79966

ИНФОРМАЦИОННАЯ СРЕДА ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ИЗДЕЛИЙ

Лекция

Производство и промышленные технологии

Процессы и этапы жизненного цикла изделий Одним из направлений повышения эффективности промышленного сектора экономики является применение современных информационных технологий для обеспечения процессов протекающих в ходе всего ЖЦ продукции и ее компонентов. Понятие ЖЦ изделий для САLS ИПИконцепции является фундаментальным. Эти процессы осуществляются от момента выявления потребностей общества в определенных изделиях до удовлетворения этих потребностей и утилизации изделий. Рассмотрим в самом...

Русский

2015-02-15

248.5 KB

17 чел.

Тема 17. ИНФОРМАЦИОННАЯ СРЕДА ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ИЗДЕЛИЙ

Процессы и этапы жизненного цикла изделий

Одним из направлений повышения эффективности промышленного сектора экономики является применение современных информационных технологий для обеспечения процессов, протекающих в ходе всего ЖЦ продукции и ее компонентов.

Продукция представляет собой результат производственной деятельности или выполненных процессов (единицей промышленной продукции является изделие). Можно выделить четыре общие категории продукции:

  •  технические средства, включающие в себя отдельные изделия определенной формы;
  •  обработанные материалы (изделия, которые получены в результате преобразования сырья в желаемое состояние);
  •  услуги, являющиеся результатом непосредственного взаимодействия поставщика и потребителя;
  •  средства информационного обеспечения при изготовлении продукции.

Понятие ЖЦ изделий для САLS/ИПИ-концепции является фундаментальным. Жизненный цикл изделия — это совокупность взаимосвязанных процессов (этапов) создания и последовательного изменения состояния изделия, обеспечивающего потребности заказчика. Эти процессы осуществляются от момента выявления потребностей общества в определенных изделиях до удовлетворения этих потребностей и утилизации изделий.

В общем виде ЖЦ изделия можно разбить на следующие этапы.

  1.  Маркетинг, изучение спроса, поиск перспективных направлений.
    1.  Разработка технических требований и/или проектирование создаваемой продукции.
    2.  Материально-техническое снабжение.
    3.  Разработка и подготовка технологических процессов.
    4.  Производство.
    5.  Контроль, проведение обследований и испытаний.
    6.  Упаковка и хранение.
    7.  Реализация и/или распределение продукции.

9. Монтаж, эксплуатация.

  1.  Техническая помощь в обслуживании.
    1.  Утилизация после завершения использования продукции.

Рассмотрим в самом общем виде взаимодействие основных участников рынка, связанных с производством продукции (изделий). Цепочка продвижения изделия на рынке в упрощенном виде включает в себя кроме его производителя множество поставщиков ком-; плектующих деталей, а также конечного потребителя (рис. 1). Связи между ними носят двунаправленный характер: с одной стороны движется изделие, с другой — предъявляемые к нему требования. Связи от потребителя к производителю отражают условия; сервисного обслуживания, от производителя к поставщику — так, называемые входные параметры: согласование технических характеристик изделия, комплектацию и пр. Поэтому все многообразие указанных процессов ЖЦ изделий можно представить в виде прямых и обратных связей поставщика с субпоставщиком и потребителем.

Под основным (конечным) изделием понимают комбинацию материалов, предметов, программных и иных компонентов, готовых к использованию по назначению. Компоненты основного изделия, в свою очередь, являются комплектующими изделиями. Поэтому в общем случае ЖЦ основного изделия необходимо рассматривать как взаимосвязь ЖЦ входящих в него компонентов в результате деятельности субпоставщиков. С этой точки зрения ЖЦ представляет собой древовидную структуру (рис. 2).

Жизненный цикл сложного наукоемкого изделия (авиационной и ракетной техники) обычно составляет десяток лет, причем довольно большую часть этого времени занимают периоды разработки и изготовления.

Рис. 1. Жизненный цикл изделия и его компонентов

Рис. 2. Жизненный цикл основного продукта и его компонентов


Информацию, циркулирующую в системе информационной поддержки ЖЦ изделия, можно условно разделить на три класса:

  •  данные о продукции (изделии);
  •  данные о выполняемых процессах;
  •  данные о ресурсах, требуемых для выполнения процессов.

Данные об изделии составляют основной объем информации в ИИС. На разных стадиях ЖЦ требуются различные подмножества из всей совокупности данных об изделии, отличающиеся составом и объемом информации. В целом информация об изделии включает в себя:

  •  данные о составе и структуре изделия, используемых материалах и комплектующих изделиях с указанием возможных альтернатив и их взаимозаменяемости;
  •  данные, определяющие состав возможных конфигураций изделия в зависимости от внешних требований и условий, а также данные об отличиях конкретных экземпляров (партий) изделий;
  •  данные о технических, физических и других характеристиках изделия;
  •  классификационные и идентификационные данные об изделии и его компонентах, в том числе его наименование, обозначение, классификационные коды, данные о поставщиках, сведения, касающиеся степени конфиденциальности информации об изделии и его компонентах;
  •  геометрические данные, представленные в форме объемных геометрических моделей изделия, сборочных единиц и отдельных деталей, электронных (векторных) и сканированных бумажных (растровых) чертежей;
  •  сведения об имеющихся версиях структуры изделия, документов, моделей и чертежей и их статусе; >
  •  данные о разработчиках;
  •  указания и требования, касающиеся финишной обработки и качества поверхностей готового изделия;
  •  данные о качестве изделий;
  •  данные об эксплуатации изделия.

Приведенный перечень информационных сведений об изделий в некоторых случаях может быть расширен. I

Многие из перечисленных видов данных требуют для своего представления сложных специфических информационных моден лей, учитывающих семантику данных и правила работы с ними. Например, международные стандарты IS0 10303 и IS0 15384 регламентируют технологию представления данных об изделии и его компонентах на стадии проектирования и подготовки производи ства, стандарты DЕF 5ТАN 0060 — представление данных об изделии в контексте обеспечения эффективной эксплуатации, стандарты серии IS0 серии 9000 рассматривают данные о качестве' изделий.

Важную часть объема информации в ИИС ЖЦ изделий составляют данные о ресурсах.

Ресурсы — это совокупность материальных, финансовых, интеллектуальных или иных ценностей, используемых и расходуемых в ходе деятельности, связанной с разработкой, проектированием, производством или эксплуатацией изделия. Ресурсы, используемые в проекте, могут иметь различную природу, свойства! и характеристики. Некоторые классификационные характеристик ки ресурсов приведены на рис. 3.

Между ресурсами могут существовать отношения заменяемоcти, когда один ресурс может заменить другой, и взаимозаменяемости, когда ресурсы могут заменять -друг друга. Ресурсы могут быть простыми и составными, образующими иерархические структуры. Структуры данных, описывающих ресурсы различного типа, регламентируются стандартом IS0 15551.

Исторически сложилось так, что на предприятиях формировались специальные информационные службы, обеспечивавшие выполнение требуемых функций на каждом из этапов ЖЦ изделий. На разных отрезках времени и в разной степени это было; характерно как для отечественной, так и зарубежной промышленности. Каждое предприятие ориентировалось на свои конкрет-. ные условия, на свои изделия. Информационное обеспечение и управление в целом строилось по «остаточному» принципу: сначала выпуск изделия, т.е. обеспечение любыми средствами дееспособности предприятия по выпуску изделия, а затем уже информационное обеспечение. Поэтому на предприятии возникала громоздкая матрица узкопрофильных информационных служб и

Рис. 3. Классификационные характеристики ресурсов

систем. На рис. 4 (в левой его части) условно показана матрица информационных ресурсов в виде наборов взаимодействующих отдельных решений, охватывающая потребности предприятия по всем изделиям на отдельных этапах ЖЦ изделий. Видно, что сложность управления в данной схеме организации информационной поддержки существенно возрастает по мере увеличения количества видов изделий. Эта схема становится неприемлемой при частых модификациях или периодической смене выпускаемых изделий. В такой схеме при смене изделий требуется фактически новая матрица информационных ресурсов, что означает остановку производства на длительный срок, так как быстро изменить и воссоздать матрицу взаимосвязанных информационных ресурсов невозможно из-за высокой информационной сложности.

Сложность изменения матрицы прогрессивно растет в зависимости от ее размера. Предприятие становится практически нечувствительным к изменениям потребительского рынка. Поэтому управление развивающимся конкурентоспособным производством не может основываться на неадекватной матричной статике структуры информационных ресурсов.

При использовании концепции САLS/ИПИ данная ситуация кардинальным способом изменяется. Основой информационной поддержки всех этапов ЖЦ изделий является идея интегрированной информационной модели изделия. Международные стандарты закрепляют формы представления модели изделий и Ъбеспе- чивают основу для создания комплекса взаимоувязанных программ- но-инструментальных средств компьютерной поддержки всех этапов ЖЦ изделий. На рис.4 (в правой его части) показано, как САLS/ИПИ -технологии обеспечивают исключение условий воз-


Рис. 3.4. Информационные преимущества перехода к САЬ5/ИПИ- технологиям

никновения плохо управляемых матриц разнородных информационных ресурсов. Вместо применения громоздкой и разрозненной матрицы возникает стройная упорядоченная интегрированная информационная модель, которая ориентирована на компьютерную поддержку каждого этапа ЖЦ изделий. Таким образом, обеспечивается единство сквозной информационной технологической цепочки для групп изделий, имеющих общую информационную модель, и открываются возможности для отказа от матрицы информационных подпространств с громоздкими, трудносовместимыми между собой информационными службами и системами.

Информационное взаимодействие субъектов, участвующих в поддержке ЖЦ, должно осуществляться в едином информационном пространстве, являющемся основой концепции САЬЗ/ИПИ. Для «стыковки» различных информационных источников в основе САЬЗ/ИПИ-технологий лежит использование открытых архитектур, международных стандартов, проверенных коммерческих программных продуктов обмена данными и способы доступа к инсЬоомаиии.

Рис. 5. Позиционирование АСУП, ИАСУ и САLS/ИПИ -систем внутри жизненного цикла изделия

Расширяя концепцию интегрированной автоматизированной системы управления производством (ИАСУ), САLS/ИПИ -система охватывает все стадии ЖЦ изделия (рис.5).

Выполнение основной цели концепции САLS/ИПИ связано с комплексным информационно-компьютерным обеспечением всех этапов ЖЦ изделий.

3.2. Информационное моделирование жизненного цикла изделий

Основой САLS/ИПИ -технологий и создаваемых на этой основе автоматизированных систем является ИИС.

Представление об ИИС было введено в научный обиход задолго до появления САLS/ИПИ -технологий. Еще в 1983 г. японский ученый Н. Окино высказал суждение о том, что производство материальных объектов и сопутствующие ему процессы проектирования, технологической подготовки и управления очень сильно отличаются от других видов деятельности человека, и поэтому им должна соответствовать особая архитектура программно-методического, математического и информационного обеспечения. По мнению Н. Окино, принципиальная разница между обработкой информации в производственной сфере и в других областях применения вычислительной техники заключается в следующем.

Производство и все сопутствующие ему процессы происходят в физическом пространстве, а процессы, протекающие в компьютере, — в информационном пространстве. Поэтому в целях использования компьютерных технологий необходимо преобразовать производственные проблемы в информационные проблемы, а также иметь возможность обратного преобразования данных из информационного в физическое пространства. Такое преобразование можно рассматривать как проблему адекватного моделирования, т.е. установления соответствия (возможности взаимно однозначного) между физическим и информационны» ппостпанствами.

Обычно в процессе традиционного для ре- тического моделирова- шения прикладных вычислительных задач ния основой разработки становится единственная математическая модель проблемы, которая через прикладной интерфейс адаптируется к различу ным областям практических приложений (рис. 3.6).

Однако такой подход к решению производственных проблем практически не реализуем, так как ввиду сложности и многообразия этих проблем единую модель создать невозможно. Если в; добавление к производственным задачам включить в рассмотрение также проблемы поставок, эксплуатации, обслуживания и ремонта изделий, т.е. все стадии ЖЦ, то ситуация становится; практически неразрешимой.

В связи с отмеченными недостатками традиционного подхода] Н.Окино предложил отбросить стратегию единственной модели? и перейти к другой стратегии, сущность которой показана на. рис. 3.7. В этом случае основой системы становится не одна модель в какой-то предметной области, а общая (интегрированная) база данных (ОВД), к которой могут обращаться различные проблем-; но-ориентированные модели. I

Предполагается, что в ОВД хранятся информационные объек-: ты (ИО), адекватно отображающие в информационное простран-. ство любые сущности физического мира: предметы, материалы,! изделия, процессы и технологии, разнообразные документы,\ финансовые ресурсы, персонал и оборудование предприятия-из-, готовителя, информационные, эксплуатационные, сервисные, ремонтные службы и т.д.

Каждой сущности физического мира на основе дуализма «объект — операция» соответствует ИО, представляющий собой некоторый набор данных.

Любой вид использования физической сущности, ее преобразование в другую сущность (или в ту же сущность, но с иными значениями параметров), включающее в себя различные процес-

Рис. 6. Схема матема- математического моделирования

Рис. 3.7. Схема объектно-ориентированного моделирования

сы (обработка, изготовление, измерение, проектирование и т.д.), в информационном мире отображается операцией (командой, программой и т.д.). Между объектом и операцией существует отношение А' - Ор(А), которое означает, что объект А' получен посредством выполнения операции Ор над объектом А. Символы А, А' и Ор могут означать не только единичные объекты и операции, но и наборы (множества) объектов и операций.

В моделях, относящихся к конкретным предметным областям, через специализированные приложения осуществляется обращение в ОВД, поиск в ней необходимых ИО, их обработка и размещение в ОВД результатов этой обработки для дальнейшего использования.

Объектно-ориентированное моделирование позволяет адекватно перевести многие процессы, протекающие на производственном предприятии, в виртуальное информационное пространство, что и сделало актуальной всю проблематику, связанную с использованием САЬЗ/ИПИ-технологий. Сказанное относится, в частности, к процессам конструкторской и технологической подготовки производства, в ходе которых создается техническая документация различных видов и назначения, а также к процессам управления на всех уровнях, в которых приходится иметь дело с большими объемами разнообразной информации. В настоящее время эти процессы в значительной мере состоят из операций Создания, преобразования, транспортирования и хранения информацйонных объектов в рамках интегрированной информационной среды.

Интегрированная информационная среда представляет собой хранилище данных, содержащее все сведения, создаваемые и используемые всеми подразделениями и службами предприятий,



являющимися участниками ЖЦ изделия в процессе их производственной деятельности. Это хранилище имеет сложную структуру и многообразные внешние и внутренние связи. Интегрированная информационная среда должна включать в свой состав две базы пнных: общую базу данных об изделиях (ОВДИ) и общую базу данных о технологической среде предприятия (ОБДГТ).

На рис. 3.8 представлено схематическое изображение структуры ИИС во взаимодействии с процессами ЖЦ продукции предприятия. Из схемы видно, что в этих процессах используется информация, содержащаяся в ИИС, а ИО, порождаемые в ходе процессов, возвращаются в ИИС для хранения и последующего использования в других процессах (это отображено на схеме двухсторонними стрелками). С ОБДИ связаны процессы на всех стадиях ЖЦ, в то время как ОБДП информационно связана с технологической и организационно-экономической подготовкой производства и собственно производством (включая процессы отгрузки и транспортирования готовой продукции).

При создании любого нового изделия и технологической подготовке его производства средствами конструкторских и технологических САПР (САЕ/САО/САМ) в ИИС создаются соответствующие ИО, описывающие структуру изделия, его состав и все входящие компоненты: детали, узлы, агрегаты, комплектующие, материалы и т.д. Каждый ИО обладает атрибутами, описывающими свойства физического объекта: технические требования и условия, геометрические (размерные) параметры, массогабаритные показатели, характеристики прочности, надежности, ресурса, а также другие свойства изделия и его компонентов.

Информационные объекты в составе ОБДИ содержат в произвольном формате информацию, требуемую для выпуска и поддержки технической документации, необходимой на всех стадиях ЖЦ для всех изделий, выпускаемых предприятием. Каждый ИО идентифицируется уникальным кодом и может быть извлечен из ОБДИ для выполнения действий с ним. Общая база данных об изделии обеспечивает информационное обслуживание и поддержку деятельности заказчиков (владельцев) изделия, разработчиков (конструкторов) и технологов, управленческого и производственного персонала предприятия, изготовителя изделия, эксплуатационного и ремонтного персонала заказчика и специализированных служб и др.

В составе ОБДИ (рис. 3.9) можно выделить три раздела: нормативно-справочный, долговременный и актуальный.

Рис. 3.8. Структура интегрированной информационной среды жизнен-

НЛГГЛ 11М1^ТТЯ и-этт^ттыст

Рис. 3.9. Укрупненная структура и состав общей базы данных об изделии


г В нормативно-справочном разделе хранятся ИО, содержащие следующие данные: конструкционные материалы; нормализованные детали (нормали); стандартные (покупные) комплектующие шделия; стандартные детали собственного изготовления; стандартные расчетные методы; государственные, международные и внутренние стандарты; прочие нормативные документы. I Содержание нормативно-справочного раздела ОБДИ обновляется по мере поступления новых и отмены действующих нормативных документов. * I Центральной проблемой при создании систем нормативно- справочной информации является классификация продукции, которая определяется серией международных стандартов 150 13584 (РЫВ — интеллектуальная библиотека изделий) для представления и обмена доступными для компьютерной интерпретации данными библиотеки изделий. Целью стандарта является создание механизма, способного передавать данные библиотеки изделий и поддерживать произвольные системы классификации в форме ^семантических сетей. Этот механизм независим от любого прикладного программного обеспечения, работающего с этими данными.

Серия 180 13584 обеспечивает представление информации о библиотеке изделий вместе с необходимыми механизмами и определениями. Это позволяет обмениваться данными библиотеки изделий, использовать эти данные и изменять их. Обмен происходит между различными связанными с ЖЦ изделия компьютерными системами и средами, включая проектирование изделий, их производство, использование, поддержку и уничтожение.

В область действия стандарта 180 13584 входят:

  •  представление информации в классификаторах изделий, включая классификаторы компонентов и классификаторы сборочных единиц;
  •  обработка данных библиотеки изделий, включая хранение, передачу, доступ, изменение и архивирование;
  •  средства, позволяющие поставщику изделий описать поставляемую им деталь. В описании не используют ссылки на какие- либо другие библиотеки или внешние словари;
  •  определение механизма, который позволяет делать ссылки на стандартизованные словари из библиотеки поставщика (когда они доступны). -

Многие из разработанных в стандарте 130 13584 концепций, применимых для изделий, могут быть также использованы для управления элементами, содержащимися в библиотеке любого типа. Стандарт разделяет представление информации в библиотеке изделий и методы реализации, используемые для обмена данными, а также информацию о структуре библиотеки и информацию о летали или семействе изделий. Он позволяет ппелставлять ин(Ьоо- мацию о детали или о семействе изделий с помощью других ста! дартов. На эту информацию будет даваться ссылка из информацй о структуре библиотеки. Например, документ, описывающий с< мейство изделий, может быть представлен в формате 150 88' ЗСМЬ, а описание поведения семейства электронных изделий * в формате УНБЬ. ч,

Таким образом, стандарт 150 13584 может применяться не тол! ко для передачи данных между партнерами, но и в пределах пре* приятия для описания ресурсов. :

В долговременном разделе хранятся ИО, содержащие данньк аккумулирующие собственный опыт предприятия, в том числ данные о ранее выполненных готовых проектах (архив), типовь| узлах и агрегатах собственного производства,.типовых деталях соС ственного производства, типовых конструктивно-технологически! элементах деталей, типовых и групповых технологических про! цессах, типовой технологической оснастке и инструменте, гото вых и типовых расчетных методиках и математических моделя! изделий собственной разработки, прочих готовых и типовых ре шениях. 1

Долговременный раздел ОБДИ дополняется и обновляется п| мере создания новых технических решений, признанных типовьг ми и пригодными для дальнейшего использования.

В актуальном разделе (самом большом по объему и самом слож ном по структуре) хранятся ИО, содержащие данные об издели ях, находящихся на различных этапах ЖЦ: о конструкции и вер сиях «текущих» изделий, технологии изготовления изделий, кой кретных экземплярах и партиях изделий в производстве, конкрет ных экземплярах и партиях изделий, находящихся на постпроиз водственных стадиях ЖЦ.

В ИИС кроме ИО, относящихся (прямо или косвенно) к изде лиям, содержится информация о предприятии: о производствен ной и управленческой структуре, технологическом и вспомога

Рис. 3.10. Укрупненная структура и состав базы данных о технологической среде предприятия

тельном оборудовании, персонале, финансах и т.д. Вся совокупность этих данных образует ОБДП, которая, в свою очередь, состоит из нескольких разделов (рис. 3.10).

В разделе, посвященном экономике и финансам, хранятся ИО, содержащие сведения о конъюнктуре рынка изделий предприятия, включая цены и их динамику, состоянии финансовых ресурсов предприятия, ситуации на фондовом и финансовом рынках (курсы акций предприятия, биржевые индексы, процентные ставки, валютные курсы и т.д.), реальном и прогнозируемом портфеле заказов, а также прочие сведения финансово-экономического и бухгалтерского характера.

В разделе, посвященном внешним связям предприятия, хранятся ИО, содержащие сведения о фактических и возможных поставщиках и потребителях (заказчиках); раздел формируется и используется в процессе маркетинговых исследований.

Рис. 3.11. Бумажное изображение документов из общих баз данных об изделиях и среде предприятия


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

14287. Александр Николаевич Скрябин 1872-1915 Творческий путь 47.5 KB
  Творческий путь Это композитор молодого поколения. Ученик Танеева который выдвинулся в конце 19 века вместе с Рахманиновым и Метнером. Новатор. Обновил все средства музыкальной выразительности. Создал свой стиль. Компози...
14288. Моя любимая музыка - Рок 35.5 KB
  Музыка. Мне очень нравится слушать музыку. Существует много музыкальных исполнителей творчество которых мне интересно. Однако из всех музыкальных стилей я отдаю особое предпочтение рок – музыке. Рок представляет собой огромную и многогранную музыкальную культур
14289. Сценарий спортивно-музыкального праздника «Здравствуй, лето!» для детей старшего дошкольного возраста 75.5 KB
  Сценарий спортивномузыкального праздника Здравствуй лето для детей старшего дошкольного возраста сценарий подготовлен руководителем физвоспитания ГБДОУ д/с № 50 Паниной О.А. Цель: Укрепление здоровья детей. Воспитание любви к физической культуре и с...
14290. Строение урока по изучению музыкальной формы 14.91 KB
  Строение урока по изучению музыкальной формы Продолжительность форма организации урока академических часа в неделю подряд пара 1 час 20 минут. Название темы и краткая историческая характеристика. Рассказ о времени возникновения времени ис
14291. ТЕАТР КАК ВИД ИСКУССТВА 187.7 KB
  Реферат по эстетике ТЕАТР КАК ВИД ИСКУССТВА Сущность театра. Театральное искусство Сценический образ Актер в театре Опера –часть театрального искусства Балет. Театр в XX веке. Детский театр..
14292. Фотоаппараты. Музыкальные инструменты 158 KB
  Тема 6 Фотоаппараты. Музыкальные инструменты Лекция 10 1 вопрос Особенности сервисного обслуживания фототоваров Сервисное обслуживание фототоваров имеет существенные отличия связанные со спецификой данной товарной группы и включает разнообразные услуги от серви
14293. Музична культура 217 KB
  Тема 12 Музична культура. 10 клас. 2930 Національна хорова і музичнопісенна культура представлена професійними колективами Думка1930 Трембіта 1951 український народний хор під керівництвом Г. Верьовки. 1989 – початок конкурсу хорів ім.. М. Леонтовича. 1923-1928 – респуб
14294. Морально-дидактическое понимание музыки в Средневековье 52 KB
  Моральнодидактическое понимание музыки в Средневековье Период Средневековья в Западной Европе начинается с распада Римской империи. Он охватывает период 515 века. В это время пишется множество философских и музыкальных трактатов посвященных проблемам музыкальноэ
14295. МУЗЫКАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ В ЭПОХУ ВОЗРОЖДЕНИЯ 49.5 KB
  МУЗЫКАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ В ЭПОХУ ВОЗРОЖДЕНИЯ Эпоха Возрождения Ренессанса – фр. отразила социальные изменения при переходе от феодального к буржуазному обществу. Эпоха эта не имеет точных исторических границ но ее характерные черты проявились уже в 14 в. в Италии и Фр...