Централизованное управление САПР
Процесс внедрения систем автоматизации проектирования, в частности систем геометрического моделирования, таких как SolidWorks, Solid Edge, NX, CATIA и др., обычно рассматривается только в плане оценки функциональных возможностей. Под внедрением, как правило, понимают выбор самой программы и подбор нужной конфигурации. Иногда вспоминают о необходимости оценки производительности рабочих станций в контексте работы с конкретной системой моделирования, а не просто покупки «современного» компьютера. Вопросы выбора типа лицензий относят к финансовым, и в контексте внедрения обычно не рассматривают. Если говорить об использовании небольшого количества рабочих мест CAD — в пределах десяти, то подобный подход действительно оправдан.
В случае же построения полноценной системы автоматизации проектирования на большом предприятии без проектирования инфраструктуры и создания системы управления рабочими местами CAD не обойтись. Рассмотрим основные задачи, которые возникают в процессе внедрения систем автоматизации проектирования, и способы их решения.
В качестве системы, на примере которой проводится анализ, применяется CATIA V5 на платформе Microsoft Windows.
Инфраструктуру современной CAD-системы можно разделить на ряд стандартных элементов. Во-первых, это программный код — в нашем случае его можно рассматривать как единое целое без разделения на ядро, оболочку и утилиты. Во-вторых, профили пользователей, то есть настройки, выполняемые на каждом рабочем месте: точность моделирования, способ визуализации, стандарты, расположение инструментальных панелей и др. В-третьих, система управления лицензиями, как правило, состоящая из двух частей: серверной и клиентской. Рассмотрим каждый из этих элементов подробнее. Наибольшее влияние на инфраструктуру CAD-системы оказывает способ установки программного кода, то есть как и где будет установлена система. Возможны два варианта: стандартный — установка системы на каждое рабочее место, и сетевой — установка на общий сетевой ресурс (сервер). В чем заключаются недостатки стандартного способа установки CAD-систем?
Прежде всего это временные затраты на первоначальную установку. Учитывая объем дистрибутивов современных CAD-систем и время их установки, можно прикинуть, сколько времени понадобится на подготовку к работе парка в несколько сотен машин. Если при начальной установке мы тратим время только технических специалистов, то при обслуживании и обновлении к нему добавляется время простоя сотрудников, занятых непосредственно в проектировании. Из чего состоит обслуживание CAD-систем? В первую очередь это установка обновлений. Например, на каждую версию (release) CATIA V5 приходится порядка десяти обновлений (service pack). Установка одного такого обновления занимает 20-30 мин. Умножив это время на количество компьютеров и разделив на число сотрудников технической службы (с учетом поправочных коэффициентов), а также приняв во внимание возможность одновременной установки и количество дисков с дистрибутивами или пропускную способность сети предприятия, можно получить время, в течение которого CAD-система будет недоступна для работы пользователей. Очевидно, что начиная с определенного числа рабочих мест установка обновлений методом «выходного дня» становится невозможной.
Решить подобную задачу можно несколькими способами: увеличить число сотрудников технической службы, растянуть процесс обновления на недели или перейти к сетевой инфраструктуре использования CAD-системы. Описание первых двух способов выходит за рамки данной статьи — вследствие того, что они имеют сомнительную эффективность, а также связаны с организацией работы конкретных компаний. Рассмотрим подробнее метод сетевой установки CAD-системы.
Прежде всего необходимо выделить серверную и клиентскую части CAD-системы.
К серверной части можно отнести те компоненты, которые необходимы всем пользователям и которые остаются неизменными в процессе работы. Фактически серверной частью будет являться весь дистрибутив CATIA. К клиентской части следует отнести компоненты, специфичные для каждого пользователя, которые могут быть изменены в процессе работы. Для CATIA к клиентской части относятся профили пользователей.
Рассмотрим подробнее серверную часть. Раз мы говорим о том, что эта часть одинакова для всех пользователей, то ее можно разместить на общем сетевом ресурсе, а поскольку она должна быть неизменна, то права доступа должны быть только на чтение и исполнение программного кода. Если перейти к техническому описанию, то на общедоступном сетевом ресурсе (share) размещается каталог (folder), содержащий программный код CATIA. Для запуска CATIA с локального компьютера в каждом профиле пользователя указывается путь к общему сетевому ресурсу.
На первый взгляд технология достаточно простая, но у любого специалиста, имеющего опыт подобных экспериментов, возникает закономерный вопрос: получается, что каждый пользователь будет постоянно обращаться к сетевому ресурсу и создавать нагрузку на сеть? Для решения подобной проблемы с использованием серверов под управлением ОС Microsoft Windows Server применяется механизм Offline folders, который позволяет кэшировать файлы, необходимые для работы на локальном компьютере пользователя. Механизм работы следующий: при первоначальном запуске CATIA на локальный диск пользователя загружается программный код, необходимый для старта CATIA. Далее в процессе работы при обращении к различным функциям системы на локальный диск загружается программный код, необходимый для работы этих функций. В случае повторного обращения к ранее загруженным функциям производится загрузка программного кода с локального диска пользователя, а не с сетевого ресурса, то есть нагрузка на сетевые ресурсы возникает только в процессе первого запуска каждой функции. По статистике, пользователь CAD-системы работает с ограниченным набором модулей, который к тому же определяется доступной ему лицензией. Следовательно, в процессе нормальной эксплуатации CAD-системы нагрузка на каналы передачи данных возникает только при первоначальном запуске системы и в первые минуты работы. Исходя из опыта эксплуатации CATIA V5 в рамках сетевой инфраструктуры крупной компании, наибольшая нагрузка приходится на начало рабочего дня — в течение первых двух часов работы. Опытным путем было установлено, что оптимальное количество пользователей, использующих один сервер с программным кодом в сети с пропускной способностью 100 Mбит, — 40 человек. Уменьшение количества пользователей на один сервер не дает ощутимого прироста производительности, а увеличение — замедляет загрузку CAD-системы.
На первый взгляд наиболее узким местом подобной организации работы будет сервер, на дисках которого размещается программный код CAD-системы. Действительно, если применяется только один сервер, то выход его из эксплуатации вследствие сбоя или в процессе выполнения регламентных работ влечет за собой остановку работы всех пользователей, имеющих дело с расположенными на нем программными приложениями. Во избежание подобной зависимости следует использовать набор серверов, идентичных друг другу и обеспечивающих доступ к одному и тому же программному коду. Технически организация работы выглядит следующим образом: программный код CAD-системы устанавливают на несколько физических или виртуальных серверов; все серверы с помощью механизма DFS собираются под одним каталогом (folder); пользователь, запускающий CAD-систему с сетевого ресурса, указанного в его профиле, получает ссылку на случайным образом выбранный сервер, откуда загружает необходимый ему программный код. Таким образом, доступность каждого конкретного сервера не влияет на работу всех пользователей. Помимо обеспечения отказоустойчивости подобная схема выгода тем, что для проведения технических и регламентных работ, а также для выполнения обновлений программного обеспечения нет необходимости останавливать работу всего предприятия. Достаточно отключить ссылки на конкретные серверы в DFS-каталоге, провести их обновление и вернуть в рабочую эксплуатацию (рис. 1).
Рис. 1
Помимо программного кода наиболее логичной частью, которую можно перенести с локального компьютера на сетевой ресурс, являются профили пользователей. Стоит пояснить, что мы понимаем под этим термином. Профиль пользователя — это набор параметров CAD-системы, характерный для каждого конкретного человека. Фактически это все те настройки, который пользователь выполняет при работе в CAD-системе в соответствии со своими пожеланиями, а также настройки, заранее определенные администратором системы в соответствии со стандартами предприятия. К стандартным настройкам могут относиться стандарты проектирования, настройки точности визуализации, перечень каталогов стандартных элементов
и т.д. Все эти настройки хранятся в виде набора файлов, которые можно разместить как на локальном компьютере, так и на сетевом диске. В чем преимущество переноса профилей пользователя на сетевые ресурсы? Прежде всего в отсутствии привязки человека к конкретному компьютеру. Независимо от времени и места запуска CAD-системы пользователь получает свой личный набор настроек, необходимый ему для работы. Технически подобная схема работы организуется следующим образом: создается общедоступный сетевой ресурс, на котором формируются каталоги для различных групп пользователей; в рамках созданной структуры каталогов размещаются стандартные для каждой из групп профили пользователей; для каждого пользователя формируется персональный профиль, содержащий стандартные настройки и каталог для хранения личных настроек с правами на запись и изменение (рис. 2).
Рис. 2
Как было отмечено ранее, неотъемлемой частью большинства коммерческих CAD-систем является механизм работы с лицензиями.
В контексте систем автоматизации проектирования, если не рассматривать юридическую составляющую, лицензия — это специальным образом сформированный программный код, открывающий доступ к определенному набору модулей системы. Основным критерием, определяющим необходимость организации процесса управления доступа к лицензиям, служит ограниченность их числа. Если компании, применяющей систему автоматизации проектирования, удалось договориться со своим поставщиком программного обеспечения о безлимитном использовании лицензий, то процесс работы заметно упрощается. К сожалению, подобная ситуация встречается довольно редко. Лицензии на применение CAD-систем можно разделить на два типа: локальные и сетевые. К локальным относятся лицензии, работающие только на конкретной рабочей станции. К сетевым — лицензии, которые можно использовать с любой рабочей стации при наличии сетевого соединения с сервером лицензий. Применение локальных лицензий не предполагает какой-либо особой организации инфраструктуры САПР и относится к разряду административного управления. Для сетевых лицензий существует ряд параметров, которые необходимо учитывать при организации системы управления. Прежде всего, использование сетевых лицензий предполагает наличие сервера лицензий — компьютера, на котором установлено программное обеспечение, предназначенное для организации доступа к лицензиям. Механизм работы заключается в следующем: пользователь запускает CAD-систему; в зависимости от типа лицензии, указанного в профиле пользователя, на сервер лицензий отправляется запрос на соответствующую лицензию; в случае наличия свободных лицензий пользователь получает разрешение на использование модулей системы, доступных для данной лицензии. Для CATIA V5 наиболее эффективна организация управления доступом к лицензиям через применение административных профилей. Административный профиль пользователя — это набор стандартных параметров CAD-системы, являющихся обязательными для использования обычным пользователем. При запуске системы происходит обращение к административному профилю для получения стандартных настроек и лишь затем — обращение к профилю пользователя для получения личных настроек, изменение которых разрешено в административном профиле. Для организации доступа к различным типам лицензий необходимо разделить пользователей по подгруппам в зависимости от типа выполняемых работ и создать для каждой подгруппы свой административный профиль, в котором будут определены типы доступных лицензий.
Рис. 3
Результат работы по организации централизованного управления САПР можно представить в виде схемы взаимодействия, показанной на рис. 3.
В качестве вывода следует отметить, что процесс проектирования любого изделия с применением средств автоматизации проектирования тесно связан с работой информационно-вычислительных ресурсов, оптимальное использование которых существенно повышает качество и эффективность работы сотрудников, занятых на всех этапах проектирования.
