Методическое обеспечение.

Под методическим обеспечением САПР понимают входящие в её состав документы, регламентирующие порядок её эксплуатации. В состав методического обеспечения входят также обучающие программы и справочные системы по языкам программирования.

Организационное обеспечение.

Стандарты по САПР требуют выделения в качестве самостоятельного компонента организационное обеспечение, которое включает в себя положения, инструкции, приказы, штатные расписания, квалификационные требования и другие документы, регламентирующие организационную структуру подразделений проектной организации и взаимодействие подразделений с комплексом средств автоматизированного проектирования.

Математическое моделирование в автоматизированных системах. Основные математические модели автомобиля.

В основе математических моделей двигателя лежат различные методы весового, аэродинамического расчетов, расчетов прочности, устойчивости, управляемости, определение характеристик двигателя.

Одной из важнейших математических моделей является геометрическая модель. С её помощью формируется зримый образ проектируемого объекта. Эта модель описывает отношения между параметрами автомобиля и характеристиками его формы и размеров. С её помощью определяются обводы площади, объёмы, поперечные сечения автомобиля и его агрегатов. Обвод – это линия, задающая внешнюю поверхность автомобиля в заданной плоскости. Данные геометрической модели используются для весовых, аэродинамических и прочностных расчетов, компоновки автомобиля, графического отображения результатов проектирования. Геометрическая модель необходима для разработки технологической оснастки программ для станков с ЧПУ.

Экономические модели отражают связи между уровнем его технического совершенства и затратами на проектирование, изготовление и эксплуатацию автомобиля на весь период жизненного цикла. Оценки вариантов проектно-конструкторских решений выполняется с применением различных показателей технико-экономического совершенства. Для их решения используются эффективностные модели.

Обобщенный алгоритм автоматизированного проектирования.

Все элементы структуры действующей САПР находится в сложном взаимодействии между собой. Обобщенный алгоритм автоматизированного проектирования представляет собой целесообразно организованную последовательность автоматизированных и неавтоматизированных операций проектирования, поддерживаемых соответствующими видами обеспечения, которые в целом приводят к человеко-машинному выполнению обобщенного алгоритма автоматизированного проектирования. Основным звеном этого алгоритма является обобщенная процедура автоматизированного проектирования, которая повторяется с той или иной полнотой на всех стадиях проектирования. Эта процедура может быть представлена в виде блок-схемы:

Обобщенная процедура автоматизированного проектирования.

Концепция, стратегия и технологии сals

Согласно стандартам серии ISO 9000: продукт- результат некоторой деятельности или выполненных процессов.

Выделяются 4 категории продуктов:

1. Технические средства – осязаемый отдельный продукт определенной формы.

2. Программное обеспечение – интеллектуальное творение, состоящее из информации, выражаемой с помощью обеспечивающих средств.

3. Обработанные материалы – осязаемый продукт, являющийся результатом преобразования сырья в желаемое состояние.

4. Услуги – итоги непосредственного взаимодействия поставщика и потребителя и внутренней деятельности поставщика по удовлетворению потребностей потребителя.

Жизненный цикл (ЖЦ) продукта – совокупность процессов, выполняемых от момента выявления потребностей общества в определенном продукте до момента удовлетворения этих потребностей и утилизации продукта.

Можно выделить 11 этапов ЖЦ продукта (некоторые из этих этапов могут выполняться по несколько раз и/или пересекаться с другими этапами ЖЦ):

1. Маркетинг и изучение рынка.

2. Проектирование и разработка продукта.

3. Планирование и разработка процессов (технологий производства, эксплуатации и т.п.).

4. Закупки.

5. Производство или предоставление услуг.

6. Упаковка и хранение.

7. Реализация.

8. Установка и ввод в эксплуатацию.

9. Техническая помощь и обслуживание.

10. Послепродажная деятельность или эксплуатация.

11. Утилизация и переработка в конце полезного срока службы.

В настоящее время на мировом рынке наукоёмких промышленных изделии (самолётов, кораблей, автомобилей, военной техники и т.п.) наблюдаются три основных тенденции:

1.Повышение сложности и ресурсоемкости изделий. Промышленные изделия становятся все более сложными по своей структуре и используемым в них технологиям.

2.Повышение конкуренции на рынке. Залогом успеха для производителя становится максимально полное удовлетворение потребителя, а также максимально возможное сокращение затрат при разработке, производстве и эксплуатации изделий.

3.Углубление кооперации между участниками ЖЦ изделия. Для разработки и продвижения на рынок промышленных изделий все шире применяют так называемые «виртуальные предприятия». ВП представляют собой организационную структуру, имеющие следующие свойства:

а) ВП создается набором юридически независимых организаций для определенной цели (выполнения проекта). Например, для создания и продвижения на рынок некоторого изделия (т.е. время жизни ВП равно времени жизни проекта).

б) Участники ВП предоставляют в распоряжение ВП определенную часть своих ресурсов, а планирование и использование этих ресурсов осуществляется совместно всеми участниками ВП, исходя из интересов всего проекта.

в) Потребители изделия (особенно стратегический заказчик) являются полноправными участниками ВП.

г) ВП обладает гибкой организационной структурой, позволяющей в любой момент времени включить в свой состав новых участников и интегрировать их в процессе выполнения проекта.

Конкурентоспособность изделия:

конкурентоспособность изделия = степень удовлетворения потребностей заказчика / издержки

Условно можно представить в виде такой дроби. Повысить конкурентоспособность можно двумя путями. Во- первых, необходимо повысить степень удовлетворения потребностей заказчика покупаемого промышленного изделия. Под этим подразумевается не только создание изделия с требуемыми функциональными характеристиками, но и соответствующие потребностям услуги по поставке эксплуатации, обслуживанию, ремонту и модернизации изделия. Одним из основных способов решения такой подзадачи является участие заказчика в процессе создания изделия, включающее не только совместное определение требований к изделию, но и тесный контакт с заказчиком при проектировании, производстве и испытаниях изделия. Только так можно наиболее удовлетворить потребности заказчика.

Во-вторых, необходимо снизить издержки, возникающие в результате удовлетворения предприятием потребностей заказчика. Основными путями снижения этих издержек являются: сокращение времени выхода изделия на рынок ( т.е. сокращение временных издержек) и сокращение затрат на создание и эксплуатацию изделия (т.е. сокращение материальных издержек).

Основным способом повышения конкурентоспособности промышленного изделия является повышение эффективности процессов его ЖЦ. Эффективность процессов ЖЦ изделия в первую очередь зависит от эффективности управления ресурсами, используемыми в течении ЖЦ. Все ресурсы можно условно разделить на четыре основные группы:

1.Материальные

2.Финансовые

3.Кадровые

4.Информационные

В настоящий момент разработано уже много всевозможных методик повышения эффективности управления тем или иным видом ресурсов. Наиболее известными среди них являются: «Тотальное управление качеством» (Total Quality Management), «управление потребностью в материалах» (MRP- Material Requirements Planning), «управление производственными ресурсами» ( MRP-2 –Manufacturing Resource Planning), «управление ресурсами предприятия»(ERP-Enterprise Resource Planning).

Среди прочих методик повышения эффективности процессов ЖЦ изделия находится CALS, направленная в первую очередь на повышение эффективности управления информационными ресурсами предприятия. Было бы неправильно считать CALS панацеей при решении всех проблем предприятия. В то же время, CALS является одним из важнейших компонентов при решении проблемы повышения конкурентоспособности промышленного изделия, который необходимо использовать вместе с другими способами повышения эффективности процессов ЖЦ.

Концепция CALS.

Почему же информация является столь важным ресурсом предприятия? Дело в том, что современное промышленное изделие состоит из двух равнозначных компонентов: физического воплощения изделия («физический продукт») и информационного воплощения изделия («интеллектуальный продукт»), т.е. данных об изделии. При этом физический продукт начинает появляться только на этом производстве изделия и заканчивает существование на этапе утилизации изделия. В то же время интеллектуальный продукт начинает свое существование вместе с началом ЖЦ изделия (с этапа маркетинга и расширение рынка) и может продолжать (правда, в «замороженном» виде) даже после окончания ЖЦ изделия. На начальных этапах ЖЦ изделия (маркетинг, проектирование, разработка процессов) интеллектуальный продукт тождественен самому изделию, т.к. физического продукта еще не существует в природе.

Целью концепции CALS является повышение эффективности управления информацией об изделии за счет преобразования ЖЦ изделия в высокоавтоматизированный процесс. Такой подход стал реальностью благодаря бурному развитию новых технологий обработки, доступа и передачи информации вне зависимости от способа ее представления, количества и местонахождения.

Новые информационные технологии, включающие технологии хранилищ данных, технологии обмена информацией в больших сетях, объектно-ориентированный подход, методы искусственного интеллекта, являются основным средством реализации концепции CALS.

Основными выгодами, получаемыми от применения CALS, являются:

1.Сокращение времени выхода изделия на рынок (сокращение временных издержек).

2.Сокращение стоимости ЖЦ (сокращение материальных издержек).

3.Повышение качества изделия.

История CALS.

Впервые термин CALS появился в 1985 г. Тогда такое название получила инициатива министерство обороны США, направленная на повсеместное использование электронных действий в процессах закупки и сопровождения изделий и комплектующих к ним для вооруженных сил США. Аббревиатура CALS расшифровывалась как Computer Aided Logistics Support, т.е. компьютерное обеспечение логистической поддержки. Как видно, инициатива CALS первоначально охватывала только этапы закупок и поставки вооружений. В дальнейшем произошло расширение CALS:

а) Относительно этапов ЖЦ изделия: теперь CALS охватывает все этапы ЖЦ изделия от маркетинга до утилизации.

б) Относительно типов изделий: теперь CALS применяют не только в военной, но и в гражданской сфере для создания и эксплуатации гражданской продукции.

в) Относительно географии использования: теперь CALS применяют не только в США, но и во всех других развитых странах мира, делая эту инициативу мировым стандартом де-факто.

В связи таким радикальным изменением инициативы, в 1993 году произошло изменение расшифровки аббревиатуры CALS:Continuous Acquisition and Life cycle Support (непрерывное развитие и поддержка ЖЦ). Это актуальное на данный момент определение CALS. Стоит сказать еще про одну расшифровку аббревиатуры CALS, появившуюся в 1995 г. и популярную среди представителей электронной коммерции: Commerce At Light Speed (бизнес со скоростью света).

Бизнес - идеи CALS.

Несмотря на кажущуюся (особенно, в русском варианте) бессмысленность названия «непрерывное развитие и поддержка ЖЦ», в нем заложены глубокие бизнес – идеи, связанные, в том числе, и с организационными вопросами повышения конкурентоспособности изделия. Согласно CALS, преобразование ЖЦ изделия в высокоавтоматизированный процесс должно происходить за счет реструктуризации составляющих ЖЦ процессов. Бизнес идеи CALS касаются методики такого преобразования.

Первая часть термин CALS звучит как “Continuous Acquisition”,что в дословном переводе означает “непрерывное преобразование”.Дело в том,что ЖЦ современного промышленного изделия продолжается длительное время, измеряемое десятками лет. За это время изделие во избежание морального устаревания,постоянно модернизируется,приобретая,таким образом, новые качества,т.е.развиваясь. Словосочетание “Life cycle Support”переводится как “поддержка ЖЦ”. Замечено, что значительная часть проблем, возникающих при эксплуатации, обслуживании, ремонте и модернизации изделия, связано с неверными конструкторскими или технологическими решениями, принятыми при разработке изделия. Исправление подобных ошибок всегда связано с еще более значительными расходами.Идея касающаяся поддержки ЖЦ изделия, состоит в оптимизации стоимости всего ЖЦ изделия за счет правильного распределения затрат ЖЦ.

Основные проблемы при управлении информацией.

Двумя основными проблемами, мешающие эффективному управлению информацией об изделии является огромное количество информации об изделии и коммуникационные барьеры между участниками ЖЦ изделия.

Стратегия CALS.

Пути решения обозначеных проблем заложены в стратегии CALS. Стратегией CALS является создание единого информационного пространства (ЕИП) для всех участников ЖЦ изделия, включая потребителя.

Единое информационное пространство.

ЕИП предполагает отказ от прямого взаимодействия и передачи данных между участниками ЖЦ. Все коммуникации между ними должны осуществляться через ЕИП, основными свойствами которого являются:

1.Информация представлена в электронном виде.

2.ЕИП охватывает всю информацию, созданную об изделии любым участником ЖЦ на любом этапе ЖЦ

3.ЕИП выступает единственным источником данных для любого участника ЖЦ предоставляя (в соответствии с правом доступа) нужную информацию в нужное время в нужном виде.

4.Для интеграции программно-аппаратных средств участников ЖЦ в ЕИП используется только международные, государственные и отраслевые стандарты, поддерживаемые подавляющим большинством производителей прикладных систем. Эти стандарты регламентируют вопросы представления и обмена данными об изделии, а также процессы взаимодействия прикладных систем между собой.

5.Для создания ЕИП используются существующие на предприятиях программно- аппаратные средства.

6.ЕИП как схема взаимодействия между собой участников ЖЦ, должно в соответствии с бизнес идеей непрерывного развития, улучшаться в течении ЖЦ изделия, используя новейшие достижения в области вычислительной техники и информационно-коммуникационных технологий

Преимущества ЕИП

Использование ЕИП дает предприятию (особенно виртуальному) следующие преимущества:

1. Обеспечение целостности данных.Все данные об изделии хранятся в логически единой модели данных, что позволяет легче организовать контроль за ними.

2. Минимум преобразований при переходе с одного этапа ЖЦ на другой. Данные созданные на начальных этапах ЖЦ изделия не теряются и могут быть использованы на последующих этапах. Более того, их хранение в единой модели изделия позволяет исключить повторный ввод данных при переходе с данного этапа ЖЦ на другой, что значительно экономит время и снижает количество ошибок.

3. Изменения данных видны всем и сразу. Если один из участников ЖЦ изменяет информацию о своей части изделия, то эти изменения становятся доступными для других участников немедленно, что исключает ситуацию, при которых возможна работа над устаревшей информацией.

4. Повышение скорости поиска и доступа данным.

5. Использование различных компьютерных систем для доступа к данным. Передача данных через ЕИП предполагает необходимость наличия интерфейса только с ЕИП.

6. Организация географически удаленного доступа к данным. Даже в случае, когда участники ЖЦ территориально удалены друг от друга (например, в случае виртуального предприятия) ЕИП позволяет обеспечить их функционирование в единой среде.

CALS-технологии.

Представляют собой набор методов реализации стратегии CALS (т.е. набор методов создания ЕИП) и достижения целей, заложенных в концепции CALS.

Можно выделить 3 группы CALS-технологий:

1. Технологии реинжиниринга бизнес-процессов.

2. Технологии представления данных об изделии в электронном виде.

3. Технологии интеграции данных об изделии в рамках ЕИП.

1.Технологии анализа и реинжиниринга бизнес-процессов.

Это набор методов реструктуризации способов функционирования предприятия с целью повышения его эффективности:

а) оптимизация существующих бизнес-процессов;

б) внедрение параллельного проектирования;

в) внедрение тотального управления качеством; г) переход от бумажного к электронному представлению информации;

д) непрерывное развитие взаимоотношений с другими участниками ЖЦ.