Российский судостроительный портал / Превая страница
Журнал Морская радиоэлектроника  / Первая страница
???????? Prysmian. ???????????? ??????? ?????????????? ?????? ?????????? ??????????? ???? ???
Home

Некоторые аспекты реализации CALS-технологий
в российском судостроении

Горбач В.Д.,
д.т.н, Генеральный директор ЦНИИ Технологии Судостроения

Рассмотрены основные этапы развития CALS-технологий, определены цели внедрения этих технологий в российское судостроение, выявлены главные проблемы и намечены пути их решения.

В настоящее время в экономике промышленно развитых стран мира все более широко распространяются новые информационные CALS-технологии сквозной поддержки сложной наукоемкой продукции на всех этапах ее жизненного цикла.

CALS (Continuous Acquisition and Life Cycle Support) - это непрерывная информационная поддержка жизненного цикла изделия. Возникновение CALS-технологии относится к 1985 г., когда Министерство обороны (МО) США выдвинуло CALS-инициативу, которая и стала сильнейшим стимулом к использованию новых информационных технологий.

Появление CALS-инициативы было ответом на возникновение потребности в совершенствовании средств оперативного обмена данными между заказчиком, производителем и потребителем систем вооружения, а также в повышении управляемости, сокращении бумажного документооборота и связанных с ним затрат. CALS-технология стала инструментом совершенствования, ускорения и удешевления процессов на протяжении всего жизненного цикла изделия, а именно на этапах технического замысла, проектирования, производства, продажи, эксплуатации, сервисного обслуживания, модернизации и утилизации.

Тяжелый авианесущий крейсер пр. 11435
Тяжелый авианесущий крейсер пр. 11435

В основу CALS-инициативы была положена идея создания единого электронного информационного пространства для всех, кто имел, имеет или будет иметь отношение к изделию в течение всего его жизненного цикла: от определения потребности в изделии, проведения необходимых исследований, разработки концепции (технического задания) изделия, оценки рынка и финансовых перспектив, выбора поставщика, проектирования, выбора субподрядчиков, производства, эксплуатации изделия с его текущими и плановыми ремонтами и их ресурсным обеспечением и до возможной модернизации и утилизации изделия. Каждый из участников получал свободный доступ к разделам данных из единого пространства, обеспечивающим его деятельность. Единство информационного пространства не подразумевало физического расположения всей электронной информации в одном месте. Напротив, имелось в виду так называемое "распределенное" информационное пространство, когда данные хранятся, как правило, там, где они создаются. Таким образом, при использовании CALS-технологии информация, порожденная на разных стадиях жизненного цикла изделия участниками работ, расположенными по всему миру, является доступной любому участнику в необходимой для каждого части в удобное для него время и в удобном виде - и составляет единое информационное пространство изделия.

Провозглашенная МО США CALS-инициатива стала быстро распространяться на сферу гражданской продукции и в другие страны, прежде всего в Японию и Швецию.

По некоторым данным, опубликованным в США в 1995 г., от реализации CALS-стратегии улучшены многие показатели, в том числе:

  1. в процессе проектирования и инженерных расчетов:
    • сокращение времени проектирования на 50%;
    • сокращение затрат на изучение выполнимости проектов на 15-40%;
  2. в процессе организации поставок:
    • сокращение количества ошибок при передаче данных на 98%;
    • сокращение времени поиска и извлечения данных на 40%;
    • сокращение времени планирования на 70%;
    • уменьшение стоимости информации на 15-60%;
    • повышение показателей качества на 80%;
  3. в процессе эксплуатационной поддержки изделия:
    • сокращение времени на изменение технической документации на 30%;
    • сокращение времени планирования поддержки;
    • сокращение стоимости технической документации на 10-15%.

В 1995 г. CALS-инициативу взял на вооружение блок НАТО. Цель та же - оптимизация управления закупками и эксплуатацией вооружений, однако, акцент был сделан на оптимизацию бизнес-процессов и бизнес-структур участников жизненного цикла изделия (так называемый "реинжиниринг"). Это было сделано потому, что США и некоторые другие страны столкнулись в процессе реализации CALS-инициативы с рядом трудностей в построении единого электронного информационного пространства системы вооружений из-за недостаточно эффективного реинжиниринга бизнес-структур и бизнес-процессов. В настоящее время CALS-стратегия стала общей стратегией правительственных структур стран НАТО и промышленности, сфокусированной на оптимизации существующих процессов деловой активности, с целью преобразования их в высокоавтоматизированный и интегрированный процесс управления жизненным циклом систем вооружения.

Большой противолодочный корабль пр. 1155
Большой противолодочный корабль пр. 1155

CALS-технологии и ведущие предприятия судостроительной промышленности

Достигнутые в развитии CALS-технологий успехи привлекают все больше последователей и мощно воздействуют на мировой рынок. Ведущие судостроительные предприятия России, в особенности работающие над экспортными заказами, первыми ощутили необходимость внедрения CALS-технологий. Эта потребность выявилась в новом подходе заказчиков к оценке качества продукции. Важнейшим критерием оценки качества сложного технического изделия, каким является современный корабль или судно, стало наличие современной электронной эксплуатационной и ремонтной документации, обеспечивающей сокращение в несколько раз расходов на послепродажных этапах его жизненного цикла. Стало очевидным, что выполнение требований CALS-технологии уже на предпродажных стадиях жизненного цикла делает продукцию гораздо более конкурентоспособной.

Сегодня по пути внедрения CALS-технологий устремились ОАО "Судостроительная фирма "Алмаз" с проектом "Зубр", ОАО "Балтийский завод" и ГУП "Северное КБ" с проектами фрегата 11356 и эсминца 956Э, ФГУП ЦКБ МТ "Рубин" и ГУП "Адмиралтейские верфи" с проектом "Амур", ОАО КБ "Вымпел" с проектом 01010 и ОАО "Судостроительный завод "Северная верфь" с проектами 01010, 956Э и корветом. В последнее время активизировал свою деятельность в этом направлении и ГУП ЦКБ "Алмаз" в проекте корвета. Все перечисленные предприятия являются участниками ряда пилотных проектов, в которых отрабатываются отдельные элементы CALS-технологий по взаимодействию проектанта, завода-строителя, заказчика и поставщиков на разных этапах жизненного цикла корабля. Конкретные цели и задачи пилотных проектов показаны на рис. 1.

Проект 1356, п/л «Амур»

Проект 1356, П/Л "Амур"

  • Создание и апробация структуры модели объектов пилотного проекта;
  • Моделирование объектов пилотного проекта;
  • Единое информационное пространство под PDM для взаимодействия с внешним окружением;
  • Формирование электронной эксплуатационной документации;
  • Проекты нормативных, методических документов по реализации CALS-технологии

Участники

ОАО "Балтийский завод", ГУП "Адмиралтейские верфи" ФГУП"ЦКБМТ „Рубин"", ГУП "Северное ПКБ", ЦНИИТС, ЦНИИ "Ценнтр", 1 ЦНИИ МО РФ, Вч 26920, ФГПУ "Рособорон экспорт", Поставщики оборудования

Проект 01010

Проект 01010

  • Создание и апробация структуры модели объектов пилотного проекта;
  • Моделирование и реинженеринг бизнес процессов проектирования и ТПП;
  • Единое пространство под PDM для КБ и верфи;
  • Отработка каналов связи между КБ и заводом строителем;
  • Трехмерное моделирование и новая техническая документация

Участники

ОАО СЗ "Северная верфь", ОАО КБ "Вымпел", ОАО "Северо-западное параходство", ЦНИИТС, ЦНИИ "Центр", Поставщики оборудования

Отраслевая инфраструктура

Интрасеть, защита информации

Распределенные базы данных по материалам, электронным моделям комплектующего оборудования, нормативно-справочным материалам.

Каталогизации и кодирования

Рис. 1. Пилотные проекты внедрения CALS-технологий в судостроении

Предприятия и организации, участвующие в пилотных проектах, приобретают ни с чем не сравнимый опыт внедрения CALS-технологий, однако, у этого опыта есть своя негативная сторона. Главное, чего не хватает в экспериментальных пилотных проектах - это единого информационного пространства, хотя бы для основных участников проекта, в котором главным носителем информации служила бы электронная модель корабля. И в этом смысле в большей части пилотных проектов речь идет не о реализации, и не о внедрении CALS-идеологии, а скорее об имитации CALS-технологий, причем весьма затратной. Когда отсутствует единое информационное пространство, когда электронная модель корабля рассматривается не как основной и единственный носитель информации об изделии, а как нечто вспомогательное, дополнительное к традиционному комплекту чертежей на изделие, нельзя говорить о внедрении CALS-технологий. Это все что угодно другое, но не новейшие информационные технологии. Реальные CALS-технологии сокращают трудоемкость на всех этапах жизненного цикла корабля, а не несут в себе большую, дополнительную к традиционной, трудоемкость. Такие подходы очень мало продвигают участников пилотных проектов к реальным CALS-технологиям.

Необходимо также отметить что в отличие от США и НАТО Министерство обороны (МО) России, "Россудостроение" и "Рособоронэкспорт" проявляют недостаточно заинтересованности или озабоченности в использовании CALS-технологий для совершенствования и удешевления системы закупок и эксплуатации вооружений. Стимулирование промышленности к совершенствованию структур и процессов со стороны этих организаций еще очень незначительно.

Предпосылки, задачи и цели внедрения CALS-технологий

Переход отрасли к CALS-технологиям требует согласованных действий предприятий отрасли. Согласование требуется как во времени достижения определенных этапов, так и в части выбора программных и технических средств. Чем более разнообразны эти средства, тем дороже будет стоить "единое информационное пространство". Необходимо также понимание неизбежности сосредоточения совместных усилий на создании отраслевой инфраструктуры. Сегодня среди основных участников этого процесса такое понимание только начинает формироваться.

Главной задачей конструкторских бюро становится освоение технологии проектирования, при которой единственным первичным и главным источником информации для всех участников жизненного цикла корабля становится электронная модель. Основой модели служит трехмерная геометрическая модель корабля. Каждый геометрический объект в модели сопровождается описанием множества признаков и свойств (далее - атрибутов), достаточных для формирования всей документации, включая ведомости и спецификации, необходимой для подготовки производства. Роль чертежа резко снижается, он переходит в разряд вторичных документов, источником формирования которых является электронная модель.

Процесс проектирования сопровождают технологи, вместе с конструкторами отрабатывающие вопросы принципиальной технологии постройки, технологичности и ремонтопригодности составляющих корабля. Единовременный и регламентируемый доступ к модели участников работ обеспечивается использованием как внутренних сетей предприятий, так и интернет/интранет сетей. Разработка методологии и организации такой работы является совместной задачей ближайшего времени для КБ, заводов, ЦНИИ ТС и ЦНИИ "Центр".

Вся информация электронной модели накапливается, сохраняется во всех необходимых вариантах, корректируется и предоставляется в удобном виде тем, кому она необходима, под патронажем системы управления данными проекта PDM (Product Data Management), которая обеспечивает также и удаленный доступ к модели. Схема параллельной работы с электронной моделью различных конструкторских и технологических специализаций показана на рис. 2.

Рис. 2. Схема параллельной работы с электронной моделью различных конструкторских и технологических специализаций
Рис. 2. Схема параллельной работы с электронной моделью различных конструкторских и технологических специализаций

По самому способу формирования, когда все проектные специализации единовременно решают вопросы размещения своего оборудования в пределах конкретного объема, электронная модель резко сокращает число возможных ошибок, традиционно выявляемых на стадии натурного или масштабного макетирования. Трудоемкость проведения корректировок также существенно сокращается. Корректируется электронная модель, отпадает необходимость корректировки и сопровождения множества бумажных копий универсальных документов. Большая часть необходимых документов формируется из электронной модели, на необходимой ее части, непосредственно перед их использованием и, следовательно, основана на актуальной информации.

Электронная модель предоставляет участникам подготовки производства новые возможности для решения задач, обеспечивающих постройку корабля. К их числу относится возможность формирования нового поколения технологической документации, содержанием которой является вся графическая и текстовая информация, необходимая, и только необходимая, для выполнения конкретной производственной операции или группы операций. Такая функциональная документация позволяет резко сократить число ошибок и время исполнителей производственных операций на изучение чертежей и других сопутствующих универсальных проектных и нормативных документов.

Разработка для всех видов производств форм функциональных документов и методологии их формирования с использованием электронной модели корабля является ближайшей задачей ЦНИИ ТС и предприятий - строителей, озабоченных внедрением CALS-технологий.

Информация, порождаемая на верфи в процессе подготовки производства конкретного заказа, в свою очередь, должна становиться составной частью электронной модели. Таким образом, в процессе постройки корабля электронная модель должна преобразовываться из модели "как спроектировано" в модель "как построено". Информация о корабле, накопленная на двух первых этапах жизненного цикла, служит основой для эффективной, почти автоматической, разработки современной интерактивной электронной эксплуатационной и ремонтной документации.

Только такой подход к CALS-технологиям обеспечит сокращение общей трудоемкости и повысит эффективность и качество кораблей. Исходя из мирового опыта и требований мирового рынка, общими целями внедрения CALS-технологий в практику российского судостроения должны стать:

  • создание условий для непрерывного совершенствования бизнес-структур предприятий и используемых предприятиями маркетинговых, управленческих и производственных бизнес-процессов ради обеспечения конкурентоспособности на внутреннем и мировом рынках;
  • формирование единого электронного информационного пространства предприятия и его окружения, обеспечивающего бизнес-процессы на протяжении всего жизненного цикла и переход на безбумажную технологию.

Эти цели не могут быть достигнуты только совместными усилиями предприятий отрасли, огромную роль в их реализации играют и государственные структуры.

Последовательность шагов предприятий к CALS-технологиям по мере освоения современных систем автоматизации управления, проектирования и подготовки производства и с учетом ближайших требований рынка может быть определена следующим образом:

  • формирование единого электронного информационного пространства предприятия в рамках основной деятельности (проектирования/подготовки производства на основе использования современных CAD/CAM/PDM систем);
  • формирование единого электронного информационного пространства в рамках всего предприятия (управление проектами - от маркетинга до сбыта, управление ресурсами, управление производственными процессами);
  • формирование единого электронного информационного пространства в рамках "расширенного предприятия" (управление внешними связями - с заказчиками, финансовыми структурами, поставщиками оборудования и материалов; управление ресурсами, управление проектами, управление производственными процессами и сопровождения послепродажной части жизненного цикла изделия).

Приведенная последовательность не может быть реализована без параллельного непрерывного совершенствования бизнес-структур и бизнес-процессов предприятия с использованием современных средств моделирования этих процессов и производственной среды.

В составе CALS-технологий имеются стандартизованные средства моделирования структур и процессов, а также средства для анализа построенных моделей. Основная роль здесь - за предприятием, которое должно проанализировать работу каждого структурного подразделения, определить и описать его цели, функции, процессы, затраты, связи, а также источники и потребителей информации; научное и методическое руководство - за поставщиками систем управления и научно-исследовательскими организациями отрасли.

Ракетный крейсерь пр. 1164
Ракетный крейсерь пр. 1164

Проблемы внедрения CALS-технологий

Помимо общепризнанных CALS-проблем, с которыми сталкиваются развитые страны мира, существуют специфические отраслевые и общероссийские проблемы, без решения которых внедрение CALS-технологий в российское судостроение становится маловероятным. К основным из этих проблем относятся:

  • высокая стоимость, следовательно, практическая недоступность современных систем проектирования и подготовки производства (CAD/CAM систем), а также новых информационных технологий для подавляющего большинства наших предприятий;
  • стимулирование персонала к совершенствованию структур предприятий и используемых ими процессов (бизнес-структур и бизнес-процессов);
  • существенные отличия общероссийских и отраслевых стандартов от мировых, в особенности в части документирования (требования Регистров, ЕСКД, ЕСТД и т.д.). С большой вероятностью можно предположить, что не все узаконенные отличия имеют достаточное обоснование, зато можно уверенно сказать, что каждое из них приводит к существенным дополнительным затратам при использовании современных автоматизированных систем;
  • сложности, связанные с составлением единого словаря терминов и получением доступа к международным CALS-стандартам и STEP-протоколам. Нельзя допустить изоляции российских производителей от всего остального мира. Не имеет никакого смысла развивать свою, только российскую CALS-технологию. В этом случае нашим предприятиям нечего делать на международном рынке судостроительной продукции.

Без решения этих проблем какое-либо продвижение в сторону CALS-технологий просто невозможно. Возможные пути решения этих проблем - предмет отдельного рассмотрения. Однако важно отметить, что конструктивное и заинтересованное обсуждение этих и многих других проблем уже идет в рамках работы постоянно действующей рабочей группы специалистов предприятий, проектных организаций и ведущих НИИ отрасли.

Особое внимание следует обратить на два исключительно важных обстоятельства.

Первое. Для проектных и производственных предприятий судостроения России на сегодняшний день не существует никакого другого способа реализации упомянутых выше целей и решения проблем внедрения CALS-технологий иначе как через использование передовых импортных корпоративных информационных систем (КИС) и CAD/CAM/PDM. Принимая во внимание, что средняя стоимость одного рабочего места составляет $10-$15 тысяч для КИС и $30-$35 тысяч для CAD/CAM и то, что потребность каждого предприятия исчисляется десятками таких рабочих мест, можно сделать вывод о том, что ни сегодня, ни в обозримом будущем ни одно государственное или акционерное предприятие не имеет и не будет иметь ресурсов, достаточных для оснащения подобными комплексами. Более того, если такие ресурсы и будут найдены, то они не смогут окупиться в разумные сроки, по крайней мере, в коммерческом смысле. Для конкретного предприятия положение усугубляется неустойчивостью, нерегулярностью наполнения портфеля заказов на проектирование и постройку судов, что лишает руководителя уверенности в целесообразности и окупаемости вложений в развитие автоматизированных систем. Необходимы решения, способные переломить сложившуюся ситуацию, обеспечивающие судостроительным предприятиям возможность использования новых автоматизированных систем и информационных технологий для повышения конкурентоспособности при приемлемых для них затратах. Одну из возможностей экономии денег клиента демонстрирует концерн Dassault при работе с системой CATIA. Вне зависимости от номенклатуры оплаченных модулей на компьютерах клиента устанавливают полную систему. При необходимости клиент получает через Интернет ключ-файл, открывающий возможность использовать оплаченную группу модулей в течение оплаченного времени. Таким образом, клиент платит только за период времени, когда система или ее модуль использовались. Такая практика работы с клиентами, получившая название практики "плавающих" лицензий, является мощным ресурсом, позволяющим по-новому подойти к проблеме обеспечения предприятий отрасли новейшими автоматизированными системами, в том числе и для внедрения CALS-технологий.

Второе. В мировой бизнес-практике многих крупных корпораций стремительно увеличивается использование услуг вендорных фирм для выполнения отдельных бизнес-процессов. У некоторых корпораций процент выполнения работ вендорными фирмами доходит до 80% от общего объема. В сфере информационных технологий такая практика часто обозначается термином "Аутсорсинг". Этот мировой опыт исключительно полезен для России. По существу, использование вендоров дает ключ к поиску необходимых материальных ресурсов для реализации CALS-технологий. Для выполнения различных инженерных расчетов, решения самых разнообразных проектно-конструкторских задач по специализациям, для работы в сфере технологической подготовки производства привлечение вендоров потребует ресурсов на порядок меньших, чем ресурсов на оснащение проектных бюро и заводов-изготовителей полными комплексами программного обеспечения и оборудования, необходимыми для проектирования судна и технологической подготовки производства.

Реализация вендорной схемы может в корне изменить лицо отрасли. ЦНИИТС имеет опыт вендорной работы через Интернет в сфере рабочего проектирования и подготовки производства, причем это опыт работы в реальном времени с предприятиями, расположенными за сотни километров.

Отечественная практика также все чаще демонстрирует использование аутсорсинга как в сфере проектирования судов, так и в сфере подготовки производства. Типичными примерами вендоров могут служить организация "Полярная звезда", выполняющая расчеты вибрации судовых конструкций по заказам верфей, бассейн в ЦНИИ им. Крылова, организации "ЭРА", фирма "Мюльхан-Морфлот", выполняющая окрасочные работы при постройке и ремонте судов, и некоторые другие. Использование вендорных схем в сфере обработки информации представляется не менее целесообразным.

Вендором может стать любая фирма или подразделение предприятия, обладающие интеллектом в области решения задач, за которые они берутся, и соответствующим образом оснащенные. В конструкторском бюро, например, многие задачи решаются редко и потому обходятся дорого. Вендор будет решать их гораздо чаще, по заказам многих бюро, следовательно, может оснаститься так, чтобы решать свою задачу быстрее, дешевле, качественнее.

Перефразируя популярный лозунг современного бизнеса, можно сформулировать формулу движения отрасли к новой организации следующим образом: "Проектировать там, где есть интеллект, производить там, где дешевле, продавать по всему миру". При этом и интеллект, и производитель должны быть оснащены соответствующими современными средствами.

В итоге, оценивая идею использования вендоров, можно отметить, что новым в ней является только название и использование новых информационных технологий, позволяющих применить старую, как мир, идею разделения труда в новой области и на новом этапе.

Заключение

Резюмируя, можно сделать следующие выводы.

  1. Внедрение CALS-технологий в российское судостроение является вопросом выживания отрасли. CALS-технологии - это инструмент для успешного реформирования российского судостроения и его интеграции в мировую экономику.
  2. Полная электронная модель судна является главной и необходимой составной частью единого электронного информационного пространства. Для ее формирования необходим доступ к CAD/CAE/CAM и ERP/PDM системам, отвечающим современным требованиям. При сохранении существующих отношений российских предприятий с мировыми поставщиками автоматизированных систем доступ наших предприятий к подобным системам проблематичен и маловероятен из-за крайней ограниченности ресурсов.
  3. Необходим скорейший пересмотр российских и отраслевых стандартов и других руководящих документов, в том числе требований Регистров, с целью минимизации отличий российских требований от требований наиболее распространенных в мире стандартов. Ближайшая цель - "узаконение" электронных документов, включая электронные модели судна и его составляющих.
  4. Необходимы отраслевые базы данных с доступом через Интернет по материалам, всем видам судового комплектующего оборудования, нормативам, руководящим документам и т.д. Базы данных по судовому комплектующему оборудованию должны содержать твердотельные модели изделий и атрибутику, достаточную для автоматического насыщения исходными данными специализированных подсистем.
  5. Необходимо создавать отраслевую или общероссийскую ассоциацию разработчиков и пользователей CALS-технологий, одной из важнейших задач которой должно стать вступление России в EMSA (Европейская морская STEP ассоциация) и получение доступа к международным CALS-стандартам и STEP-протоколам. Без такого доступа неминуемо возникнет международная изоляция российских производителей сложной наукоемкой продукции.

  
BackTop