Практика CALS

Создание CALS-системы потребует существенной (возможно, и кардинальной) реорганизации процессов конструирования изделий и подготовки их производства.

За рубежом многие ведущие компании, создающие высокотехнологичные продукты, широко применяют технологии CALS/PLM как для автоматизации своей основной деятельности, так и для решения других задач.

Интеграция процессов разработки и производства изделий в территориально распределенных компаниях [1] поставлена во главу угла в CALS-проектах компаний Airbus, Bell Helicopter Textron, Boeing, General Motors, Rockwell International, Rolls Royce, Land Rover и др. Ряд компаний рассматривает CALS как способ интеграции партнеров на основе налаживания обмена электронной документацией и ее стандартизации. В этом русле движутся CALS-проекты в компаниях Pratt & Whitney и GTE Government Systems. Использовать CALS для управления эксплуатацией высокотехнологичных изделий и сопровождения заказчиков решили компании American Airlines, United Airlines, Lockheed Martin. Повышению эффективности закупок призваны способствовать CALS-технологии в компаниях Northrop Grumman и Tokyo Electric Power.

Как видим, наиболее широко известны проекты в крупных компаниях. По-видимому, это не случайно. CALS-проекты требуют очень значительных инвестиций. Их объемы нередко превосходят затраты на внедрение ERP-систем верхнего ценового диапазона, поскольку, строго говоря, ERP-система является одним из компонентов CALS-системы, причем не самым дорогим. Прибавьте к этому расходы на консалтинг и значительные (если не сказать огромные) косвенные издержки, направленные на реализацию изменений в организационной и технологической структуре предприятия, и вы получите сумму, которая повергнет в шок любого финансового директора. Однако, что самое любопытное, создание систем CALS — вещь прибыльная (по крайней мере для крупных предприятий) и к тому же повышающая конкурентоспособность.

Анализируя опыт отечественных и зарубежных проектов [1-5], можно отметить следующее.

• Само по себе внедрение технологий эффекта не даст. Нужно создавать на предприятии единую взаимосвязанную CALS-систему.
• Реализация эффективной схемы взаимодействия сотрудников необычайно важна. Без такой схемы CALS-система не заработает.
• Создание CALS-системы потребует существенной (возможно, и кардинальной) реорганизации процессов конструирования изделий и подготовки их производства.
• Необходима решимость, воля и личное участие высшего руководства, чтобы провести в жизнь изменения, необходимые для создания CALS-системы и ее запуска в работу.
• Если разработка изделия требует активного участия смежников (например, поставщиков важных узлов), то очень желательно, чтобы между партнерами была налажена координация в области создания и развития CALS-систем. В этом случае есть смысл делать объектом управления единую распределенную CALS-систему "виртуального предприятия" (промышленного консорциума, совместно работающего над созданием и производством высокотехнологичного изделия), включающую CALS-системы отдельных предприятий в качестве своих компонентов.

В России есть ряд предприятий, которые достигли успехов в освоении технологий CALS. Но гораздо больше таких, которые только движутся к развертыванию сквозной информационной поддержки жизненного цикла изделий.

Согласно наблюдениям Евгения Цодыковского, генерального директора компании «Авиационный консалтинг — Техно», то, что CALS могут дать много полезного, понимают практически на всех отечественных предприятиях. Однако они находятся на разных уровнях развития и располагают различными финансовыми возможностями.

ФГУП НПО «Аврора»

Расположенное в Санкт-Петербурге НПО «Аврора» является монополистом в области разработки систем управления для технических средств российских кораблей и судов, тепловых и атомных электростанций, парогазовых и газотурбинных установок, систем автоматического управления для нефтегазодобывающей отрасли, электротранспорта, медицинского оборудования и пр.

В настоящий момент на НПО «Аврора» накоплено более чем 10 млн. схем и чертежей. Большая их часть унаследована от прежних разработок и до недавнего времени существовала только в бумажном виде. Другая часть технических документов создается с помощью систем автоматизированного проектирования AutoCAD, «Компас», P-CAD, ОRCAD, а также с помощью САПР собственной разработки и офисных пакетов.

«Проще своими руками написать САПР для отдельных участков разработки изделий и интегрировать их в рамках цепочек создания всей документации», — считает Сергей Рассказов, руководитель группы поддержки электронного документооборота НПО «Аврора».

«Зарубежные системы САПР для нас слишком дороги, их адаптация к нуждам предприятия трудоемка и требует большого количества денег и времени. Оказалось проще своими руками написать САПР для отдельных участков разработки изделий и интегрировать их в рамках цепочек создания всей документации», — поясняет Сергей Рассказов, руководитель группы поддержки электронного документооборота НПО «Аврора».

Чтобы повысить эффективность работы с документами и снизить издержки, связанные с их возможной потерей, на предприятии создается электронный архив документов, реализуемый на базе системы Documentum 4i. Специалисты предприятия рассматривали и другие программные продукты в качестве основы для создания системы управления данными об изделии (Product Data Management, PDM), в том числе PartY+, UniDOCS, SmarTeam и пр. Оценив их возможности, было решено сделать ставку на Documentum 4i. В числе решающих факторов в пользу этого продукта Рассказов отметил его возможности интеграции с существующими на предприятии приложениями.

Внедрение системы осуществляется силами сотрудников предприятия. Решению о ее закупке предшествовали длительный анализ бизнес-процессов и исследование возможного экономического эффекта от внедрения системы. Около года специалисты предприятия изучали отдельные бизнес-процессы, подсчитывали расходы времени на отдельные операции, после чего пришли к выводу о том, что использование электронного архива позволит ускорить доступ к данным и документам, увеличить производительность труда, сократить циклы разработки изделий и повысить эффективность совместной работы сотрудников в проектах. Согласно предварительным оценкам, инвестиции в электронный архив окупятся за два-три года.

Предприятию предстоит загрузить в электронный архив все электронные документы и ввести в него бумажные чертежи тех изделий, аналоги которых могут быть использованы в последующих разработках. Хранение электронных образов бумажных чертежей предполагается осуществлять как в растровом, так и (по возможности) в векторном виде. В ближайшей перспективе электронный архив должен стать единым хранилищем для общесистемных, конструкторских, эксплуатационных, ремонтных, пусконаладочных, программных, договорных и прочих документов. Разработку многоуровневых иерархических информационных моделей данных об изделиях предполагается осуществить в соответствии с требованиями стандартов семейства ISO 10303 (STEP).

Следует заметить, что создание электронного архива — лишь начало серьезных изменений в информационной поддержке основных производственных процессов предприятия. Ближайший этап — автоматизация коллективной работы с технологическими документами в ходе реализации производственных проектов. В качестве инструмента для управления проектами будет использоваться Microsoft Project 2002. Одним из ключевых факторов выбора именно этого продукта стали его возможности интеграции с другими программными средствами.

В настоящее время согласование всей циркулирующей на предприятии документации и внесение в нее изменений осуществляется вручную. Согласно итогам анализа, проведенного внутри предприятия, 50-70% времени, затрачиваемого на реализацию проектов, тратится именно на прохождение и согласование документов. Поэтому неудивительно, что в НПО «Аврора» возлагают большие надежды на развертывание электронного документооборота, который будет построен на базе Documentum.

К началу будущего года намечено установить 50 рабочих мест этой системы. Предполагается, что их внедрение позволит контролировать весь цикл проектирования и создания изделий. К концу следующего года системы должны охватить всех специалистов и конструкторов (около 500 человек), участвующих в разработке изделий. Одновременно с развертыванием системы ведется оптимизация взаимодействия между участниками внутренних бизнес-процессов предприятия.

Наиболее сложной стороной этого процесса Рассказов считает учет и баланс интересов и предложений всех участников разработки изделий. Решению возникающих проблем в значительной степени способствует «поддержка руководства, а также четко поставленная работа коллектива, его сплоченность, взаимопонимание коллег».

По его словам, освоение системы происходит быстро: «При внедрении системы пользовательские интерфейсы проектировались так, чтобы минимизировать действия пользователей, необходимые для получения требуемого результата». Рассказов считает очень важным, «чтобы в интерфейсе не было лишней информации, которая бы отвлекала пользователей».

После завершения внедрения системы управления документами предполагается перейти к созданию интерактивных справочных руководств по ремонту и обслуживанию выпускаемых предприятием продуктов, затем осуществить интеграцию систем, используемых на стадии разработки изделий, с производственным контуром и с финансово-учетной системой «1С:Предприятие». К тому времени оснащение производственных операций также планируется модернизировать.

«В перспективе предполагается создать единое информационное пространство для всего предприятия, объединяющее электронный документооборот, электронный архив, системы CAD/CAM и управление знаниями, — говорит Рассказов. — Технологии CALS должны охватить все основные производственные процессы».

Архитектором будущей информационной системы предприятия выступает первый заместитель генерального директора, директор по экономике, финансам и маркетингу Константин Шилов, вышедший из среды разработчиков изделий НПО «Аврора».

На заключительном этапе развития ИТ-инфраструктуры намечен переход к ведению электронного бизнеса через Internet. Для интеграции с поставщиками и заказчиками предполагается со временем развернуть Internet-портал предприятия.

ФГУП КнААПО

Комсомольское-на-Амуре авиационное производственное объединение им. Гагарина (КнААПО) является крупнейшим производителем авиатехники не только на российском Дальнем Востоке, но и в Азиатско-Тихоокеанском регионе. На протяжении ряда лет предприятие является лучшим экспортером России. Наиболее известная его продукция — самолеты марки «Су». Помимо авиатехники предприятие выпускает катера, яхты, моторные лодки, снегоходы, трамвайные вагоны, медицинскую, радиоэлектронную и бытовую технику, а также мебель и товары народного потребления.

«Государственные структуры, авиационные институты и другие заинтересованные организации слишком много паразитируют на терминах CALS-технологий», — считает Андрей Сафонов, заместитель технического директора по развитию ФГУП КнААПО.

«CALS-технологии начинаются с электронного описания объекта, — рассказывает Андрей Сафонов, заместитель технического директора по развитию и техническому перевооружению, в недавнем прошлом — главный специалист по продвижению CALS-технологий на предприятии. — На этом этапе жизненного цикла изделий могут использоваться как электронные спецификации (конфигурации изделия), так и CAD-модели со спецификацией. Связующее звено между инженерными и производственными службами — система PDM. Ее наличие на предприятии, на мой взгляд, обязательно. Третье звено — это, конечно, ERP-система. Сегодня недостаточно иметь цифровую модель изделия, нужно уметь ее реализовывать, эффективно создавать готовую продукцию. Наконец, четвертое звено — системы логистической поддержки эксплуатации изделий, в том числе интерактивные электронные технические руководства. Они необходимы для обеспечения техподдержки изделий с момента их поставки заказчикам».

Администрация КнААПО освоению новых информационных технологий придает стратегическое значение. Об этом говорят, в частности, внушительные размеры инвестиций предприятия в эту область: за последние пять лет оно вложило в ИТ около 16 млн. долл. «Это вывело нас на совершенно иной уровень понимания, кардинально изменив нашу методологию создания изделий, — говорит Сафонов. — Очень важно, что генеральный директор КнААПО Виктор Меркулов поверил в экономическую целесообразность использования новейших ИТ и выделил немалые средства на их приобретение и освоение. Тем не менее едва ли КнААПО добилось бы больших результатов в использовании CALS, если бы на предприятии не было группы специалистов-энтузиастов, сторонников новых методологий проектирования и производства изделий».

Внутри информационной системы предприятия Сафонов выделяет 12 различных подсистем «проекта»: моделирование изделия и оснастки, подготовка программ для станков с ЧПУ, системы управления финансами, материально-техническим снабжением, запасами и др. При создании системы использовались и собственные разработки, и тиражируемые, как отечественные, так и западные. Так, предприятие внедряет модуль управления материально-техническим снабжением ERP-системы BAAN. Полностью внедрение системы (включая специализированный набор функций для аэрокосмической отрасли BAAN Aerospace & Defence) предполагается завершить к 2006 году.

Особые успехи предприятием достигнуты в развитии производства изделий на основе ИТ. В сентябре 2001 года на предприятии вступил в строй инженерный центр, объединивший 400 конструкторов, технологов для работы в рамках единой методологии, основанной на применении САПР и единой системы ведения проекта. В настоящее время число используемых на предприятии ПК и графических станций приближается к 4 тыс. единиц. КнААПО — крупнейший российский пользователь систем EDS. В частности, на предприятии в области самолетного производства применяются продукты Unigraphics: система автоматизированного проектирования Solid Edge, PDM-система Teamcenter Engineering (ранее носившая название i-Man) и система визуализации ProductVision. Во вспомогательных изделиях используются более дешевые средства — AutoCAD, Desktor, «Мастер», «Кредо», «Астра» и т. п.

Использование трехмерного моделирования — одно из центральных направлений развития методологий производства КнААПО. Трехмерная цифровая модель стала главным источником информации для производственных подразделений. Предприятие получило существенный экономический эффект от их использования: сократились сроки создания изделий, снизились затраты на оснащение, самое главное — достигнуто гарантированное качество начиная с первого изделия. В результате применения 3D-моделирования КнААПО удалось повысить качество всей конструкторской документации, на 30% сократить сроки подготовки программ для станков с ЧПУ, значительно увеличить перечень изготавливаемых на них деталей, в полтора раза сократить затраты на подготовку производства.

Сильно изменились и методы производства. Так, в 1999 году на КнААПО было прекращено производство физических плазов — остались только электронные. В 2001 году плазово-шаблонный цех был и вовсе расформирован. Постепенно прекращается производство шаблонов на объемы, где имеются трехмерные электронные модели. С помощью CAD-моделей осуществляется контроль деталей, изготовленных с использованием электронных макетов.

Предприятие считает, что достигло определенного этапа — накопления баз. Нынешний этап освоения ИТ — создание технологических цепочек, использующих трехмерные модели для всех техпроцессов производства.

«Когда в основе всего лежит 3D-модель, требуется совершенно иная организация производственных процессов, — делится опытом Сафонов. — Трехмерная электронная модель позволяет однозначно определить геометрию изделия и обеспечить его точную реализацию на станках с ЧПУ, без использования ручного труда. Заметьте: в мире нет ни одного станка, способного изготовить деталь, имея в качестве исходной информации бумажный чертеж. Чертеж рассчитан только на человека. В основе производства XXI века будут лежать только цифровые модели».

Первый опыт создания таких технологических цепочек оказался вполне удачным: по различным процессам удалось сократить сроки производства от двух до 500 раз. Значительную экономию удалось получить за счет того, что у предприятия отпала необходимость создавать в металле пробные образцы деталей и узлов, особенно оснастку, 3D-моделирование позволяет обойтись без них. Например, раньше по техпроцессу создания самолетов требовалось изготовить штамповые заготовки. На проектирование и изготовление штампов уходило до двух месяцев. Теперь того же самого результата удается добиться за два часа работы с трехмерной моделью, попутно сокращая расход материала на 25%.

«Экономия достигается уже за счет сокращения числа ошибок. Однако главный эффект от 3D-моделирования получается в результате его сквозного использования на всех стадиях производства», — считает Сафонов. Предприятие использует трехмерные модели на всех этапах создания изделий: для моделирования оснастки, подготовки программ для станков с ЧПУ, контроля готовой продукции и пр., создавая таким образом замкнутый технологический цикл.

Очень важным направлением использования CALS на КнААПО считают создание ИЭТР. Предприятие ощущает острую потребность в их разработке, поскольку чувствует большой спрос на них со стороны своих заказчиков. Среди используемых для этих целей продуктов — Technical Guide Builder. Примечательно, что КнААПО было первым пользователем этого продукта, созданного силами специалистов НИЦ CALS «Прикладная логистика», и, более того, выступило в роли одного из инвесторов его разработки и одного из его тестировщиков. Имеющиеся на сегодняшний день возможности продукта позволяют клиентам КнААПО своевременно заказывать комплектующие, автоматически высылая на завод-изготовитель заявку на поставку деталей, требующих замены, материалов для обслуживания. «Эти возможности позволяют нам шагнуть на качественно новый уровень поддержки наукоемкой продукции», — замечает Сафонов. В ближайшей перспективе предполагается внедрить на предприятии модули, позволяющие вести учет запчастей, поставляемых КнААПО и его партнерами, статистику их ремонтов, поломок и отказов и пр.

Чтобы внедрение Technical Guide Builder стало полным и эффективным, потребовалась тесная интеграция четырех десятков партнеров КнААПО, к проекту подключились также сотрудники НИЦ CALS-технологий и «Авиационного холдинга». На этом пути возник целый ряд проблем. «Не все предприятия быстро поняли, для чего и почему необходимо уже сегодня заниматься подготовкой средств логистической поддержки эксплуатации изделий. Сказались и разное финансовое положение смежников, и различный уровень освоения информационных технологий, и разница в менталитете руководителей предприятий в условиях отсутствия жесткого давления на них со стороны вышестоящих органов», — рассказывает Сафонов. К проекту интеграции примкнуло 24 предприятия. КнААПО взяло на себя определение единых требований к создаваемым интерактивным руководствам, предоставило шаблоны оформления (кстати, эти шаблоны затем вошли в общероссийский стандарт) и свои собственные ноу-хау по изготовлению руководств. Проект развивается вполне успешно. Шесть предприятий уже подготовили руководства на свои изделия (ими комплектуется продукция КнААПО). Эти программные продукты вошли в состав единого интерактивного руководства, которое КнААПО предоставляет своим заказчикам, правда, пока в режиме опытной эксплуатации.

Помимо интерактивных справочных руководств предприятие поставляет комплекты компьютерных учебных классов, позволяющих заказчикам обучать свой персонал, ведет работы по созданию компьютерных тренажеров.

По мнению Сафонова, государственные структуры, авиационные институты и другие заинтересованные организации слишком много паразитируют на терминах CALS-технологий. Между тем, применение CALS на отечественных предприятиях могло бы существенно повысить их конкурентоспособность, не менее чем в два-три раза снизить издержки, быстрее выводить на рынок новую (причем более качественную) продукцию и обеспечивать более качественное ее сопровождение.

Очень болезненную проблему представляет собой слишком слабая база отечественных стандартов в области CALS: по оценке Сафонова, она покрывает всего 3-5% того, что хотелось бы предприятиям. Кроме того, препятствует существующая нормативно-правовая база, ECKД, ECTД. Так, чтобы передать документацию в электронном виде, необходимо придать ей должный юридический статус. В КнААПО удалось частично решить эту проблему путем создания внутренней нормативной базы (предусматривающей в числе прочего применение электронно-цифровой подписи), однако вопрос о юридическом статусе электронной документации при ее передаче другим предприятиям остается открытым.

Подготовка кадров — также серьезная проблема. Наиболее существенные для предприятия результаты от внедрения CALS достигаются тогда, когда новые технологии и методологии осваивают инженеры и конструкторы, уже накопившие опыт проектирования изделий и подготовки их производства.

Серьезным препятствием в освоении CALS является недостаточное финансирование этого процесса, поскольку он требует больших инвестиций, особенно на начальном этапе. Далеко не все предприятия готовы пойти на такие жертвы ради повышения конкурентоспособности в дальнейшем.

Однако самым мощным, по мнению Сафонова, тормозом на пути освоения CALS являются стереотипы мышления руководителей и сотрудников предприятий. Есть немало отечественных промышленных предприятий, которые могли бы позволить себе создание мощной ИТ-базы. Однако большинство руководителей разного уровня — «люди некомпьютерного поколения». Они не владеют даже элементарной компьютерной грамотой, поэтому неудивительно, что и освоение новейших методологий использования ИТ в производственной деятельности оказывается выше их уровня понимания. Весьма непросто объяснить таким руководителям, в чем будет состоять экономический эффект от применения CALS и почему это требует нетрадиционной организационной структуры.

Литература

[1] 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.

[2] Зырянов М. ИТ и европейское авиастроение // Computerworld Россия. 2002. № 22.

[3] Головко М. CALS: трудное возвращение к эффективному сотрудничеству // «Директор ИС». 2002. № 10.

[4] Дмитров В. И. Опыт внедрения CALS за рубежом // Автоматизация проектирования. 1997. № 1.

[5] Головко М. Нужен ли отечественному машиностроению российский ИТ-бизнес? // Computerworld Россия. 2002. № 24.

Критерии CALS

Согласно «Концепции развития CALS-технологий в России»; созданная на предприятии информационная система относится к классу CALS, если она отвечает следующим критериям:

• на предприятии создана интегрированная информационная среда (ИИС);
• имеется системная реализация инвариантных принципов и технологий CALS;
• применяется ПО, изначально рассчитанное на взаимодействие посредством ИИС;
• используются методы, правила и способы управления, изначально ориентированные на безбумажный обмен данными через ИИС;
• принципы, технологии и процессы информационного взаимодействия реализуются в соответствии с требованиями международных и национальных стандартов.