Calls – современные технологии управления жизненным циклом проекта

Проектом принято называть совокупность действий, направленных на достижение поставленной производственной или коммерческой цели и связанных с использованием ресурсов различного типа. Технология управления проектами не зависит от содержания проектов, что позволяет рассматривать ее как базовую (инвариантную). Специальный термин Ргоject Маnagement (РМ) обозначает класс управленческих задач, связанных с планированием, организацией и управлением действиями, направленными на достижение поставленных целей при заданных ограничениях на использование ресурсов.

Типовыми задачами РМ являются:

Действия, приводящие к выполнению проекта, потребность в которых выявляется в ходе планирования, могут быть типовыми бизнес-процессами (закупка комплектующих, разработка документации, производство). Такие бизнес-процессы часто выполняются по формальным схемам (моделям) [IDEF/0/3]. Исполнители (организации или сотрудники), действуя в соответствии с заданной технологией (моделью процесса), получают и выполняют задания, соответствующие структурным элементам бизнес-процесса (операциям). Автоматизация управления потоком таких заданий — функция технологии «workflow» (дословно с английского — «поток работ»).

Особую роль в их реализации сыграли и продолжают играть информационные технологии, развитие которых можно охарактеризовать таблицей 1.

Таблица 1

Эволюция информационных технологий

В итоге информация стала основным товаром.

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

Под изделием (конечным) понимается комбинация материалов, предметов, программных и иных компонентов, готовых к использованию по назначению. Компоненты конечного изделия тоже являются изделиями. Данные об изделии составляют основной объем информации в ИИС. Международные стандарты ИСО 10303 и ИСО 15384 регламентируют технологию представления данных об изделии и его компонентах на стадии проектирования и подготовки производства, стандарты ИЛП [DEF STAN 0060] — представление данных об изделии в контексте обеспечения эффективной эксплуатации, стандарты серии ИСО 9000 рассматривают данные о качестве изделий.

Одним из ключевых понятий в проектировании является ресурс — совокупность материальных, финансовых, интеллектуальных или иных ценностей, используемых и расходуемых в ходе деятельности, связанной с разработкой, проектированием, производством или эксплуатацией изделия. Некоторые классификационные характеристики ресурсов приведены в таблице 2.

Таблица 2

Классификационные характеристики ресурсов

Между ресурсами могут существовать отношения заменяемости, когда один ресурс может заменить другой, и взаимозаменяемости, когда ресурсы могут заменять друг друга. Ресурсы могут быть простыми и составными и соответственно образовывать иерархические структуры.

Структуры данных, описывающих ресурсы различного типа, регламентируются стандартом ИСО 15551.

Процесс (бизнес-процесс) — это совокупность последовательно или/и параллельно выполняемых операций, преобразующая материальный или/и информационный потоки в новые потоки с другими свойствами. Бизнес-процесс протекает в соответствии с управляющими директивами, вырабатываемыми на основе целей деятельности. В ходе процесса потребляются финансовые, энергетические, трудовые и материальные ресурсы и выполняются ограничения со стороны других процессов и внешней среды.

Описание процесса может быть представлено как совокупность составляющих процесс операций, необходимых условий и ресурсов, входных и выходных потоков. Совокупность стандартизованных информационных моделей изделия, процессов и ресурсов образует единую интегрированную модель, обеспечивающую информационную поддержку задач, выполняемых в ходе жизненного цикла (ЖЦ).

На каждой стадии ЖЦ требуется свой объем данных, определяемый содержанием решаемых задач. Например, на стадии проектирования и разработки используются данные об изделии, о процессе проектирования, о требуемых организационных и иных ресурсах. Информационная модель технологической подготовки производства трактуется как описание процесса, использующее данные об изделии и технологических ресурсах. Модель производства также может быть представлена как описание процесса, связанного с данными об изделии и потребных материальных, финансовых и иных ресурсах. Частные информационные модели могут быть сформированы для специфических точек зрения («управление качеством» или «обеспечение эффективной эксплуатации»).

У каждого класса данных есть свой набор методов работы, который образует технологический слой программного обеспечения — систему (или комплекс систем) управления данными, учитывающую их семантику, особенности организации и обеспечивающую высокоуровневый интерфейс обмена с прикладными системами.

Под технологией управления данными будем понимать комплекс методов, понятий (объектов), информационных моделей, правил использования, интерфейсов доступа к данным, необходимых и достаточных для работы с данным классом данных при решении различных задач в ходе ЖЦ изделия.

Модели данных (или их части) могут быть представлены с использованием различных технологий (ИСО 10303-11 Ехрress, ИСО 8879 SGML). Они должны быть логически связаны. При преобразовании данных из одной формы в другую объекты информационных моделей должны интерпретироваться однозначно. Один из вариантов такой технологии изложен в стандарте ИСО 18876.

Приведение совместно используемых в ходе ЖЦ данных к единой стандартизованной информационной модели существенно упрощает построение интегрированной информационной системы, поскольку позволяет применять коммерческие прикладные решения для различных задач. Развитие информационных технологий нашло яркое воплощение в идеологии CALS.

Предпосылки создания CALS

В течение многих десятков лет общепринятой формой представления результатов интеллектуальной деятельности людей и инструментом их информационного взаимодействия являлась бумажная документация. Ее созданием были заняты(и заняты по сей день) миллионы инженеров, техников, служащих промышленных предприятий, государственных учреждений. С появлением компьютеров начали создаваться и широко внедрялись для изготовления чертежей, спецификаций, технологической документации разнообразные средства и системы автоматизированного проектирования (САПР); системы автоматизированного управления производством (АСУП), назначенные для создания планов производства и отчетов о его ходе; офисные системы, служащие для подготовки текстовых и табличных документов.

К концу XX века стало ясно, что эти достаточно дорогостоящие средства не оправдывают возлагающихся на них надежд: разумеется, некоторое повышение производительности труда происходит, однако не в тех масштабах, которые прогнозировались. Дело в том, что они не решают проблем информационного обмена между различными участниками жизненного цикла изделия (заказчиками, разработчиками, производителями, эксплуатационниками). При переносе данных из одной автоматизированной системы в другую требуются большие затраты труда и времени для повторной кодировки; перекодировка заодно приводит к многочисленным ошибкам. Оказалось, что разные системы «говорят на разных языках» и плохо понимают друг друга. Более того, выяснилось, что бумажная документация и способы представления информации на ней ограничивают возможности использования современных ИТ. Так, трехмерная модель изделия, создаваемая в современной САПР, вообще не может быть адекватно представлена на бумаге.

С другой стороны, по мере усложнения изделий происходит резкий рост объемов технической документации. Сегодня они измеряются тысячами и десятками тысяч листов, а по некоторым изделиям (например, кораблям) — тоннами. При использовании бумажной документации трудно отыскать необходимые сведения, внести изменения в конструкцию и технологии изготовления изделий. Возникает множество ошибок, на устранение которых затрачивается время. В результате резко снижается эффективность процессов разработки, производства, эксплуатации, обслуживания, ремонта сложных наукоемких изделий. Возникают трудности во взаимодействии заказчиков и производителей при подготовке и реализации контрактов, особенно при поставках сложной техники.

Для преодоления этих трудностей потребовались новые концепции и новые идеи. Базовой стала идея информационной интеграции стадий жизненного цикла продукции (изделия), которая и легла в основу CALS. Она состоит в отказе от «бумажной среды», в которой осуществляется традиционный документооборот, и переходе к интегрированной информационной среде, охватывающей все стадии жизненного цикла изделия. Информационная интеграция заключается в том, что все автоматизированные системы, применяемые на различных стадиях жизненного цикла, оперируют не с традиционными документами и даже не с их электронными отображениями (например, отсканированными чертежами), а с формализованными информационными моделями, описывающими изделие, технологии его производства и использования.

Эти модели существуют в интегрированной информационной среде как информационные объекты. Системы по мере необходимости могут извлекать их из интегрированной информационной среды, обрабатывать, создавать новые объекты и помещать результаты своей работы в ту же интегрированную информационную среду. Чтобы все это было возможно, информационные модели и информационные объекты должны быть стандартизованы.

Интегрированная информационная среда представляет совокупность распределенных баз данных, в которой действуют единые стандартные правила хранения, обновления, поиска и передачи информации, через которую осуществляется безбумажное информационное взаимодействие между всеми участниками жизненного цикла изделия. Однажды созданная информация хранится в интегрированной информационной среде, не дублируется, не требует перекодировок в процессе обмена, сохраняет целостность.

Очевидно, что такой подход представляет своего рода революцию в организации взаимодействия всех участников жизненного цикла сложных наукоемких изделий. Революционность подхода состоит в том, что многие поколения конструкторов, технологов, производственников воспитаны на основе совершенно другой культуры, базирующейся на сотнях стандартов ЕСКД, ЕСТД, СРПП, детально регламентирующих ведение дел с использованием бумажной документации. В условиях применения CALS эта культура должна претерпеть коренные изменения, поскольку:

Для подготовки и осуществления этой революции, сулящей многократное повышение эффективности процессов жизненного цикла изделий, необходимо создать новую культуру инженерной деятельности. Первоочередной проблемой является формирование нормативно-правовой базы, узаконивающей новые способы и средства информационного обмена, заменяющего традиционный бумажный документооборот. Такую базу образуют стандарты и инструктивно-методические материалы, регламентирующие упомянутые способы и средства, форматы данных, их логическую структуру, процедуры информационного обмена, способы обеспечения легитимности данных. Это необходимо для того, чтобы электронные документы и данные имели ту же юридическую силу, что и обычные бумажные документы. Кроме того, одна из важнейших задач стандартизации в рассматриваемой сфере — обеспечение информационной совместимости различных автоматизированных систем.

К настоящему времени СALS-технологии образуют самостоятельное направление в области ИТ. За рубежом создана нормативно-правовая база этого направления, которую составляют серии международных стандартов ISO, государственные стандарты и нормативные документы военного министерства США, НАТО, Великобритании и ряда других стран. Общее число этих стандартов — многие десятки и даже сотни, причем объемы документов подчас исчисляются тысячами страниц. На их разработку правительства и ведущие корпорации Запада израсходовали суммы, превышающие 1 млрд долл., и эта работа продолжается. Так, в ближайшем будущем конгресс США планирует выделить только на цели стандартизации СALS 47 млн долл.

Эволюция CALS

CALS родилась в Департаменте обороны США в середине 80-х годов прошлого века. Тогда эта аббревиатура расшифровывалась как «Компьютерная Поддержка Логистических Систем (Computer-Aidеd of Logistics Support)».

В то время компьютерные системы, закупленные военными ведомствами с целью усовершенствования процессов создания и технического обслуживания военной техники, не могли обмениваться информацией между собой и с аналогичными системами, использовавшимися в промышленности. Это приводило к изоляции вычислительных систем, ставших похожими на островки автоматизированной обработки данных. В 1985 году Департамент обороны США приступил к разработке CALS для решения вставших перед ним проблем. Вначале CALS была связана только с масштабными проектами американского военно-промышленного комплекса, позднее, в целях повышения производительности труда, принципы CALS стали применяться и в гражданской промышленности. Была произведена «демилитаризация» CALS, которая позволила американским организациям и предприятиям внедрять ее принципы. Благодаря быстрому росту интереса со стороны бизнесменов многих стран, стало происходить географическое расширение CALS. Трактовка аббревиатуры CALS несколько раз менялась.

В 1988 году в смысловом содержании CALS были сняты военные ограничения, и она стала называться «Компьютеризированные Поставки и Поддержка (Computer-Aided Acquisition and Support)». В этом варианте была усилена организационная направленность CALS. В 1993 году технология стала называться «Поддержка Непрерывных Поставок и Жизненного Цикла (Computer-Aided Acquisition and Lifecyclе Support)». В новом названии учитывалась методология параллельного проектирования, интегрированной логистической поддержки, управления конфигурацией и управления документопотоком. Это позволило интегрировать процессы на всем протяжении жизненного цикла изделий — от выражения потребности в изделии до его утилизации. Позднее, в 1995 году, под влиянием американского военно-промышленного комплекса CALS иногда стали называть «Бизнесом в Высоком Темпе (Commerce At Light Speed)», подчеркивая переориентацию этих технологий в направлении информационных магистралей и электронной коммерции.

Областями применения CALS принято считать:

Философия проектирования как философия части жизненного цикла продукции родилась в 1987 году, когда Newport News получил от ВМФ заказ на разработку проекта подводной лодки «морской волк» . Это было первое изделие, где появилась широкомасштабная возможность заставить работать идеи CALS и использовать усовершенствованный опыт и новую технологию для производства миллионов отдельных узлов лодки с соблюдением одинаково высоких требований как по качеству, так и по совместимости друг с другом.

К 1989 году, по мнению авторов CALS, вся техническая документация должна была представляться в электронном виде. К 1991 году вся конструкторско-технологическая документация должна была быть представлена в электронном виде. На первом этапе были определены «независимые стандарты», а также определен механизм обмена информацией с помощью магнитного носителя. На втором этапе в рамках всемирного консорциума 25 ведущих технических организаций достигли соглашения об использовании нового стандарта описания данных, а также осуществлен доступ Министерства обороны США к базам данных его поставщиков. На самом деле лишь в 1995 году был заключен меморандум по общему пониманию и кооперации в использовании нового стандарта STEP (ISO 10303).

CALS-ориентированный подход внедряется заказчиками и поставщиками во многих отраслях промышленности: от автомобилестроения до предприятий ВПК; от здравоохранения до производственной сферы. Каждое из предприятий адаптирует принципы CALS-технологий. Отрасли находятся на различных стадиях внедрения CALS: от полной деинтеграции информации до разработки и широкой реализации CALS-технологий.

Преимущества CALS

Технологии, стандарты и программно-технические средства CALS обеспечивают эффективный и экономичный обмен электронными данными и безбумажными электронными документами, предоставляя возможности:

На экономические показатели предприятий, применяющих CALS-технологии, непосредственно влияют:

В публикациях можно отыскать некоторые количественные оценки эффективности внедрения CALS в промышленности США:

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

В тех же источниках указывается, что затраты на разработку реактивного двигателя GE 90 для самолета «Боинг-777» составили 2 млрд долл., а разработка новой модели автомобиля компании «Форд» стоит от 3 до 6 млрд долл. Это означает, что экономия от снижения прямых затрат на проектирование только по двум указанным объектам может составить от 500 млн до 2,2 млрд долл.

Как видим, внедрение CALS-технологий приводит к существенной экономии и получению дополнительной прибыли. Поэтому эти технологии и их отдельные компоненты широко применяются в промышленности развитых стран. Так, из числа 500 крупнейших мировых компаний, входящих в перечень «Fortune 500», почти 100% используют такой важнейший компонент CALS, как средства PDM (Product Data Management — «управление данными об изделии»). Среди предприятий с годовым оборотом свыше 50 млн долл. такие системы используют более 80%.

В связи с большими объемами ожидаемой экономии и дополнительных прибылей в эту сферу привлекаются значительные инвестиции, измеряемые миллиардами долларов. По данным зарубежных источников, инвестиции правительства США в сферу CALS-технологий составляют около 1 млрд долл. в год. Затраты других стран меньше, однако, например, правительство Финляндии затратило на национальную программу в этой области свыше 20 млн долл., и примерно такую же сумму (около 25 млн долл.) вложили частные компании. Корпорация General Motors в течение 1990—1995 годов израсходовала на эти цели 3 млрд долл. Средние затраты на один проект, посвященный решению локальной задачи в области CALS-технологий (например, разработка стандарта или программы), составляют 1,2—1,5 млн долл. при среднем сроке выполнения от двух до четырех лет.

Проблемы освоения CALS в России

Россия существенно отстает от промышленно развитых стран в части внедрения современных ИТ, в том числе технологий CALS. Это отставание чревато далеко идущими негативными последствиями, прежде всего высокой вероятностью резкого сокращения экспортного потенциала российских производителей наукоемкой продукции, вплоть до полного вытеснения их с международного рынка, что может, по мнению зарубежных экспертов, произойти к 2005—2008 годам.

Мировой рынок полностью отторгнет продукцию, не снабженную электронной документацией и не обладающую средствами интегрированной логистической поддержки послепроизводственных стадий жизненного цикла. Уже сегодня многие иностранные заказчики отечественной продукции выдвигают требования, удовлетворение которых невозможно без внедрения CALS-технологий:

Выполнение этих требований предопределяет необходимость внедрения на отечественных предприятиях CALS-технологий в полном объеме.

В период с 1999 по 2002 год Минпромнауки РФ совместно с Госстандартом РФ и Минобразования РФ осуществили ряд мер, направленных на создание предпосылок к внедрению CALS-технологий в промышленности России.

Работы по внедрению CALS-технологий в промышленность России продолжаются, но требуют адекватной финансовой поддержки государства, контроля и содействия в реализации усилий предприятий со стороны Минпромнауки РФ, Госстандарта РФ и других министерств и ведомств России.

Успешное решение проблем освоения CALS непосредственно связано с такими задачами, как обеспечение национальной безопасности и конкурентных позиций России на мировых рынках.

ЛИТЕРАТУРА

1. Левин А.И., Давыдов А.Н., Барабанов В.В. Концепция развития CALS-технологий в промышленности России. — М.: НИЦ CALS-технологий «Прикладная логистика», 2002.

2. Р50-1-031-2001. Информационные технологии поддержки жизненного цикла продукции: Терминологический словарь. Часть 1. Стадии жизненного цикла продукции. Госстандарт РФ. — М., 2001.

3. Р50-1-028-2001. Информационные технологии поддержки жизненного цикла продукции. Методология функционального моделирования. Госстандарт РФ. — М., 2001.

4. Концепция развития ИПИ-технологий в промышленности России. — М., ВИМИ. 2002.

5. Материалы сайта alevin@apl.ru

Отдельные номера журналов Вы можете купить на сайте www.5B.ru
Оформление подписки на журнал: http://dis.ru/e-store/subscription/