CALS-стандарты: Библиотека изделий ISO 13584 PLIB

Евгения Машина, Петр Шильников

Стандарт Plib

Роль стандарта PLIB на различных этапах ЖЦИ

   Поиск потенциальных участников виртуального предприятия

   Информационная поддержка процесса конструкторской и технологической подготовки производства

   Обеспечение непрерывной логистической поддержки ЖЦИ

ISO 13584 — серия международных стандартов, предназначенных для компьютерного представления и обмена данными библиотек компонентов. Цель стандарта состоит в том, чтобы обеспечить такой механизм передачи данных библиотеки компонентов, который был бы независимым от любой прикладной программной системы, использующей библиотеку компонентов. Природа описания данных делает его пригодным как для обмена файлами, содержащими данные о компонентах, так и в качестве основы для реализации и использования в разделенном режиме баз данных, содержащих данные библиотеки компонентов. Parts Library (PLIB) предназначен для обмена данными о компонентах между поставщиками и потребителями этих компонентов.

Первая версия ISO 13584 Parts Library (Библиотека компонентов) вышла в 1995 году, после пяти лет работы международных организаций, инициированной в Гетенбурге (июнь 1990 года).

В этом международном стандарте, подготовленном ISO/TC184/SC4/WG2, применен такой же язык моделирования (EXPRESS) и те же методы реализации, что и в STEP (Physical File — обменный файл, SDAI — стандартный интерфейс доступа к данным, определенным средствами STEP).

Но если STEP позволяет явно и полно смоделировать одно изделие, то с помощью PLIB можно неявно и как можно более упрощенно смоделировать семейства сходных изделий.

Различные компоненты многокомпонентной спецификации ISO CD 13584 уже были смоделированы в различных оболочках параметрических, объектно-ориентированных САПР и инженерных систем (базирующихся на персональных компьютерах, рабочих станциях) с помощью различных технологий хранения (OODB, RDB, ER-based DB, KDB) в ряде национальных и международных проектов.

Некоторые ключевые концепции подхода ISO CD 13584 уже внедрены в различные коммерческие программные продукты. Например, концепция семантического словаря в SPIMS от SGAO; концепция множественного представления в CAS.CADE от MATRA Datavision; программная параметрическая спецификация в PRONOS/PRIAMOS от VW-Gedas и т.д.

Запущены проекты как в производственной сфере, так и в сфере международной стандартизации (например, в ISO TC 29 — «Режущие инструменты»), которые используют информационные модели, определенные в ISO CD 13584. Международный стандарт ISO 13584 PLIB представляет собой новейшие разработки. Тома ISO 13584-24 и ISO 13584-42 датированы 1997 и 1998 годами, а последняя версия тома ISO 13584-25 опубликована в феврале текущего года.

В последнее время мы стали свидетелями впечатляющего роста возможностей вычислительной техники. Сегодня средний домашний компьютер обладает такими возможностями, которыми 15 лет назад обладали в сумме все компьютеры конструкторского бюро оборонного профиля, хорошо оснащенного вычислительной техникой.

Поэтому сейчас с помощью компьютерных средств возможно автоматизировать решение все новых задач, возникающих на всех этапах жизненного цикла изделия (ЖЦИ). Для решения этих задач требуется создание новых приложений (прикладных программных систем), число которых со временем становится достаточно большим. Вместе с тем возникает необходимость создания единой однородной информационной среды, облегчающей и ускоряющей взаимодействие этих многочисленных приложений. Такая информационная среда называется единой моделью изделия и производственной среды. Информационная среда может быть однородной и, следовательно, общедоступной для всех приложений только в том случае, если ее однородность обеспечивается применением общепринятых стандартов. К таким стандартам относятся стандарты CALS, разрабатываемые и утверждаемые Международной организацией по стандартизации.

В настоящее время наибольшие успехи в создании единой информационной среды в масштабах всей отрасли достигнуты в двух отраслях:

1. В нефтегазовой промышленности, для которой разработаны: протоколы STEP AP221 (функциональная и организационная модель предприятия), AP227 (пространственная конфигурация перерабатывающего завода, включающая описание системы трубопроводов), AP231 (описание характеристик перерабатывающего оборудования) и специальный стандарт описания нефтегазового оборудования ISO 15926 OIL&GAS.
2. В судостроении, для которого разработаны: протоколы STEP AP215 (компоновка корабля), AP216 (геометрическая модель обводов корабля), AP217 (система трубопроводов корабля — планируется замена протокола AP217 на вышеупомянутый протокол AP227 после некоторого расширения AP227), AP218 (силовой набор корабля), AP226 (механические системы корабля), AP234 (описание процесса эксплуатации корабля). В судостроении широко используется стандарт на описание библиотеки компонентов ISO 13584 PLIB. Во все вышеперечисленные судостроительные протоколы STEP изначально закладывается их совместимость со стандартом PLIB. Этими стандартными каталогами компонентов можно обмениваться в качестве составной части проекта, кроме того, на них может ссылаться пользователь для определения стандартных компонентов, которые необходимо использовать.

Как видите, в различных сферах экономики существуют разные подходы к всеотраслевой информационной интеграции. Отметим, что разработчики интегрированных решений для нефтегазовой промышленности (большая их часть работает в Англии) рассматривают также возможность применения стандарта PLIB, для чего создана специальная рабочая группа.

Корпорация Toshiba, осуществляющая крупный проект по созданию на основе стандарта PLIB библиотеки электронных изделий, разрабатывает интегрированную базу данных InterLIB, для которой обеспечивается совместимость как со схемой данных PLIB, так и со схемой данных EPISTLE (схема данных EPISTLE является основой стандарта ISO 15926 OIL&GAS). Использование базы данных InterLIB обеспечит взаимный обмен данными между библиотеками PLIB и хранилищем данных, соответствующим стандарту ISO 15926.

Высокая эффективность CALS-стандартов достигается, в частности, четким и однозначным разделением их ролей. Ведущими организациями, разрабатывающими международные стандарты, являются: Международная организация по стандартизации (ISO) и Международная электротехническая комиссия (IEC). А ключевыми информационными CALS-стандартами, используемыми для создания единой информационной среды, являются Стандарт по использованию данных о модели изделия (STEP) — ISO 10303 и Библиотека компонентов (PLIB) — ISO 13584.

Стандарт PLIB

PLIB интегрируется со STEP следующим образом. Во-первых, STEP может использоваться для представления и обмена геометрией отдельных семейств деталей, содержащихся в Библиотеке компонентов (также могут быть использованы другие форматы, такие как IGES и параметрические программы на языке Fortran). Во-вторых, некоторые протоколы применения STEP позволяют в процессе конструирования связывать модели компонента изделия с семейством компонентов в Библиотеке компонентов, из которой она была унаследована.

В составе стандарта PLIB запланирована серия томов, содержащих определения стандартных предопределенных классов, но в настоящее время ни по одному из томов этой серии работы не ведутся. Другим решением является стандартизация классов общей модели в протоколах STEP (как это делается, к примеру, в протоколах судостроительной серии — AP215, AP216, AP218, AP226). Возможно применение и других стандартных классов, взятых из различных каталогов. В PLIB принято, что библиотеки поставщика должны являться специализациями стандартных библиотек.

Роль стандарта PLIB на различных этапах ЖЦИ

Рассмотрим три возможных сценария использования стандарта PLIB на различных этапах жизненного цикла изделия.

Поиск потенциальных участников виртуального предприятия

На рис. 1 схематически показана роль стандарта PLIB при поиске участников создаваемого виртуального предприятия. Наличие единого стандарта на представление каталогов изделий и услуг облегчает обмен информацией о возможностях каждого из потенциальных участников виртуального предприятия. Каждое предприятие может представить информацию о наборе своих изделий в виде библиотеки поставщика, соответствующей стандарту PLIB. На рисунке показан этап запросов (следует отметить, что стандартизация запросов в существующем варианте PLIB не проработана). Запросы могут соответствовать, к примеру, стандарту EDIFACT). Предпосылкой для реализации другого возможного решения является то, что в стандарте PLIB предусмотрено формирование SQL-запросов на основе содержащихся в библиотеке описаний свойств изделий.

На рис. 2 показан этап предоставления информации о производимых изделиях.

Информационная поддержка процесса конструкторской и технологической подготовки производства

На последующих этапах ЖЦИ (прежде всего — на этапах подготовки производства, когда создается модель изделия) библиотеки компонентов, соответствующие стандарту PLIB, могут обеспечивать информационную поддержку.

Наиболее трудоемкими в процессе конструирования являются задачи идентификации, оценки, отбора и реализации деталей. Время и трудозатраты, необходимые для разработки компонентов изделия и для управления компонентами изделий, могут быть значительно сокращены и упрощены при использовании ISO 13584 PLIB (рис. 3).

При разработке конструкции изделия всех уровней сложности обычно применяются готовые изделия, к которым относятся:

• стандартные изделия;
• получаемые от внешних поставщиков изделия (то есть покупные изделия);
• заимствованные изделия.

Многие САПР снабжаются электронным каталогом стандартных и покупных изделий. Применение таких каталогов позволяет повысить эффективность проектирования. Конструктор, работающий с САПР, может найти в каталоге необходимую ему модель готового изделия и вставить ее в разрабатываемую конструкцию.

Однако при использовании таких встроенных в САПР каталогов возникают трудности. Каталоги различных САПР несовместимы между собой, поэтому пользователь оказывается привязанным к одной конкретной системе. Если одновременно используется несколько различных САПР, то организация соответственно имеет несколько каталогов, возможно идентичных по содержанию, но различающихся по форме. Актуализация (обновление) всех каталогов должна при этом проводиться одновременно. При получении готовых каталогов от внешнего партнера приходится либо требовать, чтобы каталог был представлен в формате определенной САПР, либо затрачивать собственные ресурсы на преобразование каталога.

Все эти трудности могут быть устранены при использовании каталогов, построенных в соответствии с единым стандартом — PLIB.

Если электронные каталоги представлены в стандартном формате, то может потребоваться специальный транслятор для каждого каталога, но возможно и сформировать ядро программного обеспечения для интерпретации каталогов.

В таблице представлены примерные трудозатраты, необходимые для разработки 20 классов, состоящих из 10 деталей каждый из 4 каталогов, и трудозатраты, необходимые для добавления нового каталога, содержащего 5 классов и 10 деталей на класс.

Под информационной поддержкой подразумевается, что Библиотека PLIB является источником получения включаемых в общую модель проектируемого изделия моделей отдельных фрагментов. Эти отдельные фрагменты, извлекаемые из PLIB и включаемые в модель проектируемого изделия, включают в себя:

• стандартные изделия, модели и описание свойств которых предоставляются органами стандартизации;
• нестандартные изделия, разработанные и присланные внешними поставщиками в составе библиотек поставщика;
• нестандартные изделия, разработанные в той же проектной организации;
• модели изделий и их свойства накапливаются в Библиотеке PLIB силами самой проектной организации.

На рис. 4 показано совместное использование стандартов STEP и PLIB в процессе конструкторской и технологической подготовки производства и их роли. Примерно таким же образом организуется совместное использование PLIB и с другими форматами.

В Библиотеке компонентов, изображенной на верхнем блоке, содержится как информация, необходимая для поиска в библиотеке требующегося компонента (семантический словарь), так и одно или множество представлений компонентов (содержимое библиотеки). Представления компонентов (функциональные виды компонентов) могут храниться как в виде явных моделей с фиксированными значениями параметров, так и в виде порождающих процедур (параметрических программ).

Обеспечение непрерывной логистической поддержки ЖЦИ

На этапе эксплуатации изделия Библиотека PLIB может использоваться для хранения каталога запасных частей и инструментов. Наличие в Библиотеке PLIB данных о поставщиках, связанных с описанием каждого из классов изделий, которые хранятся в PLIB, позволяет автоматизировать заказ запасных частей и инструмента.

«САПР и графика» 9'2001