Лекция 15. Cals

CALS (Continuous Acquisition and Life cycle Support) — совокупность базовых принципов, управленческих и информационных технологий, обеспечивающая поддержку жизненного цикла изделий (преимущественно машиностроительных) на всех его стадиях. CALS базируется на использовании интегрированной информационной среды (единого информационного пространства), в которой, посредством электронного обмена данными, реализуется взаимодействие всех участников жизненного цикла: заказчиков продукции (включая государственные учреждения и ведомства), разработчиков, производителей (поставщиков) продукции, эксплуатантов. В 1985 году Министерство обороны США объявило планы создания глобальной автоматизированной системы электронного описания всех этапов проектирования, производства и эксплуатации продуктов военного назначения. За прошедшие годы CALS-технология получила широкое развитие в оборонной промышленности и военно-технической инфраструктуре Министерства обороны США. По имеющимся данным это позволило ускорить выполнение НИОКР на 30—40%, уменьшить затраты на закупку военной продукции на 30%, сократить сроки закупки ЗИП на 22%, а также в 9 раз сократить время на корректировку проектов

Русскоязычный аналог CALS — ИПИ (Информационная Поддержка жизненного цикла Изделий). В современных источниках ИПИ определяется, как совместная стратегия государства и бизнеса, направленная на совершенствование существующих процессов в промышленности, путем их преобразования в информационно-интегрированную систему управления жизненным циклом изделий.

По аналогии с аспектами автоматизированного проектирования выделяют лингвистическое, информационное, программное, математическое, методическое, техническое и организационное обеспечения CALS.

К лингвистическому обеспечению относятся языки и форматы данных о промышленных изделиях и процессах, используемые для представления и обмена информацией на этапах жизненного цикла изделий.

Информационное обеспечение составляют базы данных, включающие сведения о промышленных изделиях, используемые разными системами в процессе проектирования, производства, эксплуатации и утилизации продукции. В состав информационного обеспечения входят также серии международных и национальных CALS стандартов и спецификаций.

Программное обеспечение CALS представлено программными комплексами, предназначенными для поддержки единого информационного пространства этапов жизненного цикла изделий. Это системы управления документами и документооборотом, управления проектными данными (PDM), взаимодействия предприятий в совместном электронном бизнесе (CPC), подготовки интерактивных электронных технических руководств и некоторые другие.

Математическое обеспечение CALS включает методы и алгоритмы создания и использования моделей взаимодействия различных систем в CALS-технологиях. Среди этих методов, в первую очередь, следует назвать методы имитационного моделирования сложных систем, методы планирования процессов и распределения ресурсов.

Методическое обеспечение CALS представлено методиками выполнения таких процессов, как параллельное (совмещенное) проектирование и производство, структурирование сложных объектов, их функциональное и информационное моделирование, объектно-ориентированное проектирование, создание онтологий приложений.

К техническому обеспечению CALS относят аппаратные средства получения, хранения, обработки, визуализации данных при информационном сопровождении изделий. Взаимодействие частей виртуальных предприятий, систем, поддерживающих разные этапы жизненного цикла изделий, происходит через линии передачи данных и сетевое коммутирующее оборудование.

Организационное обеспечение CALS представлено различного рода документами, совокупностью соглашений и инструкций, регламентирующих роли и обязанности участников жизненного цикла промышленных изделий.

Развитие CALS-технологий приводит к развитию виртуальных производств, в которых процесс создания спецификаций с информацией для программно управляемого технологического оборудования распределён во времени и пространстве между автономными проектными студиями с возможностью многократного воспроизведения удачных частей проекта в новых разработках.

Одно из центральных мест в системе CALS занимают стандарты, разработанные под эгидой Международной организации стандартизации ISO и получившие название STEP (Standard for Exchange of Product data).

STEP — это совокупность стандартов и состоит из ряда томов. Тома имеют свои номера N и обозначаются как "часть N" или ISO 10303-N. К настоящему времени разработано несколько сотен томов, часть из них имеет статус проектов, часть уже утверждена в качестве стандартов ISO. Стандарты ISO 10303 определяют средства описания (моделирования) промышленных изделий на всех стадиях жизненного цикла. Проект STEP развивается с середины 80-х годов прошлого века.

Основу STEP составляет язык Express. Это язык унифицированного представления данных и обмена данными в компьютерных средах. Язык инвариантен к приложениям. Хотя он разрабатывался с ориентацией прежде всего на описание жизненных циклов промышленной продукции, области его применения значительно шире.

Первая группа документов — тома с номерами в диапазоне с 11 до 19, тома предназначены для описания диалектов языка Express. Например, Express-G (графический Express) — язык диаграмм, отдаленно напоминающий язык описания информационных моделей в методике IDEF1X.

Вторую группу (тома с номерами 21...28) называют "Методы реализации", она служит для реализации межпрограммного информационного обмена между прикладными системами в STEP-среде. Предусмотрены межпрограммные связи с помощью обменного файла и доступа к БД. Тома с номерами N = 23...27 устанавливают правила обращения к базе данных на языках программирования C++, C, Java, на языке моделирования UML, на языке передачи данных в системах распределенных вычислений IDL (Язык описания интерфейсов в сетях распределенных вычислений).

Остальные тома стандарта ISO 10303 посвящены описанию тестирования моделей, представленных на языке Express, интегрированным ресурсам, прикладным протоколам и прикладным компонентам. В стандартах STEP использован ряд идей, ранее воплощенных в методиках информационного IDEF1X и функционального IDEF0 проектирования.

В качестве альтернативного языка для обмена геометрическими и техническими данными о промышленных изделиях использован язык разметки XML. В 2004 г. компаниями Dassault Systèmes(CATIA) и Lattice Technology предложено подмножество 3D XML языка XML, которое получает все большую популярность для межсистемных обменов в CALS-технологиях. Для конкретных приложений создаются свои варианты XML (для математики, химии, медицины). Для CALS интерес представляют варианты Product Definition eXchange (PDX) и 3D XML, посвященные обмену данными в САПР, а стандарт ISO 10303-28 посвящен созданию схем XML (XML Schema) для представления информации в CALS системах. Языки разметки XML и HTML  считаются подмножествами языка SGML. Они легче воспринимаются, приспособлены для использования в WWW (современных браузерах), сохраняя возможности SGML.

Представление и обмен данными в CALS-технологиях основаны на стандарте MIL-STD-1840C, определяющим международные, национальные, военные стандарты и спецификации для электронного обмена информацией между организациями или системами. Документы могут быть SGML-документами, обменными файлами на языке Express, для представления иллюстраций и текста допускается использование ряда других форматов (JPEG, CGM, TIFF, IGES, DXF). Используется электронная цифровая подпись (ЭЦП), удостоверяющая подлинность документа и закодированная с помощью секретного (закрытого) ключа автора документа.

Стандарты Parts Library (P_Lib) содержат основные принципы построения библиотек стандартных промышленных изделий – болтов-гаек, подшипников, электронных компонентов и пр. с целью использования в САПР.

Стандарты Parametrics введены в 1996 для функционирования систем машинной графики и для распространения идей параметризации на ранние этапы геометрического проектирования.

Для унификации структуры документов и правил деловой переписки прежде всего в торговых операциях Организация Объединенных Наций приняла в 1986 г. спецификации EDIFACT (Electronic Data Interchange For Administration, Commerce and Transport). Это международный стандарт для представления и обмена электронными данными.

Особенности проектирования радиоэлектронной аппаратуры нашли отражение в методиках функционального и логического проектирования электронных устройств с  использованием языка VHDL-AMS, в унификации описание моделей не только систем электрической природы, но также механических, гидравлических, тепловых, и систем с физически разнородными компонентами.

http://www.elektroshema.ru/stati -черчение электрических схем.

http://radioam.nm.ru/quickpic_news_rus.html -графический редактор эл. принц схем

http://www.chipinfo.ru/literature/chipnews/200304/11.html - Рисуем схемы по ГОСТ  SPLAN 4.0

Для импорта электрических схем применяются форматы DXF (AutoCAD )/DWG, PDIF -текстовый формат (P-CAD Database Interchange Format) в стандартных графических редакторах (Corel Draw, MS Word, Autocad) .  Altium Designer - это программа, которая является продолжением и развитием широко распространенных в России P-CAD и Protel. Конвертироваться могут документы проектов P-CAD (листы электрических схем и документы печатной платы) и библиотеки компонентов из исходного двоичного формата P-CAD Binary. Библиотеки, подлежащие конверсии, должны быть предварительно преобразованы в текстовый формат P-CAD ASCII. По команде File>Import Design в OrCAD Capture импортируются схемы или библиотеки из программы PSpice Schematics, а также схемы, записанные в форматах EDIF 2 0 0 и PDIF (P-CAD 8.x — 2001). В диалоговом окне этой команды (рис. 2.51) имеются соответственно три закладки PSpice. EDIF и PDIF. http://www.cs.vsu.ru/~kas/doc/dsd/OrCAD/Glava2/Index16.htm

 Программа Electronics Workbench Multisim v8.2.12 совместима с программой P-SPICE, то есть предоставляет возможность экспорта и импорта схем и результатов измерений в различные её версии.

К числу CALS-технологий относят технологии интегрированной логистической поддержки изделий (ИЛП). Под ИЛП понимают подход к комплексному решению логистических задач в процессе создания и эксплуатации изделий (документации и базы данных, предназначенные для обучения персонала, диагностики изделий, снабжения запчастями, ремонта и т.п.). Основные процедуры и потоки в системе ИЛП показаны на рис.

ИЛП тесно связана с обеспечением управления качеством продукции в соответствии со стандартами серии ISO 9000.

Международные стандарты серии ISO 9000 разработаны для управления качеством продукции. Их  причинами были потребности в общем для всех участников международного рынка базисе для контроля и управления качеством товаров. Американское общество контроля качества (ASQC) определило цели ISO 9000 как помощь в развитии международного обмена товарами и услугами и в кооперации в сфере интеллектуальной, научной, технологической и деловой активности. Под качеством продукции подразумевается своевременное удовлетворение требований заказчика при приемлемой цене.

Система качества есть совокупность организационной структуры, ответственности, процедур, процессов и ресурсов, обеспечивающая осуществление общего руководства качеством. Наличие сертификата качества ISO 9000— одно из важных условий для успеха коммерческой деятельности предприятий.

В стандарте ISO 9004, например, содержатся 20 основных требований к качеству, называемых системными элементами. Системные элементы разделены на группы, относящиеся к производству, транспортировке и постпроизводственным операциям, документации продукции, маркетингу. Например, при производстве контролируются планирование, процедуры, программы и инструкции для управления и улучшения производственных процессов. При маркетинге контролируются такие системные элементы, как функциональное описание продукции, организация обратной связи с заказчиками (отслеживание и анализ рекламаций).