Статья продолжает цикл статей, посвященных системам PDM, обзору которых была посвящена работа [1]. В данном случае речь пойдет о конкретной системе этого класса, IMAN компании EDS. Интерес к такого рода продуктам непрерывно растет, что обусловлено оживлением в российской экономике, одним из следствий которого стало активное внедрение интегрированных программно - аппаратных комплексов, позволяющих автоматизировать решение всего спектра задач, возникающих на различных этапах жизненного цикла изделий. По мнению ряда независимых источников (CIM Data, D.H. Braun, Daratech, Gartner Group) в IMAN удалось достаточно эффективно провести интеграцию систем PDM и CAD, а сегодня этот продукт достиг той критической массы для того, чтобы стать своеобразным эталоном для программ данного класса. Такие лестные оценки ко многому обязывают, поэтому имеет смысл подробнее ознакомиться с системой PDM IMAN.
Специалисты из Gartner Group определили модель успеха для компании будущего, которая работает в условиях мировой конкуренции и адаптирует все свои бизнес - процессы для получения максимальной отдачи от использования современных информационных технологий. Модель получила название CAPE (Concurrent Art-to Part Environment) и четко определяет оценочные критерии в терминах квалификации персонала, процессов и технологий. Использование современных информационных технологий содержит четыре ключевых компонента:
Основываясь на модели CAPE разработчики из EDS предложили методологию, помогающую компании изменять свой стиль работы в направлении данной модели. Анализ четырехлетнего опыта использования методологии CAPE в различных компаниях по всему миру, показал, что наиболее критичным из перечисленных четырех компонентов является сопровождение данных или PDM (Product Data Management). Сегодня данным термином обозначаются системы, предназначенные для полной интеграции и сопровождения проектной информации об изделии на протяжении всего его жизненного цикла от проектирования и производства до снятия с эксплуатации.
Информационная система сопровождения данных должна управлять атрибутами всех компонентов, входящих в изделие, и логическими связями между ними. Она являться интеграционной платформой для установки других компонентов CAPE: вычислений и коммуникаций, обеспечивая их достоверной информацией. Одной из возможных реализаций такой интегральной платформы стала система сопровождения данных IMAN (Information Manager), которая аккумулировала в себе наиболее прогрессивные идеи, пришедшие из промышленности и науки. Сегодня IMAN - это модульная система, которая предлагается пользователям в виде готового решения, инструментальных средств или ряда приложений.
Основы системы IMAN
IMAN является объектно-ориентированной аппаратно - независимой системой сопровождения данных, организованных в соответствии со стандартом ISO/STEP 10303. Она обеспечивает создание, использование и управление данными на протяжении всего жизненного цикла изделия и пригодна для использования как в рабочей группе, так и в компании в целом. IMAN реализована на основе объектно-ориентированного подхода, имеет интерфейс пользователя, построенный на парадигме рабочего пространства-Workspace. На нижнем уровне размещается реляционная база данных Oracle (Рис. 1).
Рисунок 1.
Структура системы IMAN.
IMAN состоит из нескольких функциональных модулей, которые могут внедряться последовательно. Встроенные средства программирования позволяют настраивать систему на конкретные применения и использование собственных типов данных. IMAN разрабатывалась таким образом, чтобы обеспечить возможность интеграции всего парка компьютеров и программного обеспечения, обычно используемого сегодня компаниями. Она поддерживает стандарт Motif, поддерживает протокол TCP/IP, работает на различном спектре аппаратных средств от ПК до суперсерверов под управлением ОС UNIX, DOS, Open VMS и NT.
Рабочее пространство
Пользовательская среда организована по принципу рабочего стола "Workspace", через который осуществляется доступ к объектам, управляемым системой. Место хранения данных - папка (Folder), в которой хранятся не сами данные, а только ссылки на них, что обеспечивает удобный и безопасный способ организации данных (Рис. 2).
Рисунок 2.
Организация хранения данных.
Использование ссылок позволяет легко оперировать данными путем создания соответствующих указателей на информацию из любой папки, пересылки папок - сообщений другим пользователям. Это не приводит к безконтрольному размножению данных - все ссылки адресуются на один и тот же набор данных, контролируемый системой. Каждый пользователь волен удалить ссылку на данные из любой своей папки, это безопасно, так как удаляется только ссылка, но не сами данные. Более того, данные не могут быть удалены из системы до тех пор, пока на них существует ссылка - данные представляют для кого-либо определенный интерес.
Управление процессом создания, изменения и использования данных организовано по принципу "выбери и выполни". При выборе того или иного объекта предлагается список возможных действий, определяемый типом и текущим состоянием выбранного объекта, а также ролевых функций, установленных для пользователя. Например команда открытия для объекта, содержащего геометрическую модель, созданную в системе CAD, приведет к запуску соответствующей CAD системы с автоматической загрузкой выбранной модели конструирования. Если пользователь является руководителем проекта, то та же самая команда запустит программу просмотра сборочного чертежа. Пользователь работает в рабочем пространстве, используя родной ему графический интерфейс, для которого могут быть выполнены любые специфичные настройки. Развитые функции поиска позволяют искать объекты по многим критериям одновременно, а очень полезная команда "Где используется" помогает найти все ссылки на интересуемый объект.
Встроенная электронная почта основана на том же принципе ссылок, что и папки - для сообщения создается конверт, в него "вкладываются" ссылки на данные и происходит пересылка. Заглянув в свой почтовый ящик, пользователь видит в нем конверт, открывает его как папку и получает доступ к нужным данным. Так как снова посылаются не сами объекты, а только ссылки на них, то система сохраняет полный контроль над данными без создания избыточных копий информации.
Однако механизм доступа к информации через ссылки создает потенциальную опасность одновременного изменения данных несколькими пользователями. Чтобы этого не происходило, система автоматически блокирует данные от модификации другими пользователями, в случае использования приложений, потенциально способных внести изменения. Процедура блокировки может быть выполнена и непосредственно из рабочего пространства. Гибким механизмом защиты данных от несанкционированного доступа является также специальный "лист разрешений", ассоциированный с объектом, который позволяет точно установить привилегии на групповом и индивидуальном уровне для каждого отдельного документа.
Специальные функции и утилиты экспорта/импорта данных отвечают за процесс ввода информации под контроль системы - они могут быть особенно полезны на стадии внедрения системы, когда под ее управление нужно перевести большой объем уже накопленной информации.
Функции системного администрирования имеют графический интерфейс для регистрации персональных кадров, пользователей и тематических групп. Система использует распределенное хранение данных на томах (vault) с автоматическим переключением на самый быстрый в текущий момент метод сетевого доступа к тому (NFS, FTP и т.п.). Трехуровневая схема резервного копирования дает дополнительные преимущества с точки зрения использования ресурсов и надежности хранения данных. Средства архивации позволяют переносить данные из основных томов хранения на архивные тома, которые могут быть как дисками, так и лентами.
Управление структурой изделия
Фундаментальным объектом системы, используемым для построения структуры изделия, является компонент (Item), который, с точки зрения формального определения, является элементом, интерпретируемым системой при построении любой иерархии как единое целое. Компонент в IMAN наделен свойствами, способствующими его эффективному использованию при создании и управлении конфигурацией изделия (Рис. 3).
Рисунок 3.
Взаимодействие компонентов в IMAN.
Компонент содержит независимые версии, каждая из которых располагает своим собственным набором данных. На логическом уровне версия компонента имеет структуру описания входящих в него деталей и узлов, или, иначе говоря, сборочную спецификацию и конфигурационные правила, которые определяют использование самого компонента в сборках более высокого уровня. Важным атрибутом версии компонента является его статус - признак, определяющий текущее состояние компонента и связанной с ним информации. Например, статус "Спроектирован", означает завершение конструкторских работ, статус "Рабочая документация" - создание рабочих чертежей и т.п. На уровне данных информация, ассоциированная с версией компонента, разделяется на технические требования - данные, общие для всех версий, данные описывающие компонент (геометрическая модель, программа для станков с ЧПУ) и данные, подтверждающие работоспособность компонента. Один из главных принципов логики работы системы IMAN - использование для управления данными спецификации изделия, отражающие иерархическую структуру, входящих в него компонентов. Спецификация изделия в IMAN построена в соответствии со стандартом STEP Part 44 ( "Интегральные ресурсы: Конфигурация продукта"). IMAN поддерживает логические связи между изделием и входящими в него отдельными компонентами, агрегатами или узлами. Такая структура является базой, обеспечивающей использование информации об изделии на протяжении всего его жизненного цикла.
Модуль PSM (Product Structure Manager) обеспечивает все функции, необходимые для создания и управления спецификацией. Работа со сборкой осуществляется при помощи простых команд типа "Вырежи/Скопируй/Вставь", причем если создается элемент спецификации, для которого в базе данных системы еще отсутствует объект типа "Компонент", то такой объект и первая его версия создаются автоматически. Все компоненты, используемые в спецификации проходят обязательную регистрацию в системе, а все манипуляции с ними находятся под постоянным контролем.
Общая спецификация изделия отражает его логическую структуру и строится в терминах компонентов. Она содержит некоторую избыточность, связанную с возможностью альтернативного применения готовых изделий от разных поставщиков, использования дополнительных компонентов, временных фреймов для подключения отдельных узлов и возможных вариантов изготовления (экспортный вариант, северный вариант и т.п.). Например, полная спецификация на автомобиль должна содержать информацию о всех возможных вариантах его комплектации различными двигателями, вспомогательном электронном оборудовании, дополнительных аксессуарах, необходимых, например, для сборки машин, отправляемых в страны с жарким климатом.
Переход к спецификации конкретного изделия или конфигурирование предусматривает использование правил выбора версии компонента по статусу, альтернативных правил использования взаимозаменяемых компонентов, вариантных правил типа "если выбран двигатель объемом 1.6 литра, то используется бензонасос марки XXX", и правил связанных с повременным календарным планированием использования компонентов. Такое разнообразие методов конфигурирования необходимо для работы с реальными спецификациями сложных технических изделий на всем протяжении их жизненного цикла.
Спецификация изделия содержит полный набор компонентов и отражает логическую иерархическую связь между ними. Если набор компонентов входящих в определенное изделие постоянен, то их иерархия отражает интересы конкретной прикладной задачи, использующей спецификацию. IMAN имеет уникальную возможность создавать различные "виды" одной и той же спецификации. Все виды состоят из одного набора компонентов, определенных правилами конфигурирования, но имеют свою логику построения (порядок сборки, разделение на изготовляемые и покупные и т.п.). Специальный тип вида, который называется функциональной спецификацией вообще не заботится о правильном подсчете количества компонентов, а отражает только их функциональную взаимосвязь. В таком виде спецификация аккумулятор автомобиля, например, может повториться много раз, в разных ветвях спецификации, так как аккумулятор является источником питания для многих функциональных систем.
Моделирование процессов компании
Модуль IMAN Workflow предлагает средства для создания механизма контроля за всеми процессами разработки изделия, протекающими в компании. Можно описать любую типовую процедуру, скажем типовой цикл проектирования, испытания, и технологической подготовки производства. Процедура будет содержать любое количество шагов, которые могут выполнятся как последовательно, так и одновременно, что важно для описания процедур параллельного инжиниринга. На каждом шаге определяются роли исполнителей (конструктор, технолог, контролер и т.п.), их количество и необходимое число подписей, подтверждающих факт окончания этапа. По завершению или началу любого шага работ могут быть запрограммированы стандартные действия: рассылка извещений, архивация - практически может быть запрограммирована любая функция. Пользователи на каждом шаге процедуры могут получить привилегии вернуть работу на предыдущие этапы или пропустить следующий шаг. Гибкость процедуры позволяет описать с ее помощью любые типовые процессы, используемые в компании. Конечной целью выполнения процедуры является изменение статуса компонента, подтверждающего определенный уровень готовности. Например, после прохождения типовой процедуры проектирования компонент получит статус "Спроектирован" и этот статус можно будет использовать в конфигурационных правилах.
Запуская для выбранного компонента типовую процедуру и назначая конкретных исполнителей по ее отдельным шагам, пользователь создает в системе задачу. Каждая задача находится под контролем и завершается после того, как будут выполнены все шаги, определенные в типовой процедуре. Все пользователи, связанные с задачей, будут иметь в своем окне текущих заданий "In box" информацию о задачах, которые они должны выполнить - своеобразный план на день. После выполнения шага работ исполнитель ставит свою электронную подпись, и работа передается на следующий шаг. Руководство получает в свои руки инструмент, с помощью которого можно следить за всеми процессами в компании.
Специальный модуль управления изменениями содержит типовую процедуру внесения изменений, которая предусматривает внесение предложения на изменение, анализ возможных последствий, принятие решения о составе выполнимых работ, назначение ответственных лиц и запуска нужных типовых процедур.
Прикладные решения на базе IMAN
Система IMAN берет под свой контроль данные, с которыми работают любые прикладные программы. Можно использовать два уровня интеграции. Первый уровень требует от системы поиска необходимых данных и запуска прикладной программы с предоставлением ей нужной информации. По окончанию сеанса работы с прикладной программой данные возвращаются под контроль IMAN. Такой сценарий не требует от IMAN доступа к внутренней структуре файла данных прикладной программы - с точки зрения системы это единый блок информации.
Второй уровень интеграции требует доступа к внутренним атрибутам файла и дает возможность синхронизировать хранящуюся в нем информацию с объектами базы данных IMAN. Пример такого подхода - синхронизация процесса создания сборок в модуле IMAN/PSM (Product Structure Manager) и в системе UNIGRAPHICS. Такая интеграция уже требует наличие средств доступа к базе данных на уровне процедур языков программирования (обычно C++). Для доступа к базе данных IMAN используется процедурный интерфейс ITK (Integration Tool Kit).
Кроме средств интеграции первого и второго уровня EDS предлагает и ряд готовых решений.
UG/Manager. Учитывая, что система UNIGRAPHICS принадлежит классу программ CAD/CAM/CAE и разработана так же в компании EDS то естественно на рынке предлагается готовое решение по интеграции IMAN / UNIGRAPHICS. Модуль, отвечающий за интеграцию с системой PDM IMAN называется UG/Manager. Пользователь UNIGRAPHICS получает доступ к рабочему пространству IMAN во время выполнения операции сохранения данных. Спецификация сборочной модели может создаваться как с помощью функций UNIGRAPHICS, так и с использованием PSM IMAN. Во обоих случаях система поддерживает их полное соответствие. Можно открыть сборку в IMAN, выбрать желаемые компоненты и загрузиться с ними в среду UNIGRAPHICS. Интеграция между IMAN и UNIGRAPHICS удовлетворяет 4 и 5 уровню интеграции по классификации CIM Data - это последние уровни интеграции требующие синхронизации создания спецификации и возможности навигации по сборочной модели.
IMAN PC/X IMAN MAC/X. Эти модули обеспечивают возможность использования системы IMAN всеми подразделениями компании, работающими на ПК. Построенные по архитектуре клиент-сервер, модули предоставляют доступ ко всей информационной базе и функциям системы IMAN, размещаемым на UNIX рабочих станций. Такая возможность открывает реальные перспективы ввести под контроль IMAN весь объем проектной документации, создаваемой в компании, вне зависимости от типов компьютеров и прикладных программ, используемых в различных подразделениях.
IMAN Image Service - специальный набор программных средств, используемых для поддержки растровых изображений. Он помогает внести под контроль системы старые данные, чертежи, изображения изделий и т.п. Растровые данные могут быть ассоциированы с аудио и видео информацией и могут выступать как самостоятельные компоненты IMAN либо быть ассоциированы с другими объектами. В пакет включены специальные средства, которые дают возможность просматривать чертежи, созданные в CAD системе и вносить в них замечания в режиме красной строки. Для доступа к графической информации система поддерживает все основные стандарты обмена графическими данными: CGM, IGES, DXF, TIFF и GIF.
Интеграция с АСУП. Пользователи такой системы как IMAN заинтересованы в применении накопленных в ней данных в системах планирования ресурсов и производственных процессов. Если рассматривать порядок взаимодействия этих систем, то PDM системы доминируют в инженерной области, а системы АСУ в области производства. Спецификация изделия является основной входной информацией для систем АСУ и порождается на стадии использования PDM системы.
Современные условия постоянно требуют уменьшения цикла проектирования новых изделий, что предполагает наличие одновременного доступа к информации со стороны инженерных и производственных служб. Для того, чтобы интегрировать процессы проектирования и производства, спецификации, используемые на обоих стадиях создания изделия, должны быть синхронизированы. Примером такой интеграции является модуль IMAN-SAP, разработанный для связи с одной из популярной на западе MRP системы. Следует подчеркнуть, что создание этого приложения было выполнено в ответ на требования конкретного заказчика, что демонстрирует эффективность открытой архитектуры IMAN и программных средств IMAN ITK.
Заключение
На индивидуальном уровне IMAN дает возможность пользователю организовать информацию удобным способом. Упрощается поиск информации для повторного использования, построение и управление спецификацией изделия. Рабочее пространство IMAN предоставляет пользователю удобный интерфейс доступа к любой информации вне зависимости от того, с каким приложением он работает. Список текущих заданий позволяет оптимально организовать работу конструктора и проектировщика, а встроенная электронная почта облегчает процесс общения с коллегами.
На уровне рабочей группы система обеспечивает реальный процесс параллельной работы, контроль за ходом выполнения проекта, гибкое управление привилегиями доступа. Создается среда, в которой каждый член группы имеет доступ ко всей нужной ему информации и может быть уверен в ее достоверности и актуальности.
На уровне производства использование системы дает возможность получать нужную спецификацию с учетом выбранных конфигурационных правил, иметь общую спецификацию для проектирования и управления производством, инициировать процедуру внесения изменений и получать быстрый доступ к любой проектной информации.
На уровне компании внедрение системы IMAN дает возможность создать полное интегрированное описание продукта и перейти к внедрению технологии CAPE, обеспечивающей сокращение сроков проектирования, снижение расходов и повышению качества продукции. В российской промышленности пионерами освоения PDM систем, как это было и ранее при освоении САПР, выступают сегодня авиационные предприятия. Принимая во внимание сложный технический характер их изделий, такой шаг просто необходим. Система IMAN работает на Казанском вертолетном заводе, авиационных заводах в Комсомольске-на-Амуре и Иркутске, установлена в ОКБ им. П.О.Сухого. Возможность установки IMAN рассматривается на заводе Автоваз.
Литература
[1]. Н. Дубова, Системы управления производственной информацией. Открытые Системы, 3, 1996
