4 - 2001

Knowledgeware: как задействовать самые ценные корпоративные активы

Павел Голдовский, Андрей Бубнов

Немного о терминологии

Ценность опыта

Расширение использования корпоративного опыта

Организация управления знаниями

Провозглашенный 400 лет назад Фрэнсисом Бэконом лозунг «Знание — сила!» оказывается справедливым и сегодня в отношении промышленности ХХI века. Производители различного масштаба поняли, что разумное и рациональное применение информации, накопленной в процессе выпуска продукции, — ключевой фактор победы в конкурентной борьбе.

Однако, чтобы получить возможность модифицировать готовое изделие или применить имеющуюся разработку для новой модели, необходимо иметь представление, как и почему существующие изделия были сконструированы, а это значит, что надо разграничить само изделие и личность его автора. Такое становится возможным при использовании современных программных средств проектирования. В универсальной системе CATIA Version 5 (V5) логика создания изделия прозрачна благодаря Knowledgeware — набору интегрированных в CATIA инструментов, построенных на объектно-ориентированной архитектуре и предназначенных для разработки и внедрения процесса технической подготовки производства на основе накопления и эффективного использования так называемой базы знаний (подробнее о развитии системы CATIA Version 5 см. статьи в прошлых номерах нашего журнала — № 12’2000 год и № 1’2001).

Немного о терминологии

Известно, что определенные понятия отражают те процессы и явления, которые имеют место в практической деятельности человека. Так, если человек живет на берегу Ледовитого океана и каждый день видит перед собой многообразие состояний замерзшей воды, то и в его сознании, и в речи появляются соответствующие образы и их словесные выражения, отсутствующие у жителей юга или средней полосы, — это и шуга, и сало, и т.д.

Поскольку многие термины вычислительной техники приходят из английского языка, то правила русского языка требуют или полностью повторить их в русской транскрипции, или найти эквивалентные слова и словосочетания.

В английском языке термины более компактны, например: hardware — аппаратные средства (железо), software — программное обеспечение (софт). Или, скажем, еще термин Knowledgeware можно перевести по-разному. Можно подобрать целый ряд смысловых эквивалентов — знания, область знаний, правила как формализованные знания, среда применения знаний, база знаний, средства накопления знаний. В общем, русскоязычный термин пока не устоялся, и его выражение, как и содержание, будет зависеть, наверное, от степени освоения и от дальнейшего развития функциональности составляющих Knowledgeware программных средств.

В начало В начало

Ценность опыта

Внедрение процесса технической подготовки производства на основе накопления знаний требует использования явных и неявных знаний. Явные знания — это информация, доступная в спецификации изделия, в стандартах компании, спецификациях приобретаемых комплектующих, технических требованиях и т.д. Неявные (скрытые) знания — это ноу-хау инженеров, создающих новую разработку, включая экспертную оценку конкретных условий выполнения проекта. Обычно ноу-хау находится в головах создателей и востребуется другими специалистами при непосредственном контакте в процессе коллективной работы. Часто (если не всегда) эти знания утрачиваются, когда их носитель покидает компанию.

Как правило, инструменты, созданные для проектирования изделий, не предназначены для сохранения информации о том, как и почему именно такие проектные решения были приняты, и не обеспечивают простой доступ к знаниям такого рода. Однако четкое представление о том, как изделие поведет себя в работе, а также понимание алгоритма трансформации прежнего опыта в создание приемлемого продукта являются несомненной корпоративной ценностью и сердцевиной корпоративной базы знаний. Это является также необходимым требованием для сохранения позиций в конкурентной борьбе.

В начало В начало

Расширение использования корпоративного опыта

Необходимость создания базы знаний предприятия и обеспечения возможности расширения ее применения внутри предприятия заставляет компанию организовать получение и накопление информации от разработчиков в целях ее повторного использования, экономии времени, повышения уровня разработок и уменьшения затрат. CATIA V5 предлагает предприятиям самые современные решения для внедрения процесса накопления и эффективного использования знаний. Следует оговориться, что ядро мощных возможностей по обработке знаний заложено уже в CATIA Version 4, работающей только на рабочих станциях UNIX (соответствующий модуль версии 4 называется Knowledge Engineering). Однако стремительное развитие V5 поднимает возможности CATIA Knowledgeware на новый, передовой уровень. V5 имеет целый набор модулей обработки знаний, обеспечивающий открытую масштабируемую архитектуру, которая позволяет вести разработку проекта в соответствии с ассоциированными спецификациями, а также интегрировать спецификации в процесс разработки изделия.

Инструментарий «Базы знаний» является составной частью архитектуры CATIA V5. Он предоставляет пользователю новые пути создания спецификации изделия в ее расширенном виде, с включением в нее, наряду с определением геометрии деталей и сборок, аналитических и технологических процессов, отдельного набора Knowledge-спецификаций, то есть формульных соотношений параметров, правил проектирования, проверок ограничений, что в совокупности определяет конечный результат разработки (рис. 1).

В качестве входных параметров правила могут включать величины из различных разделов спецификации, определяющих процесс разработки изделия. Это и геометрические параметры, и механические связи, и технологические ограничения (например, качество поверхности или время механообработки), и ограничения по стоимости или доступности отдельных элементов, и ограничения по требованиям эксплуатации. Простейший пример правила:

If Материал==‘Золото‘ Цена=1000 
else Цена= min(M1,M2,…)

Возможность отслеживания ограничений через механизм проверок гарантирует соблюдение внутренних или иных используемых стандартов. При этом система выдает пользователю сообщения, связанные с нарушением условий проверок. Процедура контроля проверки указывает, какой элемент или параметр проекта стал причиной несоблюдения заложенного в спецификации правила.

Например, в случае нарушения условия Цена_изделия<1500 процедура контроля генерирует сообщение-рекомендацию «Цена изделия слишком высокая, замените материал».

Очень важно, что, будучи однажды сформулированными, и правила проектирования, и проверки ограничений становятся частью спецификации разработки. Это значит, что разработчик использует готовую спецификацию в контексте новой разработки путем повторного применения правил проектирования и проверок.

Более того, используя возможность создания иерархической структуры «Базы знаний», пользователи могут определить применение одних правил глобально, на всем предприятии, а других правил — только в конкретных проектах или подразделениях. «База знаний» может устанавливаться в качестве руководящего корпоративного стандарта как динамически поддерживаемая процедура, обязательная к исполнению для всех разработчиков предприятия. Электронные средства накопления и передачи корпоративного опыта освобождают разработчиков от повторяющейся рутинной работы и оставляют больше времени для поиска новых идей и решений. Это закономерно влечет за собой выпуск продукции более высокого качества, сокращение цикла разработки и снижение риска случайных ошибок.

CATIA V5 содержит три модуля обработки знаний:

  • Knowledge Advisor позволяет встраивать экспертные знания в процесс проектирования путем явного описания в удобной форме параметрических зависимостей (формул), правил и процедур контроля (проверок). Режимы предварительной проверки «Как это сделать» и «Что получится, если» помогают заранее оценить различные варианты исходных данных проекта и соответствующих им результатов.
  • Knowledge Expert создает структуру корпоративной базы экспертных знаний на основе иерархии правил и контрольных процедур. Специальные средства анализа (рипортеры и анализаторы) помогают выявить отклонения и предложить корректировки процесса разработки изделия.
  • Generative Knowledge представляет достаточно простой язык интерактивного программирования для создания скриптов, включающих элементы базы знаний. По скриптам проект синтезируется или модифицируется в автоматическом режиме, причем производится не только геометрическое определение изделия, но и спецификация связанных с ним процессов (кинематика, монтаж-демонтаж, элементы механообработки).
В начало В начало

Организация управления знаниями

В процессе внедрения мощного инструментария Knowledgeware, который дает система CATIA, возникает задача организации управления знаниями. Если необходимо зафиксировать явные знания (требования стандартов и т.п.), то это можно реализовать при помощи выделенного подразделения предприятия или специализированной внешней фирмы, которая переводит стандарты в формализованные правила и ограничения.

Сложнее дело обстоит с капитализацией неявных правил, которые и представляют собой опыт конкретных исполнителей и коллективов. Это особенно актуально для отечественных предприятий, поскольку смена поколений конструкторов приводит к реальному разрыву в передаче опыта и традиций.

В такой ситуации представляется целесообразным создание таких условий, чтобы опытные разработчики были материально заинтересованы в передаче своих знаний. Может быть, что-то подобное процедуре внедрения рационализаторских предложений — только скорее в японском, нежели в советском варианте. При этом размер материального вознаграждения экспертов должен устраивать обе стороны, иначе процесс накопления корпоративного опыта не будет идти. Хотя администрации любого предприятия, особенно отечественного, не просто привыкнуть к мысли, что знания стоят реальных, а не символических денег, но цель — сохранение имеющегося уровня знаний и достижение новых преимуществ в конкуренции — оправдывает затраты.

В заключение проиллюстрируем на примерах использования средств формализации накопленных знаний на основе правил и контрольных процедур в системе CATIA.

Автомобильная компания разрабатывает базовую модель автомобиля. При этом закладывает возможность создавать модификации исполнения в зависимости от рынка — европейского, американского, японского и т.д., что позволяет в автоматическом режиме выбирать наборы основных параметров, включая модификацию двигателя, материалы, систему безопасности, конструкцию расположения руля и пр. Или другой пример из этой же отрасли производства — перестроение конструктивной схемы автомобиля в зависимости от выбираемого типа кузова (Sedan, Hatchback, Coupe/Sport и др.) (рис. 2).

Или возьмем разработки в области авиастроения. Варианты конструктивно-силовой схемы летательного аппарата могут автоматически выбираться в зависимости от значений аэродинамических параметров несущих плоскостей. Приведем частный случай рабочего проектирования: построение крепления авиационной антенны, показанное на рис. 3, выполнено в полуавтоматическом режиме — исходя из места расположения крепления на корпусе, типа антенны, используемого материала, отраслевых стандартов и требований заказчика.

Как пример использования Knowledgeware в судостроении на рис. 4 представлено изображение результатов автоматического размещения изоляции (была получена также соответствующая спецификация) на элементах корабельного трубопровода в местах прохождения последнего через зоны воздействия высокотемпературных источников (трубоизоляция показана серым цветом, модель из CATIA V4).

В статье использованы материалы компаний IBM и Dassault Systemes

«САПР и графика» 4'2001