Интегрированная информационная поддержка жизненного цикла наукоемких изделий в самолето- и вертолетостроении


Министерство образования и науки Российской Федерации
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ




Т.П. ЭЙХМАН, Н.В. КУРЛАЕВ



ИНТЕГРИРОВАННАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ ПОДДЕРЖКА ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА НАУКОЕМКИХ ИЗДЕЛИЙ
В САМОЛЕТО-И ВЕРТОЛЕТОСТРОЕНИИ
Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия








НОВОСИБИРСК

2013

УДК 629.7.002:004(075.8)
     Э 348

Рецензенты:
канд. техн. наук, профессор В.Г. Буров', канд. физ.-мат. наук, нач. отдела
ОАО «ПАПО им. В.П. Чкалова» А.Ю. Слюняев;
зам. гл. инженера А.Б. Социховский


            Эйхман Т.П.


Э 348 Интегрированная информационная поддержка жизненного цикла наукоемких изделий в самолете- и вертолетостроении: учеб. пособие / Т.П. Эйхман, Н.В. Курлаев. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2013. - 148 с.

         ISBN978-5-7782-2221-2

         Рассмотрены основы CALS/ИПИ-технологий - методов информационной поддержки процессов жизненного цикла изделий (ЖЦИ). Даны основные понятия и определения, рассмотрена роль CALS/ ИПИ-технологий в современном наукоемком производстве летательных аппаратов. Приведены основные характеристики PLM-решений, используемых на этапах проектирования и подготовки производства новых изделий; характеристики программных средств класса MRP II / ERP, используемых в сфере управления производством и предприятием; даны основные понятия по базовым технологиям: управления качеством, управления проектами и ресурсами, управления конфигурацией, по интегрированной логистической поддержке изделий на постпроизводственных стадиях ЖЦИ.
         Пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки 160100 - Авиастроение по дисциплине «Технологии информационной поддержки жизненного цикла изделий», а также для слушателей курсов повышения квалификации, работающих на предприятиях авиационной промышленности.



УДК 629.7.002:004(075.8)


ISBN 978-5-7782-2221-2

                     © Эйхман Т.П., Курлаев Н.В., 2013
                    © Новосибирский государственный технический университет, 2013

            Оглавление



Перечень основных терминов, определений и сокращений............4
Введение........................................................9

Глава 1. История развития промышленных информационных технологий в России и за рубежом...............................14
    1.1. Автономные средства автоматизации инженерного труда...14
    1.2. Гибкие производственные системы (ГПС).................16
    1.3. Концепция компьютеризированного интегрированного производства.....................................................17

    1.4. Интегрированные автоматизированные системы управления (ИАСУ).....................................................18
    1.5. Концепция CALS и ее эволюция..........................20
    1.6. Технические и экономические преимущества CALS............27
    1.7. CALS и «виртуальные предприятия».........................28
Глава 2. Базовые принципы и технологии информационной поддержки жизненного цикла наукоемкой продукции...................30
    2.1. Жизненный цикл изделия, его этапы и подходы к управлению.30
    2.2. Концептуальная модель CALS............................35
    2.3. Базовые принципы CALS.................................43
       2.3.1. Интегрированная информационная среда.............43
       2.3.2. Данные в ИИС. Основные понятия и определения.....52
       2.3.3. Общие подходы построения ИИС.....................64
       2.3.4. Принципы создания информационных моделей.........67
       2.3.5. Безбумажное представление информации, применение электронно-цифровой подписи.............................81
       2.3.6. Технологии управления данными...................100
       2.3.7. PDM-система Teamcenter..........................101

       2.3.8. Параллельный инжиниринг...........................
Глава 3. CALS и общая методология перестройки бизнес-процессов..
    3.1. Реинжиниринг бизнес-процессов..........................
    3.2. Реинжиниринг как общая методология перестройки бизнес-процессов...................................................
    3.3. Общие принципы реинжиниринга...........................
    3.4. Организационные аспекты реинжиниринга..................
Глава 4. Базовые управленческие технологии......................
    4.1. Управление проектами, работами и ресурсами.............
    4.2. Управление качеством...................................
    4.3. Управление конфигурацией...............................
    4.4. Интегрированная логистическая поддержка (ИЛП)..........
    4.5. Методическая взаимосвязь управленческих технологий.....
    4.6. Комплексное применение CALS-технологий.................
Библиографический список........................................

110
111
111

112
114
117
123
123
125
127
131
135
142
146

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ ТЕРМИНОВ, ОПРЕДЕЛЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

АРМ             - автоматизированное рабочее место                        
АСТПП           - автоматизированная система технологической подго-       
                товки производства                                        
АСУП            - автоматизированная система управления предприятием      
АЛП             - анализ логистической поддержки - одна из важнейших      
                составляющих интегрированной логистической под-           
                держки. Представляет собой формализованную техно-         
                логию всестороннего исследования изделия и вариан-        
                тов системы его эксплуатации и поддержки и направ-        
                лен на сокращение затрат на ЖЦ изделия при заданных       
                показателях надежности и эффективности                    
Атрибут         - элемент данных, который выражает определенную ха-       
                рактеристику документа и имеет имя и значение             
Аутентичный     -документ, одинаковый с исходным по содержанию и          
документ        различный по формату и (или) кодам данных.                
                Примечание: аутентичные документы могут быть выполнены    
                на одинаковых или разных видах носителя данных            
ГПС             - гибкая производственная система - система, управляе-    
                мая средствами вычислительной техники, совокупно-         
                стью технологического оборудования, состоящего из         
                разных сочетаний гибких производственных модулей и        
                (или) гибких производственных ячеек, автоматизиро-        
                ванной системы технологической подготовки произ-          
                водства и системы обеспечения функционирования.           
                Обладает свойством автоматизированной переналадки         
                при изменении программы производства изделий              
Версия          - электронный документ, соответствующий определен-        
документа       ной стадии (этапу) разработки документа                   
ВП              - виртуальное предприятие                                 
ВТ              - военная техника                                         
дэ              - электронный конструкторский документ                    
Г еометрический - идентифицированный (именованный) геометрический         
элемент         объект, используемый в наборе данных.                     
                Примечание: геометрическим объектом может быть точка,     
                линия, плоскость, поверхность, геометрическая фигура, гео                метрическое тело                                          

4

ЕСКД           - единая система конструкторской документации        
ЕСТД           - единая система технологической документации        
СРПП           - система разработки и постановки продукции на произ               водство                                              
ЖЦ             - жизненный цикл изделия                             
иис            - информационная интегрированная система             
илп            - интегрированная логистическая поддержка            
Информационная - файл или набор файлов, рассматриваемый как единое  
единица (ИЕ)   целое                                                
Интерактивный  - документ, информация содержательной части которого 
электронный    доступна в интерактивной форме                       
документ       - информационный объект                              
ИО                                                                  
ИЛИ            - информационная поддержка изделия                   
ИТ             - информационные технологии                          
ИЭТР           - интерактивное электронное техническое руководство  
КИП            - компьютеризированное информационное производст-    
               во. В концепции подразумевалось применение компью-   
               терных технологий для автоматизации технологиче-     
               ских процессов, операций и создание интегрированной  
               информационной системы предприятия. Информаци-       
               онная интеграция достигалась путем использования     
               общих баз данных, позволяющих более эффективно       
               решать вопросы разработки и проектирования изделий,  
               подготовки производства планирования и управления    
               производством, материально-технического обеспече-    
               ния, охватывая все процессы предприятия              
МТО            - материально-техническое обеспечение                
ПИ             - параллельный инжиниринг                            
ПОУ            - плоскость обозначений и указаний                   
САПР           - система автоматизированного проектирования         
СМК            - система менеджмента качества                       
Статус версии  - реквизит, определяющий состояние версии документа  
документа      на стадии (этапе) его разработки                     
СЧ             - составная часть (изделия)                          

5

Твердая копия  - полученная на устройствах вывода ЭВМ надлежащим    
               образом удостоверенная форма внешнего представле-    
               ния электронного документа, выполненная на бумаж-    
               ном носителе                                         
ТОиР           - система совокупности взаимосвязанных технических   
               средств, специальной технической документации и ис-  
               полнителей, необходимых для поддержания и восста-    
               новления работоспособности изделий, относящихся      
               к компетенции этой системы. Состав системы, регла-   
               менты выполнения работ, их распределение по уров-    
               ням, требования к квалификации и численности обслу-  
               живающего и ремонтного персонала                     
ТПП            - технологическая подготовка производства            
УП             - управление проектами                               
Форма внешнего -воспроизведение электронного документа на экране    
представления  дисплея, на бумажном носителе или ином аналогичном   
               носителе в понятной для визуального обозрения и при- 
               годной для восприятия человеком форме                
ЦС             - центр сертификации                                 
эгм            - электронная геометрическая модель. Электронная мо- 
               дель изделия, описывающая геометрическую форму,      
               размеры и иные свойства изделия, зависящие от его    
               формы и размеров                                     
этд            - электронная (эксплуатационная и ремонтная) техниче               ская документация                                    
эмд            - электронная модель детали                          
ЭМИ            - электронная модель изделия                         
ЭМК            - электронный макет. Электронная модель изделия, опи               сывающая его внешнюю форму и размеры, позволяю-      
               щая полностью или частично оценить его взаимодейст-  
               вие с элементами производственного и/или эксплуата-  
               ционного окружения, служащая для принятия решений    
               при разработке изделия и процессов его изготовления и
               использования                                        
ЭМСЕ           - электронная модель сборочной единицы               
эси            - электронная структура изделия                      
ЭЦП            - электронная цифровая подпись                       
API            - Application Program Interface                      

6

CAD/ САМ/ CAE - Computer Aided Design/ Computer Aided Manufacturing / 
              Computer Aided Engineering - комплекс программных       
              средств компьютерного проектирования, подготовки        
              производства и инженерных расчетов                      
CALS          - Continuous Acquisition and Life-cycle Support - непре              рывная информационная поддержка поставок и жиз-         
              ненного цикла                                           
CRM           - Customer Relationship Management - управление взаи-   
              модействиями с заказчиком                               
SCM           - Supply Chain Management - управление взаимодейст-     
              виями с поставщиками                                    
DMU           - Digital Mock-Up - цифровой макет. Виртуальная техно-  
              логия определения модели реального продукта, со-        
              стоящая из коллекции трехмерных геометрических мо-      
              делей (взятых из базы данных), размещенных в про-       
              странстве в соответствии с представлением о форме       
              продукта, с каждой из которых связана ведомость ма-     
              териалов                                                
DNC           - Distributed Numerical Control - распределенное число- 
              вое программное управление                              
ERP           - Enterprise Resource Planning - управление ресурсами   
              предприятия                                             
LSAR          - Logistic Support Analysis Records - специальная база  
              данных, БД АЛЛ                                          
MRP           - Materials Requirement Planning - планирование потреб- 
              ностей в материалах                                     
MRPII         - Manufacturing Resource Planning - управление произ-   
              водственными ресурсами                                  
PDM           - Product Data Management - система управления данны-   
              ми об изделии                                           
PLM           - Product Lifecycle Management - управление жизненным   
              циклом изделия                                          
Total Quality - управление качеством, управление процессами, на-      
Management    правленное на обеспечение качества их результатов.      
              Управление предприятием через управление качеством      
Configuration - управление конфигурацией (УК) - управленческая тех-   
Management    нология, связанная с разработкой, выпуском и под-       
              держкой ЖЦ сложных изделий                              

7

Configuration     - документация конфигурации. Документация, позво-       
documentation     ляющая определить и идентифицировать функцио-           
                  нальные, физические и эксплуатационные характери-       
                  стики изделия                                           
Codification      - процедура кодификации предметов МТО                   
Initial Provisio- - процедура начального МТО                              
ning              - процедура текущего МТО                                
Provisioning      - процедура планирования поставок                       
Procuraiment      - процедура управления поставками                       
Planning          - процедура управления заказами                         
Supply                                                                    
Managment                                                                 
Order                                                                     
Administration                                                            
Invoicing         - процедура управления счетами                          
SADT              - Structured Analysis Design Technique - методология по                  строения моделей сложных систем                         
IDEFO             -моделирование функциональных систем, где описание      
                  систем осуществляется с точки зрения выполняемых        
                  ими функций                                             
IDEF1             - моделирование информационных потоков                  
IDEF3             - документирование процессов                            
IDEFIX            -моделирование реляционных структур, например баз       
                  данных                                                  
Workflow          - технология управления потоком работ                   
UML               - Unified Modeling Language - графический язык, вклю-   
                  чает восемь типов канонических диаграмм, описы-         
                  вающих бизнес-процессы или сложную информацион-         
                  ную систему с различных точек зрения                    
RUP               - Rational Unified Process - методология с последова-   
                  тельностью разработки диаграмм UML, которая спо-        
                  собствует продвижению от общего к частному              

                ВВЕДЕНИЕ




   В современной высокодинамичной экономической среде предприятию, производящему авиационную технику, жизненно важно максимально эффективно использовать имеющиеся у него ресурсы. От этого зависят не только рентабельность и конкурентоспособность авиационного предприятия, но и скорость выпуска новых видов авиационной техники (АТ) на рынок, что в настоящее время - определяющий фактор в формировании конкурентного преимущества. Если предприятие стремится сохранить свои позиции на рынке и развиваться, использование новейших технологий и методик в области управления и исполнения бизнес-процессов рано или поздно становится для него необходимостью.
   В настоящее время в мире есть ряд бизнес-стратегий, которые позволяют максимально эффективно использовать ресурсы предприятия и строить бизнес-процессы таким образом, чтобы производственная цепочка была гибкой и имела прозрачную и четкую структуру. Одна из технологий, признанная во всем мире - CALS-технология. Это стратегия перехода на безбумажную электронную технологию и повышения эффективности бизнес-процессов за счет информационной интеграции и совместного использования информации.
   CALS-технология начала формироваться в 1980-х годах в США, и на первоначальном этапе инициатива получила обозначение CALS (Computer Aided Logistic Support - компьютерная поддержка поставок). Для развития методологии CALS в США были созданы Управляющая промышленная группа по вопросам CALS (ISG) и ее исполнительный консультативный комитет. Сейчас в мире действует более 25 национальных организаций (комитетов или советов по развитию CALS), в том числе в США, Японии, Канаде, Великобритании, Германии, Швеции, Норвегии, Австралии и других странах, а также в НАТО.

9

    Основные усилия этих организаций были направлены на создание разного уровня нормативной документации. За последние несколько лет разработаны следующие нормативные документы:
    •    ISO 10303 (Industrial automation systems and integration - Product data representation and exchange). Серия стандартов ИСО серии 10303 (Standard for Exchange of Product data (STEP)) и его русскоязычный аналог ГОСТ Р ИСО 10303 «Системы автоматизации производства и их интеграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными» описывают комплексную технологию управления данными об изделии;
    •    ISO 13584 (Part Library) - серия международных стандартов для представления доступных для компьютерной интерпретации данных о поставляемых компонентах и комплектующих изделиях (узлах, деталях) и обмена ими;
    •    Def Stan 00-60 (Integrated Logistic Support). Стандарт Министерства обороны Великобритании, принятый в качестве основного по вопросам Интегрированной логистической поддержки в блоке НАТО;
    •    MIL-STD-2549 (Configuration Management. Data Interface). Стандарт описывает требования к базе данных, содержащей информацию о конфигурации изделия. База предоставляет возможность получить различные срезы (как спроектировано, как изготовлено и т. д.) конфигурации любого компонента;
    •    MIL-HDBK-61 (Configuration Management. Guidance). Руководство по управлению конфигурацией;
    •    AECMA Specification 2000M (International Specification for Materiel Management Integrated Data Processing for Military Equipment). Международная спецификация по информационной поддержке процессов управления ресурсами для военной техники. Спецификация разработана Европейским авиационным консорциумом;
    •    AECMA Specification 1000D (International Specification for Technical Data Publications, Utilising a Common Source Data Base). Международные требования к электронной технической документации в оборонных отраслях разрабатываются Европейской авиационно-космической ассоциацией (AECMA) и формулируются в регулярно обновляемой спецификации AECMA S1000D. Эта спецификация служит методической основой для подготовки электронной эксплуатационной документации. Она становится базовым международным стандартом на подготовку любой технической документации, и не только технической;

10

   •     ISO 11179 Information Technology - Basic Data Element Attributes. Спецификация и стандартизация элементов данных. Стандарт определяет правила и руководящие указания по формулировке определений данных, принципы присвоения имен, идентификацию и регистрацию элементов данных;
   •     MIL-STD-1840 Automated Interchange of Technical Information. Стандарт описывает методы обмена техническими данными в разнородной компьютерной среде. Под термином «технические данные» понимается информация, используемая системами автоматизированного проектирования, управления, планирования ит. д.;
   •     MIL-STD-1840C определяет формат и структуру данных, используемых для преобразования и хранения технической информации в электронном виде;
   •     MIL-STD-1808A System Subsystem Sub-subsystem Numbering. Стандарт содержит требования к нумерации (кодированию) систем, подсистем, агрегатов при подготовке технических руководств и других документов для осуществления логистической поддержки авиационной, космической и другой военной техники. Этот стандарт может быть также использован при решении задач управления конфигурацией изделия, сбора информации об эксплуатации изделия и т. д.;
   •     MIL-STD-974 Contractor Integrated Technical Information Service (CITIS). Стандарт определяет требования к интегрированной системе информационно-технического обслуживания исполнителей заказов (состав информации, права доступа), функции которой - это совместное ведение контрактов и предоставление доступа к информации о контрактах и т. д.
   Доказав свою эффективность, концепция последовательно совершенствовалась и дополнялась. Сегодня термин CALS означает совокупность принципов и технологий информационной поддержки жизненного цикла (ЖЦ) продукции на всех его стадиях.
   Эта технология получила признание и поддержку во многих странах, в том числе и в России. Русскоязычный аналог понятия CALS -Информационная поддержка жизненного цикла изделий (ИПИ). Внедрение ИПИ-технологий - одна из приоритетных задач в развитии предприятий машиностроительной отрасли. В настоящее время HnH/'CALS-TcxnonorHH как никогда актуальны в России. Более того, использование ИПИ/CALS - отличная возможность как для выживания российских предприятий, так и для их скорейшего развития и достижения ими мировых стандартов в производстве.

11