Концепция CALS-технологий в сфере бытовых машин и приборов

учебное пособие

1.3.1 Общие положения о стандартах CALS-технологий

Центральное место в системе CALS-стандартов занимают стандарты, разработанные под эгидой ISO и получившие название STEP (Standart for the Exchange of Product data) и номер 10303. Стандарты ISO 10303 Product data representation and exchange [13] определяют средства описания (моделирования) промышленных изделий на всех этапах их жизненного цикла.

Единообразная форма описаний данных о промышленной продукции обеспечивается введением в STEP языка Express, инвариантного к приложениям. В стандартах STEP использован ряд идей, ранее воплощённых в методиках информационного (IDEFIX) и функционального (IDEFO) проектирования. Но роль стандартов STEP не ограничивается введением только грамматики единого языка обмена данными. В рамках STEP предпринята попытка создания единых информационных моделей (онтологии) целого ряда приложений. Эти модели получили название прикладных протоколов.

Стандарт ISO 10303 состоит из ряда документов (томов), в которых описаны 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, метод 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 посвящён правилам написания файлов обмена данными между разными системами, созданными в рамках STEP-технологии.

Развитие CALS-технологий находит выражение в разработке серий стандартов ISO 13584 Parts Library (сокращенно P-Lib), ISO 14959 Parametrics, ISO 15531 Manufacturing management data (Mandate), ISO 18876 Integration of industrial data for exchange, access, and sharing (DDEAS), ISO 8879 Standard Generalized Markup Language (SGML).

Стандарты Parts Library содержат обзор и основные принципы представления данных о стандартных компонентах промышленных изделий. В этих стандартах представлены в виде библиотек данные о семействах таких типовых широко используемых компонентов изделий, как болты, подшипники, электронные компоненты и т.п., с целью использования этих данных в различных системах автоматизированного проектирования. В P-Lib содержатся также правила использования, интерфейса и модификации библиотечных описаний. Цель стандарта - обеспечить инвариантный для приложений механизм оперирования частями библиотеки.

Благодаря ISO 13584 [14] различные прикладные САПР могут разделять данные из обобщённых баз, беспрепятственно обмениваться данными о типовых компонентах. Описание библиотечных моделей даётся на языке Express. Для описания структуры частей, вводимых определений и других текстовых фрагментов используется язык SGML. Поведенческие модели электронных компонентов могут быть выражены с помощью языка VHDL.

Стандарты P-Lib состоят из нескольких частей. Часть 1 содержит обзор и основные принципы серии стандартов. Часть 10 посвящена концептуальной модели, а часть 24 - логической модели построения библиотек. Библиотеки могут компоноваться из данных от разных поставщиков. В части 26 определяются поставщики библиотек, в части 31 описан программный интерфейс. Описание методологии структуризации семейств содержится в части 42. Протоколам обмена посвящены части, начинающиеся с номера 101. Часть под номером 101 содержит протокол обмена геометрической параметризованной информацией; часть под номером 102 - протокол обмена согласованными со STEP данными.

Стандарты Parametrics введены в 1996 г. в связи с тем, что стандарты STEP в недостаточной мере учитывали особенности современных САПР, в которых широко используются параметризованные модели изделий и обмен параметризованными данными.

Рабочая группа ISO no Parametrics решает как краткосрочные, так и перспективные задачи. Первые из них касаются удовлетворения потребностей геометрического проектирования и машинной графики в сегодняшних САПР, в которых широко используются параметризованные модели. Вторые касаются попыток распространения идей параметризации на более ранние этапы проектирования и на более широкий круг моделей и процедур проектирования, имеющих не только геометрический характер.

Стандарты Mandate посвящены представлению данных, относящихся к функционированию предприятий, управлению территориально распределенными производственными системами, обмену данными о производстве с внешней для предприятия средой.

Том стандарта, обозначаемый ISO 15531-21[15], содержит обзор и основные принципы представления данных о промышленной продукции. Содержание этого тома характеризуется следующими ключевыми словами: системы промышленной автоматизации и интеграция, промышленные данные, обмен данными об управлении производством, обмен данными с внешней средой.

Том ISO 15531-31 [16] посвящён обзору и основным принципам использования данных о производственных ресурсах. Приведены сведения, касающиеся модели, формы и атрибутов данных о производственных ресурсах, об управлении их применением.

Том ISO15531-41 [17] содержит обзор и основные принципы управления потоками производственных данных.

Назначение стандарта ISO 18876 «Integration of industrial data for Exchange, Access, and Sharing» - обеспечение информационного согласования приложений и взаимодействия организаций, использующих разные стандарты, интеграция данных и моделей, получаемых из различных источников, разрабатываемых в разных САПР. Предусматриваются возможности согласования моделей, выраженных с помощью разных языков моделирования и форматов, например, таких как SGML, XML, Express. Средства интеграции - специальные интеграционные модели и методы создания, распространения, обновления моделей, их связи с прикладными протоколами.

Две первые части стандарта ISO 18876 [18] представлены в 2000 г. Первая часть включает общее описание архитектуры системы интеграции и её компонентов. Вторая часть посвящена методологии интеграции. В дальнейшем предполагается развить архитектуру, распространив интеграционную модель на данные, управляемые в соответствии со стандартами STEP, P-Lib, Mandate, Oil & Gas. Предполагается, что это развитие приведёт к появлению языка EXIST (Expression of Information based on Set Theory), более совершенного, чем Express, учитывающего ряд свойств таких языков, как Unified Modelling Language (UML), Knowledge Interchange Format (KIF), XML и др. Язык EXIST позволит описывать интеграционные модели, которые будут выполнять роль метамоделей для прикладных моделей.

Оформление технической документации на создаваемые изделия в CALS-технологиях должно выполняться на основе языка разметки SGML (Standard Generalized Markup Language). Этот язык описан в семействе стандартов ISO 8879 [19] 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 таблицей определения типов DTD (Document Type Definition), 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. Следовательно, SGML можно назвать метаязыком для семейства конкретных языков разметки. В частности, подмножествами SGML можно считать языки разметки XML и HTML. При этом XML более удобен, чем SGML: легче воспринимается, приспособлен для использования в WWW (современных браузерах), сохраняет возможности SGML. Для конкретных приложений создаются свои варианты (словари) XML. Известны варианты для математики, химии, медицины. Для CALS интерес представляет вариант Product Definition exchange (PDX), посвящённый обмену данными.

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.

Для передачи и представления в технических руководствах 2D-векторной графики (схем, рисунков) можно использовать формат BMP, но более экономичен формат JPEG. Для 2D-чертежей (но не в САПР) в соответствии с американским стандартом MIL-PRF-28003 рекомендуется использовать формат CGM (Computer Graphics Metafile), ранее введённый в ISO/IEC 8632 [20]. 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.

Для презентаций проектов и обучения персонала, занимающегося обслуживанием и эксплуатацией изделий, создаются технические руководства (IETM - Interactive Electronic Technical Manual или IЕТР - Interactive Electronic Technical Publication) и учебные пособия (ICW - Interactive Courseware). В них содержатся описания изделий, технологии эксплуатации, поясняются приёмы обслуживания, методы диагностики и ремонта. В частности, в технических руководствах должны быть сведения о планировании регламентных работ, типовых отказах, способах обнаружения неисправностей и замены неисправных компонентов, об испытательном оборудовании, о способах заказа материалов и запасных частей и т.п.

Эксплуатационные документы должны создаваться в соответствии с концепциями, развиваемыми в методологии CALS, что обеспечивает повышенные удобства и эффективность освоения и эксплуатации сложной техники. Концепция создания и сопровождения электронной эксплуатационной документации получила название технологии IETM или ИЭТР (интерактивных электронных технических руководств).

В CALS-технологиях к эксплуатационной документации IEТМ предъявляются повышенные требования. Это прежде всего представление документов в электронном виде, открытость пособий и руководств, т.е. их приспособленность к внесению изменений и конвертированию форматов, должная степень интерактивности и управления данными, адаптация учебного материала к конкретным запросам пользователей, малые затраты на создание документов для новых версий изделий.

В IETM-технологиях существует классификация документов. К клас-су 0 относятся обычные документы, переведённые в электронный вид (например, с помощью редактора Word) и предназначенные для архивации. К классу 1 относятся документы, части которых индексированы и доступны по ссылкам из оглавления. Документы класса 2 - это файлы в коде ASCII, внутри которых применена разметка с помощью тегов, что позволяет осуществлять навигацию внутри пособия. Документы класса 3 отличаются тем, что в них применена разметка с помощью языка SGML.

Документы классов 0-3 являются линейными в том смысле, что в них, как и в обычных бумажных пособиях, материал излагается последовательно страница за страницей. В отличие от них документы класса 4 имеют не линейную, а иерархическую структуру и предназначены для интерактивных презентаций. Развитие класса 4 в направлении увеличения степени интеллектуализации приводит к классу 5, в котором имеются средства формирования версий пособий, адаптированных к запросам и уровню подготовленности пользователя.

В IEТМ-технологиях используется ряд стандартов. Кроме стандарта ISO 8879 (SGML) находят применение стандарт ISO 10744 (НуTime - Hypermedia / Time-based Document Structuring Language), спецификации MIL-87268...87270 и др. Так, документ MIL-M-87268 (Interactive Electronic Technical Manual Content) определяет общие требования к содержанию, стилю, формату и средствам диалогового общения пользователя с интерактивными электронными техническими руководствами. В спецификации MIL-D-87269 содержатся требования к базам данных для интерактивных электронных технических руководств и справочников, описаны методы представления структуры и состава промышленного изделия и его компонентов на языке SGML, даны шаблоны документов на составные части технической документации, перечислены типовые элементы документов.

Спецификация АЕСМА 1000D (базовый международный стандарт подготовки технических публикаций) - это изложение технологии представления технической документации, признанное в авиационной промышленности (АЕСМА - European Association of Aerospace Constructors). В основе АЕСМА 1000D, как и в старших классах IETM, лежит декомпозиция представляемого материала на модули. Модули включают идентификационную и содержательную секции, записанные на языках SGML или HyTime с иллюстрациями в форматах CGM или JPEG, и хранятся в специальной базе данных - Common Source Data Base (CSDB). Предусмотрена автоматическая простановка гиперссылок (для этого имеются соответствующие программные средства).

Для унификации структуры документов и правил деловой переписки, прежде всего в торговых операциях, Организация Объединённых Наций приняла в 1986 г. спецификации EDDFACT (Electronic Data Interchange For Administration, Commerce and Transport). Это международный стандарт для представления и обмена электронными данными, сгруппированными в сегменты, смысл которых частично описан в стандарте, но может быть обусловлен договорённостью между партнёрами.

Делись добром ;)