Интегрированная система поддержки жизненного цикла

Выбор систем автоматизированного проектирования и их конфигураций в условиях дефицита средств — весьма нетривиальная задача. Формальное или, наоборот, слишком личностное отношение на этапе выбора приводит к потерям средств и значительной временной задержке достижения целей. В статье рассматривается возможный подход к построению интегрированной системы на базе одной из САПР среднего уровня.

Как показывает опыт, нет ни одного заказчика, потребности которого — в том числе и подкрепленные финансовыми ресурсами ограничивались бы приобретением только графического редактора. Такую тенденцию проявляют все группы потребителей, независимо от степени использования ими средств автоматизированного проектирования. Распространенной — и благоприятной для бизнеса — является ситуация, когда изменение идеологии в сфере автоматизации совпадает с объективной потребностью перехода от чертежных систем к трехмерным твердотельным и гибридным параметрическим моделировщикам. При этом запросы заказчика к степени «интегрированности» и «полноты» решения даже для средних производств зачастую превосходят необходимые потребности и, несмотря на усилия разработчиков, часто находятся на грани возможностей надежных отчуждаемых продуктов.

Попытка охватить весь жизненный цикл изделия предпринята на сегодняшний день многими отечественными и зарубежными разработчиками. Явно выражены две тенденции: автоматизация «от функции» (на базе собственно инженерных компонентов САПР) и автоматизация от соответствующей системы PDM (product data management). Оба направления зачастую конкурируют, поскольку проблема интеграции самостоятельной PDM с имеющимися или предполагаемыми к внедрению прикладными системами весьма нетривиальна. Такой путь не порождает энтузиазма на уровне исполнителей, да и у руководства среднего звена не всегда находит сторонников. Причина — продолжительный «нулевой» цикл, отвлечение части персонала на решение задач, весьма далеких от текущих и среднесрочных вопросов. Естественным является также опасение, что реализация декларируемых преимуществ касающихся, как правило, весьма далеких перспектив, в конце концов, останется на уровне «внедрения», характерного для систем АСУП 10-15-летней давности. Сегодня оказывается, что только содержание и поддержка таких АСУП требовали штатов, сопоставимых с числом работников основного производства, и, соответственно, вносили весомый вклад в характерные для того времени 500 — 800% накладных расходов. Современная универсальная PDM-система — заведомо недешевый продукт, комплектуемый к тому же соответствующей лицензионной СУБД. Прибавьте затраты на содержание персонала «актуальных» профессий, весьма актуальных в регионах, и аргументы налицо.

Существенно более реалистичным на фоне дефицита финансовых ресурсов является вариант, когда инженерные решения первичны. Эта позиция тем более аргументирована, поскольку проекты уже есть, и менять графическую среду и, тем более «образ жизни», ради неочевидных перспектив весьма рискованно. Поэтому наиболее характерным является внедрение интегрированных систем на фоне имеющейся ситуации, приспосабливаясь к ней, не прерывая производственного процесса. Здесь возможны варианты.

Первый — графическая система с интегрированными модулями для поддержки жизненного цикла, которые разрабатываются тем же производителем, что и базовый продукт, или же поставляются под общей торговой маркой: Dassault Systemes, Unifraphics Solutions, PTC, «Toп Системы», «Аскон», НИЦ АСК. Достоинства импортных продуктов, с точки зрения отечественного потребителя, обычно ассоциируются с немалой ценой, отсутствием локализованных версий и русскоязычной документации, и, в конце концов, фундаментальными различиями в «менталитете». Кроме того, в ходе принятия решения о выборе базы для построения интегрированной системы необходим анализ стабильно работающих у отечественных заказчиков аналогов. Число их в России ограничивается единицами и далеко не все попытки внедрения, указываемые производителем в success story можно назвать удачными. Отечественные продукты свободны от этих проблем, но в них ощущается ориентация на «родную» графическую систему, что особенно проявляется при эксплуатации системы в гетерогенных средах. Кроме этого, по крайней мере сейчас, в этих системах многие аспекты проектирования, изготовления и сопровождения изделий моделируются поверхностно или отсутствуют.

Второй вариант предполагает построение интегрированной среды на базе «системообразующего» графического продукта, обладающего достаточной собственной универсальностью и развитыми интерфейсными возможностями. Одной из таких известных нам САПР является SolidWorks. Даже в базовой поставке — это больше, чем параметрический редактор, а принятая в системе концепция открытости, предполагающая интеграцию с ведущими производителями программного обеспечения из ряда отраслей делает ее устойчивым «скелетом» для построения функционально и организационно-ориентированных сред. Важным элементом такой интеграции является существование и, в некотором смысле, поддержка альтернативных конфигураций, что гарантирует возможность нахождения вполне приемлемых решений в реальных производственных ситуациях.

В таблице 1 приведена принципиальная схема применимости SolidWorks и приложений на всех этапах жизненного цикла изделия (см. терминологический словарь по CALS-технологиям, РД-1-000-99, www.cals.ru).

Заметим, что наличествует программное обеспечение, реализующее библиотеки деталей, менеджеры ведения проекта, расчетные модули.

В каждую группу могут входить приложения, имеющие сходное назначение, но отличающиеся по способу реализации, полноте функциональных возможностей, цене и т.д. Например, в группу «Численные методы анализа» вошли конечно-элементные и разностные модули для решения задач прочности, устойчивости, колебаний, моделирования литьевых процессов, аэрогидродинамики, теплового расчета, электромагнетизма, оптимального проектирования и т.д. К группе «Листовой металл» относятся приложения для получения разверток, решения задачи оптимального раскроя, генерации управляющих программ.

Поскольку номенклатура решений весьма широка, постоянно изменяется и дополняется, то я ограничусь лишь перечислением пакетов, апробированных нашей компанией или знакомым нам по достоверной информации, свидетельствующей о достаточной универсальности и надежности решения.

Следует отметить, что значительная часть приложений — это не «усеченные» модификации популярных программных продуктов, а самостоятельные продукты, использующие преимущества параметрического твердотельного и поверхностного моделирования. В частности, задача оптимального проектирования, ранее считавшаяся весьма экзотической и реализованная в специальных модулях «тяжелых» САПР, в связке с параметрической системой стала атрибутом настольных систем, где она входит в стандартную поставку, или отгружается дополнительно за незначительную доплату. Аналогична ситуация с процедурами построения разверток — благодаря «параметрической» идеологии, данный модуль включен в «стандартный» вариант SolidWorks и его возможности позволяют строить развертки призматических и круговых тонкостенных элементов с учетом параметров материала.

При создании интегрированной системы по описанной технологии, возникает проблема экспорта данных или интеграции с имеющимися графическими и расчетными программами. Задача решается двояко. Некоторые приложения (в частности, большинство «управленческих») имеют развитые интерфейсные возможности. Доступ к другим может осуществляться через SolidWorks, имеющий средства обмена для многих популярных графических форматов.

Рис. 1. Пример конструкции, реализованной в SolidWorks

На рисунке 1 приведен пример конструкции, разработанной посредством SolidWorks. Модель на 100% параметризована, имеет 4280 компонентов, из которых оригинальных — 327, сопряжений — 428. Возможен произвольный доступ к элементам всех уровней: сборка ; узел ; деталь ; элемент детали, а также к топологической информации о геометрических и кинематических взаимосвязях для любого объекта или их совокупности. При использовании интегрированных приложений соответствующие данные помещаются в файлы сборок, что дает возможность оперативно получать все данные об изделии на этапах проектирования, изготовления, поставки и сопровождения.

Описанная технология построения интегрированной системы позволяет подобрать нужную конфигурацию программно-аппаратных средств применительно к разнообразным и меняющимся потребностям, осуществлять процесс построения системы поэтапно, не прерывая производственного процесса, исходя как из функциональных критериев, так и финансовых ресурсов заказчика.

Андрей Алямовский (catia@dol.ru) — сотрудник компании «СиКоP» (Москва)