Начав с выпуска дискретных пакетов графического проектирования, компания Computervision (CV) сегодня поставляет интегрированные пакеты для САПР. Интеграция в этом секторе рынка в восьмидесятых годах понималась как простая увязка трехмерной графической параметризованной твердотельной модели изделия с данными для станков с ЧПУ. Однако при таком подходе за рамками автоматизации оставались практически все производственные подразделения предприятия. Кроме этого, исследования ряда аналитиков показали, что реальное контактное время, проводимое инженером за рабочей станцией САПР на современных предприятиях, составляет не более 20% общего фонда рабочего времени. Все остальное время - около 80% - тратилось на всевозможные процедуры по согласованию, уточнению, поиску в архивах, составление и проверку конструкторско-технологической документации. Если учесть, что в работе на крупных предприятиях находилось, как правило, несколько вариантов изделия или его модификаций, то становится понятным, почему в начале восьмидесятых Computervision увидела основной рычаг в ускорении процесса производства не столько за счет совершенствования использования средств вычислительной техники в рамках 20% рабочего времени, сколько за счет принципиального изменения стиля и методов работы в рамках именно тех непродуктивных 80%. В результате корпорация Computervision выпустила систему Optegra (ОПтимальная инТЕГРАция информации на предприятии), предназначенную для организации совместной работы параллельно многих пользователей, работающих на крупных современных автоматизированных предприятиях над одним проектом.
Появлению системы Optegra предшествовало создание в 1985 году пакета EDM (Enterprise Data Management), предназначенного для автоматизации процессов работы со всем комплексом конструкторско-технологической информации [1]. К этому же времени в рамках САПР Computervision уже имела пакет моделирования больших сборок - CAMU (Concurent Assembly Mock Up) и многофункциональный гибридный моделлер, увязывающий в одной твердотельной трехмерной модели любое количество параметрических и точно задаваемых деталей любой сложности [2]. Увязав структуру всего изделия целиком и модельные данные из CAMU с возможностями занесения в эту структуру любой информации, получаемой в электронном виде, дополнив все это механизмом отслеживания получаемых вариантов и автоматизации генерации отчетных документов и спецификаций, CV программы обеспечения, принадлежащее классу систем PDM [1, 2].
В основу всех своих программных решений корпорация положила принцип ПЭОИ - полного электронного определения изделия (в англоязычной литературе используется аббревиатура EPD - Electronic Product Definition) [2]. В соответствии с таким подходом вся информация, относящаяся к одному изделию, структурируется по типу, назначению и увязывается с последовательностью технологических производственных процессов, причем в соответствии со структурой самого изделия. К этому же периоду относятся многочисленные попытки Министерства обороны США разработать приемлемую концепцию сквозного информационного сопровождения от покупки и до утилизации сложных технических объектов (танк, ракета, самолет, корабль) - CALS-инициатива. Первоначально предписывалось расшифровывать эту аббревиатуру как Computer Aided Logistics System, однако с появлением ПЭОИ организационный комитет принял решение о новой, более точной расшифровке целей этой инициативы - Continuous Acquisition and Life-cycle Support.
Для CALS было сформировано очень простое определение цели: производитель вместо танка, и трех грузовиков эксплуатационно-конструкторской документации и десятков томов изменений к этой документации должен поставлять танк и его актуальную виртуальную электронную модель. На основании этой модели можно получать все необходимые в процессе эксплуатации данные как о самом танке, его конструктивных и тактико-технических характеристиках, так и о регламентно-профилактических процедурах. Наименование изделия - танк можно заменять на самолет, ракету, машину и т. п. - суть подхода от этого не изменится. Семейство PDM-программ CV оказалось адекватным провозглашенным в рамках CALS целям, однако с неотвратимой неизбежностью это семейство программ EDM подпадало под ограничения КОКОМа. Ограничения для распространения продуктов подобного рода в России были сняты только в конце 1994 года - гораздо позже, чем получен доступ к RISC - технологиям и суперкомпьютерам. Уже один этот факт говорит о чрезвычайной важности для постиндустриального общества продуктов класса EPD и CALS технологий на основе ПЭОИ. Сегодня CV представляет семейство программ для решения задач управления производственными данными предприятия нового поколения. Это семейство программ было названо Optegra в связи с его исключительной направленностью на оптимизацию и структуризацию интегрированного использования любых конструкторско-технологических данных в любых форматах для группы предприятий, связанных единой производственной программой.
1. ОПтимальная инТЕГРАция информации на предприятии
Использование системы Optegra облегчает доступ к корпоративным данным и их использование всюду и в любое время. Optegra поддерживает режим параллельной коллективной работы различных групп пользователей и обеспечивает управление всей информацией, относящейся к изделию в пределах его жизненного цикла, начиная от концептуальной разработки до эксплуатации и утилизации. Предлагаемое решение для организаций (рисунок 1) различных типов повышает производительность труда за счет автоматизации производственных информационных процессов, возможности управления жизненным циклом и достижении заранее поставленных целей в запланированном порядке.
Рисунок 1.
Optegra - единое решение для производства.
Семейство программ Optegra является объектно-ориентированным пакетом, использующим технологию клиент-сервер, что позволяет сотрудникам целого предприятия не только получать доступ к описанию продукта, но и управлять потоками информации технологической подготовки производства, а также собственно данными по сопровождению продукта. Объектно-ориентированный подход обеспечивает возможности разработки структуры описания пакета, процесса информационного сопровождения технологических данных, интеграции данных от различных разнотипных приложений и обеспечения нужд параллельной работы как с документами, так и с моделями деталей и сборок. Специфические модули Optegra дают возможность пользователям просматривать, размещать и сохранять техническую информацию любого типа; определять и применять методику управления потоком работ и заданий, а также управлять конфигурациями прорабатываемых, выпускаемых и эксплуатируемых изделий в зависимости от текущих задач пользователя.
Семейство программ Optegra является открытым, модульным и масштабируемым для обеспечения гибкости применения и решения задачи сохранения капитальных вложений. За счет открытости построения всех модулей этого семейства Optegra может быть интегрирована в общую вычислительную сеть предприятия. Возможности масштабируемости и модульности системы Optegra позволяют усиливать оснащенность рабочих мест пользователей за пределами инженерных рабочих групп.
Результатом применения Optegra стало снижение тех непродуктивных потерь рабочего времени (80%), затрачиваемого ранее на работу по восстановлению потерянной и забытой информации, перерисовке чертежей, ожиданию переноса информации из архивов вручную, утверждению вносимых в проектную информацию изменений, предварительное согласование структуры документации. Кроме того, за счет применения технологии ПЭОИ возможно на более ранних стадиях - еще до создания физического прототипа, проверить реальность состыковки отдельных элементов проекта в составе изделия, непротиворечивость как их пространственного расположения, так и прочностных и кинематических характеристик. Более того, включив в общую информационную структуру данных информацию о пространственной организации сборочных участков и применяемых процедурах сборки, можно уже на стадии проектирования начинать разработку оснастки для сборочных операций и отработку шагов сборки будущего изделия.
2. Структура системы
Optegra содержит три основных модуля: Total Data Management (TDM), Workflow Management (WM) и Configuration Master (CM). Совместная работа этих трех модулей позволяет обеспечить весь комплекс мер управления в рамках предприятия. Кроме того, в соответствии с очередностью целей и инвестиционной политикой конкретного предприятия, возможно приобретение вначале наиболее значащих модулей и/или отдельных компонентов из семейства Optegra, а затем по мере необходимости можно устанавливать все остальное. Каждый модуль может быть использован независимо от других: для Optegra CM не требуется Optegra TDM - можно использовать любой другой сервер базы данных; для модуля Optegra WM не требуется Optegra CM - каждый из модулей семейства Optegra является дополнительным по отношению к другим: Optegra Workflow является дополняющим к модулю Optegra TDM и работает вместе с ним, Optegra Configuration Management работает вместе с Optegra TDM и т.д. Кроме того, если в рамках предприятия существует или планируется к установке программный комплекс типа CA manmanX, то CV имеет соответствующие соглашения на поставку прямых интерфейсов к таким системам для использования их данных в общей информационной структуре, охватываемой Optegra.
Все модули Optegra строятся по принципу мозаики - пользователь вправе собрать работоспособный модуль из предлагаемых компонентов и сформировать любое количество рабочих мест в сети предприятия. Платформой может служить любая техника - от ПК и Macintosh до UNIX-серверов всех производителей. Сетевая структура базируется на основе стека протоколов TCP/IP.
2.1 Total Data Management
Модуль Optegra Total Data Management (TDM) предназначен для управления технологическими данными. Сердцем TDM является компонент электронного сейфа, используемый также для работы с любыми другими данными Optegra Vault. С помощью Optegra Vault происходит упорядочение доступа к информационному банку предприятия, осуществляется поддержка многоуровневой конфиденциальности и режимов секретности за счет использования непосредственного управления любыми технологическими данными, включая модели САПР, геометрические модели, стандарты IGES, STEP, JPEG, MPEG, технические публикации, файлы и SGML/HTML-документы. В целях облегчения работы с данными возможно применение упрощенного интерфейса пользователя для решения повседневных задач поиска и восстановления - программа Locator. Кроме этого возможно применение более изощренного инструмента, позволяющего использовать механизмы классифицирования и поиска по всему тексту документов - Explorer.
В дополнение к базовым средствам обработки инженерной документации Optegra TDM обеспечивает дополнительный сервис по просмотру и выделению фрагментов документации, по сохранению информации как с использованием стримеров, так и при помощи иерархически организованной внешней памяти. Optegra также имеет мощные проблемно-ориентированные средства обработки данных под общим управлением СУБД реляционного типа. Optegra TDM поддерживает дисциплину распределенной обработки данных, доступа к банку данных и обеспечивает работу пользователей рабочих станций и ПК в вычислительных сетях любой конфигурации на основе протоколов TCP/IP.
Optegra TDM состоит из следующих компонентов:
? Vault - обеспечивает классифицирование, сохранение и каталогизацию данных по атрибутам: именам пользователей, типу материала, производственному подразделению и т.д.); упрощает системное администрирование, начальную установку, резервное копирование/восстановление, управление архивацией, реализует непосредственное управление данными. Может быть установлена на всех основных платформах. Использует ядро реляционной базы данных Oracle7.
? Distributed Vault - объединяет разрозненные Optegra Vault в единую логически связанную распределенную систему управления данными: пользователь может сохранять, обрабатывать и восстанавливать информацию о проектировании и разработке продукта.
? API - средство для настройки средств управления данными и разработки собственного типа интерфейса пользователя или разработки программ объединения специализированных приложений (программ планирования ресурсов предприятия MRP/MRPII - с Optegra Vault, Workflow, Locator или Navigator).
? Locator - автоматизирует и упрощает повседневные задачи, такие, как поиск чертежей, рассылка сообщений, распределение данных по пользователям, создание отчетов и ревизия проектов.
? Navigator - реализует специализированный GUI для создания, редактирования, отображения и вывода спецификаций для фиксируемых состояний разработки проекта. Имеет встроенный генератор графических и текстовых отчетов базы данных Vault, многооконный режим доступа к структурированной в виде иерархического дерева информации об изделии в смысле ПЭОИ. Navigator реализует просмотр иерархически организованной информации: сборок или структур комплекта документации, элементов такой структуры, маркеров подструктур структуры для реорганизации инженерной и деловой информации. Форматы просмотра данных Navigator ориентированы для работы таких производственных подразделений, как Отдел Закупок, Отдел Технического Контроля, Отдел Подготовки Производства и Технологический Отдел.
? Visualizer - реализует специализированный интерфейс для просмотра состояния трехмерной твердотельной модели изделия, действий над составляющими эту модель элементами и моделирования пространственных перемещений любых частей такой модели. Visualizator позволяет просматривать не конструкторское дерево сборки, а трехмерную твердотельную модель изделия - как-бы пространственную цветную фотографию состояния проекта. В рамках работы с Visualizer пользователь может осуществлять многоуровневый рендеринг от каркасной модели до полноформатных изображений, построенных с использованием методов трассировки лучей с моделированием прозрачности и фактуры. Для проверки пространственной непротиворечивости в компоненте реализована функция IFQ- interference checking. Visualizer предназначен в первую очередь для членов инженерных конструкторских рабочих групп, работающих коллективно над крупными сборками и агрегатами. В этом случае применение Visualizer упрощает получение общей картины - трехмерной, а при включении соответствующего режима и стереоскопической, отражающей текущее состояние всей разработки. Реализован механизм анимации включения моделей отдельных деталей в модель изделия с выдачей точной пространственной информации о возможных столкновениях. Совокупность средств визуализации позволяет еще на стадии технического проектирования выявить большинство конструктивных нестыковок очень сложных изделий.
2.2. Workflow management
Модуль предназначен для автоматизации управления любым процессом, представимым в виде последовательности этапов. Process Manager - сердцевина модуля Workflow Management - применяется для координирования и отслеживания взаимодействий и взаимовлияний между различными рабочими группами одного проекта. С помощью модуля Task Manager пользователи могут сами определять и модифицировать свои потоки заданий.
Модуль Workflow предоставляет все преимущества интегрированной технологии и позволяет базе данных рабочих процедур, а также другим приложениям и пользователям обмениваться информацией в динамическом режиме. С помощью Optegra Workflow пользователи могут отслеживать и строить ссылки на объекты независимо от того, как доступен модуль Optegra Vault: локально на диске или же по Internet. Optegra Workflow основан на концепции модульной архитектуры программного обеспечения, за счет чего стало возможным работникам компаний, работающим с этим модулем, получать доступ к любым другим программам и данным вычислительной системы путем работы со структурой потока заданий, графически отображаемой на экране дисплея. Прямая привязка модуля к ядру системы управления инженерными данными Optegra Vault и к модулю Optegra Configuration Master дает возможность пользователям целого предприятия продвигаться от этапа к этапу проектирования, используя динамически-изменяющиеся полные электронные описания объектов проектирования.
Optegra Workflow работает как элемент структуры промышленных стандартов де-факто: HTML, Netscape, Workflow Management Coalition и ARPA NIIIP-консорциум для реализации идеи виртуального предприятия. При таком подходе компании, использующие Optegra Workflow, получают возможность эффективно использовать ресурсы в условиях гетерогенной вычислительной сети.
Optegra Workflow Management - это проблемно-ориентированное приложение. Работая на базе Optegra Vault, оно интегрируется как с Optegra Vault так и с Optegra Configuration Master и состоит из двух компонентов:
2.3. Configuration master
Модуль Optegra Configuration Master полезен в первую очередь представителям производственных отделов при автоматизации запросов и работе с данными о структуре конечного продукта, получаемыми на всем протяжении его жизненного цикла из единой базы данных. Этот же модуль объединяет инженерные и проектные спецификации, позволяя отслеживать до уровня отдельной записи все исправления и изменения, вносимые в базу данных. За счет применения этого модуля производитель может избежать высокостоимостной обработки большого количества разрозненных и разнотипных спецификаций, а также оптимизирует использование ресурсов памяти, сокращая при этом время разработки спецификаций готового продукта.
Optegra Configuration Master обеспечивает сборку гетерогенной модели, ее просмотр и возможности работы по выделению ее фрагментов. В состав модуля для этого может быть включен ряд компонентов: Concurent Assembly Mock-Up, Visualizer и Navigator, все из которых являются промышленно-ориентированными и многопользовательскими приложениями, обеспечивающими создание, просмотр и манипуляцию проектными данными внутри единой гетерогенной виртуальной модели конечного продукта на базе концепции ПЭОИ.
Модуль Optegra Configuration Master кроме того используется для обеспечения совместной параллельной работы инженеров из различных подразделений и проектировщиков по различным направлениям, что кроме качества проекта позволяет уменьшить время подготовки выхода готового изделия. Такой эффект достижим за счет надежного и раннего обнаружения и разрешения проблем совместной разработки. На деле команда проектировщиков и инженерные службы имеют возможность отображения и проверки сложных сборочных изделий за счет работы со структурой изделия с помощью Navigator и использования окна просмотра текущего состояния трехмерной модели в Visualizer.
Модуль Optegra Configuration Master состоит из следующих компонентов:
Заключение
Применение Optegra возможно на всех уровнях - от предприятия до объединения - во всех случаях эффект рационализации коллективного труда будет иметь место за счет того, что удается:
Именно такие возможности позволили сократить время выпуска на рынок новой и качественной продукции таким фирмам, как Rover - джип Explorer, Airbus Industrie - аэробус А-340. Полученное с применением Optegra ПЭОИ - "виртуальное изделие + виртуальный консультант" - уже само по себе может служить продуктом. Например авиаперевозчики Quantas и Air France закупив Optegra-модели аэробусов A-300/340 у концерна Airbus Industrie, обучают и тренируют на них в среде Explorer свой обслуживающий персонал и службы технической поддержки. При этом специалистам-ремонтникам из Австралии вовсе не надо совершенствоваться в центре технической подготовки сборочного предприятия Airbus Industrie во Франции и знать французский, им достаточно в модели ПЭОИ конкретного самолета только "пройтись" по виртуальной сборке.
Не только западные компании имеют примеры успешных проектов в технологии Computervision-ПЭОИ - российская промышленность также может похвастаться проектами применения ПЭОИ. Одна из систем установлена на Ульяновском Автомобильном Заводе - джип UAZ-3160, другие в АНТК им. Туполева, корпорации МИГ-МАПО, ОКБ им. Сухого. Имеются соответствующие внедрения в ЦКБ МТ "Рубин" Санкт-Петербург и на Нижне-Тагильском металлургическом комбинате.
Литература
[1]. Н.Дубова Системы управления производственной информацией // Открытые системы, 1996. # 3(17). - с.63-68.
[2]. Н.Валуев Шаг в XXI век. // Вестник воздушного флота, 1996. # 3-4. - с.76
[3]. PDM Buyer"s Guide (Fifth Edition), CIMdata, 1996, 1016p.
