CALS-технологии

      В системе Pro/ENGINEER реализован переход от типовых параметризованных элементов к элементам, управляемым инженерными критериями. В результате создается задел в виде централизованной базы шаблонов конструктивных решений и узлов, наделенных знанием о функциональном предназначении.

      Взятое  из базы данных типовое решение подключается посредством команды Declare к таблице глобальных параметров (Layout) текущего проекта и становится его частью, подчиняясь общей системе управления через глобальные параметры.

      Пройдя  стадию эскизного проектирования, изделие (представляющее собой шаблон, состоящий  из двумерной компоновки, трехмерной мастер-геометрии, а также стандартных  элементов и решений) сохраняется  в базе данных и переводится на стадию рабочего проектирования.

 

Этап  рабочего проектирования

      На рис. 3.5 представлена схема процесса рабочего проектирования. Суть процесса заключается в проектировании отдельных узлов и агрегатов. Отметим, что исходной информацией для данного этапа является мастер-геометрия изделия, полученная в ходе эскизного проектирования.

      На представленной схеме многие работы выполняются  через обращение к механизму  Wildfire/Web-browser, встроенному в Pro/E, начиная с версии Wildfire. Этот Web-навигатор является универсальным стандартным средством для поиска, просмотра и загрузки в Pro/ENGINEER любой интересующей информации. Он полезен во многих ситуациях - будь то получение задания на разработку, открытие папки в системе PDM, поиск типового компонента и так далее.

 
 
 

      Две наиболее важные особенности рабочего проектирования в системе Pro/ENGINEER:

      - Любая группа разработчиков получает  на входе тот элемент мастер-геометрии  (трехмерной компоновки), который  относится к проектируемой данной  группой подсистеме. Осуществляется это через внешнюю ссылку (Copy Geometry) на подготовленную для них зону трехмерной компоновки (Publish Geometry). Используются также (через Declare) ссылки на глобальные параметры из двумерной компоновки (Layout).

      - Любая деталь может быть документирована по принципу 3D-чертежа. То есть, сам чертеж как таковой не делается, а все размеры, шероховатости, геометрические допуски и другая необходимая информация расставляются непосредственно на трехмерной модели при помощи команды Annotation Feаture. Ценность такой возможности очевидна, ведь аннотирование трехмерной модели дает возможность эффективно и просто организовать процедуры взаимодействия конструкторов и технологов. В реальном процессе параллельной работы над проектом, в трехмерную модель обязательно должны вноситься критичные размеры, геометрические допуски, технические требования, пометки, примечания, необходимые при передаче модели в ходе разработки между конструкторами, а затем и технологами. При этом не нужно тратить время на создание чертежа каждого операционного состояния детали.

 

4. ОБЗОР CALS-СТАНДАРТОВ

 

      Одно  из центральных мест в системе CALS-стандартов занимают стандарты, разработанные  под эгидой Международной организации  стандартизации ISO и получившие название STEP (Standard for Exchange of Product data) и номер 10303. Стандарты ISO 10303 определяют средства описания (моделирования) промышленных изделий на всех стадиях жизненного цикла. Проект STEP развивается с середины 80-х годов прошлого века.

      Единообразная форма описаний данных о промышленной продукции обеспечивается введением в STEP языка Express, инвариантного к приложениям. Первая версия стандарта ISO 10303-11, посвященного языку Express опубликована в 1990 г. В стандартах STEP использован ряд идей, ранее воплощенных в методиках информационного IDEF1X и функционального IDEF0 проектирования. Но роль стандартов STEP не ограничивается введением только грамматики единого языка обмена данными. В рамках STEP предпринята попытка создания единых информационных моделей целого ряда приложений. Эти модели получили название прикладных протоколов.

      В качестве альтернативного языка  для обмена геометрическими и  техническими данными о промышленных изделиях может использоваться язык разметки XML. В 2004 г. компаниями Dassault Systèmes и Lattice Technology предложено подмножество 3D XML языка XML, которое получает все большую популярность для межсистемных обменов в CALS-технологиях.

      Стандарт ISO 10303 состоит из ряда документов (томов), в которых описываются основные принципы STEP, правила языка Express, даны методы его реализации, модели, ресурсы, как общие для приложений, так и некоторые специальные (например, геометрические и топологические модели, описание материалов, процедуры черчения, конечно-элементного анализа и т.п.), прикладные протоколы, отражающие специфику моделей в конкретных предметных областях, методы тестирования моделей и объектов.

Удовлетворению  требований создания открытых систем в STEP уделяется основное внимание —  специальный раздел посвящен правилам написания файлов обмена данными между разными системами, созданными в рамках STEP-технологии.

      Развитие CALS-технологий нашло выражение в  разработке серий стандартов ISO 13584 Parts Library (сокращенно P-Lib), ISO 14959 Parametrics, ISO 15531 Manufacturing management data (Mandate), ISO 8879 Standard Generalized Markup Language (SGML). Разработка новых российских CALS-стандартов и изменений к стандартам ЕСКД должна быть увязана со стандартами и проектами стандартов серий ГОСТ Р ИСО 10303 и ГОСТ Р ИСО 13584, являющихся русскоязычными версиями стандартов ISO 10303 и ISO 13584.

Для оформления технической документации на создаваемые  изделия в CALS-технологиях был  рекомендован язык разметки SGML (Standard Generalized Markup Language). Этот язык представлен в  семействе стандартов ISO 8879 и предназначен для унификации представления текстовой информации в автоматизированных системах.

      Стандарт SGML устанавливает такие множества  символов и правил для представления  информации, которые позволяют различным  системам правильно распознавать и  идентифицировать эту информацию. Названные множества описывают в отдельной части документа, называемой декларацией DTD (Document Type Decfinition), которую передают вместе с основным SGML-документом. В DTD указывают соответствие символов и их кодов, максимальные длины используемых идентификаторов, способ представления ограничителей для тегов, другие возможные соглашения, синтаксис DTD, а также тип и версию документа.

 

Техническое описание в виде SGML-документа включает:

 

      1. основной файл с техническим  руководством, размеченный SGML-тегами;

      2. описание сущностей, если документ  относится к группе, в которой  используются   одни и те же сущности и подразумевается их известность:

      3. словарь для пояснения SGML-тегов;

      4. DTD.

 

      Язык SGML является метаязыком для семейства конкретных языков разметки. Так, языки разметки XML и HTML можно считать подмножествами языка SGML . При этом XML более удобен, чем SGML: легче воспринимается, приспособлен для использования в WWW (современных браузерах), сохраняя возможности SGML. Для конкретных приложений создаются свои варианты (словари) XML. Известны варианты для математики, химии, медицины. Для CALS интерес представляют варианты Product Definition eXchange (PDX) и 3D XML, посвященные обмену данными в САПР, а стандарт ISO 10303-28 посвящен созданию схем XML (XML Schema) для представления информации в CALS системах.

      Стандарт MIL-STD-1840C посвящен представлению и  обмену данными в CALS-технологиях. Основные положения этого стандарта признаны в России и представлены в документе  Р50.1.027-2001. Стандарт определяет международные, национальные, военные стандарты и спецификации для электронного обмена информацией между организациями или системами. В нем к стандартам и спецификациям технологий CALS отнесен ряд стандартов таких, как вышеназванные стандарты STEP, SGML, а также стандарты шифрования данных и электронной подписи, кодирования аудио и видео данных, спецификации MIME электронной почты и т.п.

      В соответствии с MIL-STD-1840C документы могут  быть SGML-документами, обменными файлами на языке Express, для представления иллюстраций и текста допускается использование ряда других форматов. Так, для передачи и представления в технических руководствах иллюстративного материала (схем, рисунков) в соответствии с американским стандартом MIL-PRF-28003 можно использовать формат BMP, но более экономичен формат JPEG. Для 2D чертежей (но не в САПР) рекомендуется использовать формат CGM (Computer Graphics Metafile), ранее введенный в ISO/IEC 8632. Растеризация выполняется в соответствии с рекомендацией MIL-PRF-28002. Стандартный растровый формат — TIFF. Отметим, что документы MIL-PRF-28000 и MIL-PRF-28001 посвящены соответственно форматам IGES и SGML. Формат IGES (Initial Graphics Exchange Specification), утвержденный в качестве стандарта в начале 80-х годов, был предшественником STEP, но он был ориентированным в основном на описание геометрических свойств изделий.

В структуре  документа выделяют реквизитную  и содержательную части. В реквизитной  части записываются метаданные в  виде списка идентификаторов атрибутов и их значений, а также сведения об электронных подписях документа. Содержательная часть состоит из одного или более блоков данных, каждый блок имеет собственно передаваемые данные и их описание.

      Электронная цифровая подпись (ЭЦП) представляет собой хэш-функцию передаваемого документа, закодированную составителем документа закрытым ключом по асимметричной схеме. Прочитать ЭЦП можно с помощью открытого ключа, но подделать подпись, не зная закрытого ключа, практически нельзя.

      Для унификации структуры документов и правил деловой переписки прежде всего в торговых операциях Организация Объединенных Наций приняла в 1986 г. спецификации EDIFACT (Electronic Data Interchange For Administration, Commerce and Transport). Это международный стандарт (ISO 9735) для представления и обмена электронными данными, которые могут группироваться в сегменты, смысл которых частично описан в стандарте, но может быть обусловлен договоренностью между партнерами.

      Особенности проектирования радиоэлектронной аппаратуры находят отражение и в форматах обмена данными. Основные методики функционального и логического проектирования электронных устройств основаны на использовании языка VHDL (Very high-speed integrated circuits Hardware Design Language), получившего статус международного стандарта IEEE 1076 в 1987 г. При конструкторском проектировании для описания топологии СБИС и печатных плат широко применяются форматы EDIF (Electronic Design Interchange Format) и CIF (Caltech Intermediate Format).

      Развитие  методологии моделирования на базе языка VHDL привело в 1999 г. к принятию стандарта IEEE 1076.1, посвященного смешанному (mixed mode) моделированию. Отметим, что смешанным принято называть аналого-цифровое моделирование, т.е. исследование моделей, в которых используются как непрерывные, так и дискретные величины. Объединение стандартов IEEE 1076 и 1076.1 в одном документе VHDL-AMS (VHDL Analog and Mixed Signal) позволило унифицировать описание моделей не только систем электрической природы, но также систем механических, гидравлических, тепловых, а также систем с физически разнородными компонентами.

      В CALS-технологиях представлены не только вопросы описания данных и организации  информационных обменов, но и вопросы  моделирования приложений. Для выполнения начальных шагов моделирования сложных слабоструктурированных приложений рекомендуется использовать методики объектного моделирования на базе языка UML (Unified Modeling Language), функционального моделирования систем IDEF0, информационного моделирования IDEF1X. В частности, методики IDEF0 и IDEF1X представлены в федеральных рекомендациях США соответственно FIPS 183 и FIPS 184.

К CALS-стандартам относят также стандарты интегрированной  логистической поддержки изделий  и группу стандартов, посвященных  созданию интерактивных электронных технических руководств

      В эту группу входит спецификация MIL-D-87269 - Interactive Electronic Technical Manual (IETM) Database - описывает  требования к создаваемым подрядчиками-поставщиками систем вооружений базам данных для  интерактивных электронных технических руководств и справочников. В спецификации содержатся требования к построению баз данных, обеспечению обмена данными, наименованию элементов данных, сопровождению и обслуживанию данных. В приложениях к документу перечислены обязательные и необязательные элементы любой документации, а также их взаимосвязь. Подробно описана схема внутреннего построения баз данных на основе конструкций и элементов языка SGML. Описаны методы представления структуры и состава промышленного изделия и его компонент в языке SGML, а также даны шаблоны документов на обязательные составные части технической документации(такие как информация о неисправностях, техническое описание и т. п.).

4.1. Стандарты управления  качеством промышленной  продукции

 

Управление  качеством включает следующие виды деятельности:

 

• сбор и  анализ информации о производственных процессах и от потребителей продукции;
• выработка и корректировка целей и принятие решение, направленных на реализацию целей;
• распределение и перераспределение ресурсов.

 

      Международные стандарты серии ISO 9000 разработаны для управления качеством продукции, их дополняют стандарты серии ISO 14000, отражающие экологические требования к производству и промышленной продукции. Хотя эти стандарты непосредственно не связаны со стандартами STEP, их цели — совершенствование промышленного производства, повышение его эффективности — совпадают.