Использование информационных технологий для обеспечения управления производством на основе CALS-технологий

Излагаются основные идеи CALSтехнологий, описываются этапы реализации CALS-технологии, приводится концептуальная модель CALS.

Отмечается, что реализация CALS технологии позволяет предпринимателям и менеджерам увеличить производительность труда своих сотрудников, сократить временные и материальные затраты и повысить качество производимой продукции. 

В свете реализации Стратегии «Казахстан-2050» информатизация общества выступает решающим фактором ускорения развития экономики, основанной на знаниях. Это означает, что все большая часть производства базируется на использовании идей, а не на материальных объектах, т.е. дематериализуется. В производстве высокотехнологичной продукции доля информационно интеллектуальной составляющей может достигать 90% и более. По прогнозным оценкам, благодаря интенсивному развитию средств информатики и широкого внедрения новых информационных технологий почти 90% населения стран, вступивших в стадию Информационного Общества, будет занято в информационно-технологической сфере и только около 10% в материально-вещественной сфере (т.е. в индустрии и в сельском хозяйстве) [1].

Таким образом, именно переход от материальных товаров к интенсивному росту доли невещественных продуктов является принципиальной особенностью информационной (сетевой) экономики. Причем в ее формировании важнейшую роль играет развитие информационных технологий (ИТ) обеспечения адаптивного развития производственных систем и реализации «гибкого производства». Концепция «гибкого производства» при ее реализации позволяет объединить производственные мощности военного и гражданского секторов промышленности в целях обеспечения оперативной перестройки производства как вооружений, так и коммерческой продукции с учетом динамики изменения ожидаемого спроса.

В общем случае реализация «гибкого производства» предполагает создание интегрированного комплекса информационных технологий обеспечения «гибкого производства». Данный комплекс в общем случае включает: средства автоматизированного проектирования (CAD); средства автоматизированных инженерных разработок (САЕ); средства обмена информационными данными о продукции (групповая технология GP); автоматизированное планирование технологического процесса (САРР); автоматизированную систему управления предприятием (типа SAP R/3), автоматизированные системы поддержки принятия решений (GPPR), автоматизированной системы управления жизненным циклом изделия (GALS-технология). Указанные системы при их функциональном соединении позволяют образовать единый технологический комплекс информационного моделирования сложных объектов развития информационной экономики с использованием перспективных средств «искусственного» и «коллективного» интеллекта [1].

Система CALS (Continuous Acquisition and Life – cycle Support, т.е. непрерывный сбор информации и поддержка жизненного цикла) была разработана Министерством обороны США и внедряется с 1988 г. В системе CALS предусмотрен комплекс стандартов автоматизированного обмена данными между заказчиком, размещающим государственный контракт на разработку и производство военной техники, поставщиками комплектующих изделий и сырья, а также ведомствами, изготовляющими и эксплуатирующими военную технику (военно-воздушную технику – ВВТ). Поэтому в последние годы по опыту передовых зарубежных фирм кардинальным средством повышения конкурентоспособности наукоемкой продукции, в первую очередь ВВТ, является применение CALS-технологий. Сегодня практически во всех развитых странах разработаны и реализуются национальные программы по развитию CALS-технологий. В странах ЕС и НАТО выполняется более десяти совместных широкомасштабных программ по разработке и реализации интегрированных информационных технологий производства наукоемкой продукции, в первую очередь военной техники [2].

Результатом успешного внедрения CALS-технологий на ведущих западных фирмах является введение в странах НАТО требования по применению указанных технологий в процессах их разработки, производства, эксплуатации и утилизации в качестве обязательного условия получения заказа на разработку новейших видов ВВТ.

В последнее время принципы, положенные в основу CALS, стали использоваться в гражданском секторе экономики ряда стран, в том числе Казахстана. Дело в том, что отечественным предприятием, претендующим на получение сертификата на систему качества, в первую очередь приходится решать задачи, связанные с информационным обеспечением качества выпускаемой продукции на всех этапах ее жизненного цикла, которые можно решить только на основе применения методологии анализа процессов, предусмотренной международными стандартами IDEF01, путем разработки типовой электронной модели обеспечения качества продукции с применением передовых информационных технологий. При этом комплекс программных средств должен, с одной стороны, определяться требованиями стандартов CALS, а с другой, ИСО-9000, ИСО-14000.

Обобщение зарубежного опыта, а также изучение основных направлений развития CALS-технологий в промышленности Казахстана, особенно на предприятиях горнометаллургической отрасли (АО «Алюминий Казахстана Соколовско-Сарбайское горнообогатительное производственное объединение, Донской ГОК, АО «Феррохром», АО «Ульбинский металлургический завод», Жайремский ГОК и др.) показывают, что это не просто технология. CALS-технология – это новая система взглядов на проблему автоматизации проектирования и сопровождения всех этапов жизненного цикла изделия, возникшая в связи с тем, что совместимость как по вертикали, так и по горизонтали стала жизненно необходима для многих систем.

Жесткая конкуренция на рынках выявила следующие острые проблемы [3]:

• критичность времени, требующегося для создания изделия и организации его производства;
• необходимость повышения качества процессов проектирования и производства;
• конкуренция на рынке эксплуатационного обслуживания;
• необходимость снижения прямых затрат (капитальные затраты, оплата труда в производстве, в других подразделениях и т.д.). Основным средством в разрешении этих проблем служат информационные технологии: компании нуждаются в постоянном и эффективном обмене информацией с партнерами, заказчиками и поставщиками во всем мире; компании должны быть уверены, что их информационные процессы являются совместимыми, а обмены информацией – точными и своевременными.

Основой такой уверенности может быть последовательное и неукоснительное следование согласованным стандартам всеми партнерами. Поэтому в конце 80-х годов прошлого столетия и началась планомерная разработка новой концепции, ставшей известной как CALS. В настоящее время реальностью становится то, что подавляющая часть экономических субъектов развитых стран мира уже направляет свою деятельность на развитие процессно-ориентированного управления всем циклом создания, эксплуатации своей продукции. Электронная поддержка процессов разработки изделия, его производства, сбыта, эксплуатации, сервисного обслуживания, модернизации и в конечном итоге утилизации должна осуществляться на основе системного подхода. Такой подход предусматривается как раз активно развивающейся концепцией использования CALS-технологий (рис. 1).

Реализацию CALS-технологии по этапам отражает рис. 2. Как видно из рис. 2 а, на основе масштабного обследования и анализа в системе оформляется и документируется поток бумажной информации. При этом обеспечивается закрепление функций, прав и ответственности работников по отношению к каждой единице информации во всех документах, а также совместимость данных, документов и т.д. по всем показателям.

После этого формируется электронная версия информационных потоков, где также обеспечиваются все требования совместимости – информационные, структурные, технологические и т.д. (рис. 2 б). Затем создается система с интегрированными данными совместного предприятия (рис. 2 в).

Рис. 2. Этапы реализации CALS-технологии: а – исходное состояние; б – формирование информационного потока; в – формирование среды и технологии совместного использования данных.

Реализация CALS позволяет предпринимателям и менеджерам увеличить производительность труда своих сотрудников, сократить временные и материальные затраты и повысить качество. Это обеспечивается за счет общего совершенствования операций с информацией на всех стадиях жизненного цикла продукции: обработки, использования, пересмотра и добавления новой информации, анализа результатов работы, корректировок, просмотра и утверждения документов, распространения информации, анализа причин возникновения ошибок и т.д.

Поэтому на любом предприятии CALS даст эффект, как минимум, хотя бы благодаря тому, что среда создается один раз, а используется многократно и к тому же более быстро и адекватно реагирует на изменения окружения, в котором предприятие существует.

Она опирается на систему международных стандартов ISO и входит в них. В стандарте ISO 9004 введено понятие «жизненный цикл изделия», которое рассматривается в качестве основы для построения системы сопровождения [3]. Отсюда основное содержание концепции CALS, принципиально отличающее ее от других, составляют инвариантные понятия, которые реализуются (полностью или частично) в течение жизненного цикла (ЖЦ) изделия (рис. 3).

Рис. 3. Концептуальная модель CALS

Эти инвариантные понятия условно делятся на три группы [2]:

• базовые принципы CALS;
• базовые управленческие технологии;
• базовые технологии управления данными. 

І. Базовые принципы:

• системная информационная поддержка ЖЦ изделия на основе использования интегрированной информационной среды (ИИС), обеспечивающая минимизацию затрат в ходе ЖЦ;
• информационная интеграция за счет стандартизации информационного описания объектов управления;

• разделение программ и данных на основе стандартизации структур данных и интерфейсов доступе к ним, ориентация на готовые коммерческие программно-технические решения (Commercial Of The Shelf – COTS), соответствующие требованиям стандартов;
• безбумажное представление информации, использование электронно-цифровой подписи;
• параллельный инжиниринг (Concurrent Engineering);
• непрерывное совершенствование бизнес-процессов или реинжиниринг бизнеспроцессов (Business Processes Reengineering).

ІІ. Базовые управленческие технологии, инвариантные по отношению к объекту (продукции):

• управление проектами и заданиями (Project Management/Workflow Management);
• управление ресурсами (Manufacturing Resource Planning);
• управление качеством (Quality Management);
• интегрированная логистическая поддержка (Integrated Logistic Support). 

ІІІ. К числу третьих относятся базовые технологии управления данными об изделии, процессах, ресурсах и среде.

Анализ информационных материалов, как опубликованных в традиционной печати, так и в сети Интернет, позволяет выделить конкретные факторы, непосредственно влияющие на экономические показатели производства, применяющего CALS-технологии:

• сокращение затрат и трудоемкости процессов технической подготовки и освоения производства новых изделий;
• сокращение календарных сроков вывода новых конкурентоспособных изделий на рынок;
• сокращение доли брака и затрат, связанных с внесением изменений в конструкцию;
• увеличение объемов продаж изделий, снабженных электронной технической документацией (в частности, эксплуатационной), в соответствии с требованиями международных стандартов;
• сокращение затрат на эксплуатацию, обслуживание и ремонты изделий («затрат на владение»), которые для сложной наукоемкой продукции подчас равны или превышают затраты на ее закупку.

В работе [2] приведены некоторые количественные оценки эффективности внедрения CALS в промышленности США:

• прямое сокращение затрат на проектирование – от 10 до 30%;
• сокращение времени вывода новых изделий на рынок – от 25 до 75%;
• сокращение доли брака и объема конструктивных изменений – от 23 до 73%;
• сокращение затрат на подготовку технической документации – до 40%;
• сокращение затрат на разработку эксплуатационной документации – до 30%;
• сокращение времени разработки изделий – от 40 до 60%.

По зарубежным данным потери, связанные с несовершенством информационного взаимодействия с поставщиками, только в автомобильной промышленности США оцениваются в сумме порядка 1 млрд. долларов в год. Аналогичные потери имеют место и в других отраслях промышленности.

В ряде статей [4,5,6] приводятся впечатляющие примеры построения комплексных систем на основе CALS-технологии из мировой практики. Анализ многочисленных данных показывает, что в связи с большими объемами ожидаемой экономии и дополнительных прибылей в эту сферу привлекаются значительные инвестиции, измеряемые миллиардами долларов. Так, инвестиции правительства США в сферу CALS-технологий составляют 1 млрд. долларов в год. Средние затраты на один проект, посвященный решению локальной задачи в области CALS-технологий (например, разработка стандарта или программы), составляют 1,2-1,5 млн. долларов при среднем сроке выполнения от 2 до 4 лет.

Эти цифры свидетельствуют о том, какое значение придают на Западе проблематике, связанной с CALS-технологиями.

ЛИТЕРАТУРА

1. Лазарев И.А., Хижа Г.С., Лазарев К.И. Новая информационная экономика и сетевые механизмы развития. – М.: Издательскоторговая корпорация «Дашков и К0, 2006. – С.240.
2. Фатхутдинов Р.А. Управление конкурентоспособностью организации: Учебное пособие. – М.: Издательство Эксмо, 2004. – С.544.
3. Костров А.В. Основы информационного менеджмента: Учебное пособие. – М.: Финансы и статистика, 2001. – С.336.
4. Дмитров В.И., Макаренков Ю.М. CALS-стандарты // Автоматизация проектирования. – 1997. №2. – С. 16-23.
5. Дмитров В.И., Макаренков Ю.М. CALS-стандарты // Автоматизация проектирования. – 1997. №3. – С. 31-39.
6. Дмитров В.И., Макаренков Ю.М. CALS-стандарты // Автоматизация проектирования. – 1997. №4. – С. 31-35.