятиях разработка и выпуск продукции осуществляются под определенный заказ – это и незначительные модификации уже отработанных конструкций, и разработка новых изделий. Коротко это называют заказным производством. Заказы могут быть различными по объему и по срокам, но всех их объединяет то, что они должны быть реализованы к определенному времени и не должны превышать заложенный бюджет. Для того чтобы исполнение заказов – проектов укладывалось в определенные пределы сроков и стоимости, необходимо тщательно планировать и контролировать эти проекты. Как правило, производство и конструкторские отделы работают одновременно над несколькими заказами, следовательно, появляется задача эффективного распределения имеющихся производственных мощностей и человеческих ресурсов. Кроме того, на промышленном предприятии имеется ряд задач, не относящихся непосредственно к проектированию и производству продукции, но в то же время требующих планирования и контроля – это работа с поставщиками комплектующих и материалов, капитальный и оперативный ремонт оборудования, маркетинговая деятельность, реклама и т.д. Таким образом, вся деятельность предприятия представляется в виде совокупности взаимосвязанных проектов, что говорит о необходимости использования методологии управления проектами как основы для построения системы управления предприятием.

Наиболее подходящим средством, позволяющим реализовать корпоративное управление проектами предприятия, является система управления проектами Primavera Project Planner for the Enterprise (PPE).

Одними из самых важных и трудоемких этапов разработки нового или модификации существующего изделия являются конструкторская и технологическая подготовка производства. На этих этапах работа ведется с большим объемом документации. Документация, как правило, бывает представлена в разных форматах (текстовые документы, чертежи, отчеты, таблицы и т.д.) и может разрабатываться в различных прикладных автоматизированных системах (CAD/CAM/CAE). Автоматизированная система управления должна обеспечивать хранение данных и связанных с ними документов, а также управление структурой изделия и изменениями. Кроме того, при разработке изделия требуется спроектировать множество деталей. Для каждой детали данные должны быть созданы, изменены, просмотрены, проверены и утверждены различными людьми и, возможно, по несколько раз. Более того, разные типы деталей могут потребовать различных методов разработки и различных типов сопровождающих их данных: для одних это – твердотельные модели, для других – схемы печатных плат, программы для ЧПУ и т.д. Но и это еще не все: модификация практически любых данных может оказывать влияние на другие связанные с ними данные. Таким образом, возникает потребность в постоянной взаимной проверке и увязке модифицируемых данных, другими словами – в обеспечении их целостности. В случае одновременно выполняемых изменений, легко может сложиться ситуация, при которой конструктор или технолог прикладывает значительные усилия при работе с данными, которые уже перестали быть актуальными в силу того, что кто-либо другой уже изменил их.

Задача упорядочивания этого чрезвычайно сложного потока работ (т.е. процесса передачи данных, документов и заданий между участниками), а так же задачи управления всем объемом разнородных данных, которые порождаются, хранятся и используются в различных системах, управление составом изделия (включая, управление изменениями и конфигурацией) решаются с помощью PDM-технологии (Product Data Management) – технологии управления всеми данными об изделии и процессами, создающими и использующими эти данные в течение всего ЖЦ изделия. Эта технология реализована в PDM-системах, системах управления данными об изделии и процессах, широко представленных на рынке информационных технологий [6-8].

PDM–системы являются одним из основных инструментов CALS/ИПИ-технологий (Continuous Acquisition and Life cycle Support) – технологий непрерывной информационной поддержки жизненного цикла продукции. Система PDM представляет собой программно-технический комплекс, обеспечивающий аккумулирование и хранение:

· структурированных данных о конструкции изделия и его составных частей, их свойствах (характеристиках);

· документов, относящихся к изделию и его составным частям;

· данных о технологических процессах и ресурсах;

· данных о конкретных экземплярах изделия и его составных частей, включая данные измерений и контроля (данные о качестве).

PDM-технология предназначена для управления всеми данными об изделии и информационными процессами ЖЦ изделия, создающими и использующими эти данные. Данные об изделии состоят из идентификационных данных (например, данных о составе или конфигурации изделия) и данных или документов, которые используются для описания изделия или процессов его проектирования, производства или эксплуатации (при этом все данные обязательно представлены в электронном виде).

Управление информационными процессами ЖЦ представляет собой поддержку различных процедур, создающих и использующих данные об изделии (например, процедуры изменения изделия), т.е. фактически поддержку электронного документооборота, например, конструкторского документооборота.

Информация о технических данных изделия: его структуре, составе и характеристиках, порождается и используется на протяжении всего цикла разработки изделия, поэтому основ­ной принцип разработки электронной технической документации - интеграция конструкторских данных об изделии с исходными данными для подготовки документа в едином информационном пространстве (ЕИП) и осуществление разработки документации параллельно с разработкой изделия. Данный принцип по­зволяет избежать затрат на повторный ввод информации, облег­чает коррекцию технических руководств вследствие изменения конфигурации изделия и снижает вероятность внесения некор­ректных данных в электронный документ.

Важную роль в интеграции данных об изделии и данных техни­ческого руководства играет использование стандарта STEP для хранения и передачи конструкторской информации. Конструктор­ские данные, переданные системе подготовки электронным техническим документом в этом про­токоле, позволяют спроектировать структуру сопроводительной документации в соответствии со структурой изделия, передать характеристики изделия, документы, ассоциированные с узлами изделия. Вопросы разработки электронной документации в форме интерактивных электронных технических руководств (ИЭТР) рассмотрены в пункте 5.1.4 пособия.

Любое сложное изделие представляет собой иерархию под­систем, узлов и деталей. С каждым элементом изделия ассоции­руется следующая информация: техническое описание; техно­логия эксплуатации, обслуживания и ремонта изделия; диаг­ностика неисправностей.

Основной идеей PDM-технологии является повышение эффективности управления информацией за счет повышения доступности данных об изделии, требующихся для информационных процессов ЖЦ. Повышение доступности данных об изделии достигается за счет интеграции всех данных об изделии в логически единую модель. Существует много задач, которые можно решить за счет применения PDM-технологии, среди которых можно выделить наиболее распространенные:

· создание ЕИП для всех участников ЖЦ изделия;

· автоматизация управления конфигурацией изделия;

· построение системы качества продукции согласно международным стандартам качества серии ISO 9000 (здесь PDM-технология играет роль вспомогательного средства);

· создание электронного архива чертежей и прочей технической документации (наиболее простой способ применения PDM-технологии).

Все функции полноценной PDM-системы можно четко разделить на несколько групп:

· Управление хранением данных и документов. Все данные и документы в PDM-системе хранятся в специальной подсистеме – хранилище данных, которая обеспечивает их целостность, организует доступ к ним в соответствии с правами доступа и позволяет осуществлять поиск данных разными способами. При этом документы, хранящиеся в системе, являются электронными документами, т.е., например, обладают электронной подписью.

· Управление процессами. PDM-система выступает в качестве рабочей среды пользователей и отслеживает все их действия, в том числе следит за версиями создаваемых ими данных. Кроме того, PDM-система управляет потоком работ (например, в процессе проектирования изделия) и занимается протоколированием действий пользователей и изменений данных.

· Управление составом изделия. PDM-система содержит информацию о составе изделия, его исполнениях и конфигурациях. Важной особенностью является наличие нескольких представлений состава изделия для различных предметных областей (конструкторский состав, технологический состав, маркетинговый состав и т.д.), а также управление применяемостью компонентов изделия.

· Классификация. PDM-система позволяет производить распределение изделий и документов в соответствии с различными классификаторами. Это может быть использовано при автоматизации поиска изделий с нужными характеристиками с целью их повторного использования или для автоматизации присваивания обозначений компонентов изделия.

· Календарное планирование. PDM-система содержит функции формирования календарного плана работ, распределения ресурсов по отдельным задачам и контроля выполнения задач со стороны руководства.

· Вспомогательные функции, обеспечивающие взаимодействие PDM-системы с другими программными средствами, с пользователями, а также взаимодействие пользователей друг с другом.

Основным эффектом от использования на предприятии PDM-системы является сокращение времени разработки изделия, т.е. сокращение времени выхода изделия на рынок и повышение качества изделия.

Сокращение времени выхода на рынок достигается в первую очередь за счет повышения эффективности процесса проектирования изделия, которое характеризуется четыре аспекта:

· Избавление конструктора от непроизводительных затрат своего времени, связанных с поиском, копированием и архивированием данных, что, при работе с бумажными данными, составляет 25-30% его времени;

· Улучшение взаимодействия между конструкторами, технологами и другими участниками ЖЦ изделия за счет поддержки методики параллельного проектирования, что приводит к сокращению количества изменений изделия;

· Значительное сокращение срока проведения изменения конструкции изделия или технологии его производства за счет улучшения контроля за потоком работ в проекте;

· Резкое увеличение доли заимствованных или слегка измененных компонентов в изделии (до 80%) за счет предоставления возможности поиска компонента с необходимыми характеристиками.

Решение задач управления при автоматизированном проектировании изделия выполняется на этапах, представленных на рис.2.4 и содержащих следующие работы:

1. Составление укрупненного плана на уровне проекта. Осуществляется планирование всего проекта (формирование работ, составление календарно-сетевого графика), распределение ресурсов на уровне проекта, распределение количества ресурсов на каждую работу.

2. Составление детального плана на уровне процессов. Выполняется детальное планирование конкретной работы и такое же детальное распределение ресурсов, включая назначение исполнителей.

3. Мониторинг процессов. Производится отслеживание выполнения задач процесса, управление правами доступа и передача управления от одного этапа к другому и от одного исполнителя к другому;

4. Контроль и сбор информации о ходе выполнения проекта;

5. Корректировка всех планов на укрупненном и на детальных уровнях.

Уточним определение «проект» и «процесс»:

§ под проектом понимается совокупность работ, необходимых для достижения цели проекта в рамках ограниченного бюджета и временных ограничений (охватывает этапы ЖЦ изделия, начиная от разработки технического задания (ТЗ) до постановки изделия в серийное производство),

§ под процессом понимается представление отдельной работы проекта на детальном уровне в виде последовательно решаемой совокупности задач.

Анализ существующих систем управления проектами и PDM-систем для решения определенных выше пяти задач управления позволяет сделать выводы о том, что необходимо комплексное интегрированное решение проблемы управления процессами при автоматизированном проектировании изделия.