Глава 2. КОНЦЕПЦИИ СОЗДАНИЯ ИНФРАСТРУКТУРЫ ИНТЕГРИРОВАННОГО ИНФОРМАЦИОННОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ГИБКИХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ НА ОСНОВЕ ПРИНЦИПОВ ИПИ (СА1_8)-ТЕХНОЛОГИЙ

2.1. Концепция информационной технологии автоматизации конструкторско-технологических процессов гибких печатных плат

2.1.1. Концепция информационной технологии и интегральной автоматизации

Рассмотрим современную концепцию информационной технологии для поддержки распределенных интегрированных автоматизированных систем проектирования, технологической подготовки производства, производства и испытаний сложных технических изделий, к которым относятся гибкие многослойные печатные платы (ГМП), которые широко применяются для производства электронных устройств авионики, а также проведем анализ основных требований, принципов и задач, имеющих место при системном проектировании таких сложных изделий [33].

Анализ существующих информационных технологий (ИТ) поддержки процессов создания сложных технических комплексов, например, отрасли космического приборостроения и авионики, показывает, что в настоящее время операции технологического графика выполняются, в основном, последовательно и общее время полной обработки складывается из суммы временных затрат на выполнение операций каждого типа.

Принципиально возможен и важен другой вариант реализации технологии создания изделий ГМП в рамках интегрированной структуры предприятий отечественного комплекса, при котором операции последующих этапов проектирования и производства начинаются до момента завершения предыдущих операций. В этом случае необходимо обеспечить доступность информации для многих процессов проектирования и обработки в реальном проектном и производственном времени. При таком переходе на новую интегрированную информационную технологию особое значение приобретают вопросы, связанные с информационным, программным и техническим обеспечением в рамках интегрированной струкгуры предприятий отечественного комплекса авионики. Параллельная (распределенная) технология создания изделий ГМП может быть реализована лишь в гом случае, когда обеспечивается одновременный и согласованный доступ к вычислительным ресурсам интегрированной информационной системы со стороны всех пользователей, участвующих в процессах обработки и анализа информации по созданию ГМП [34].

Для сокращения сроков обработки информации существенное значение имеет автоматизация ручных операций. Исследования показывают, что основная доля операций обработки и анализа может выполняться в интерактивном режиме. Следовательно, такой режим должен быть обеспечен современными программно-техническими средствами. При этом существенное значение для сокращения трудозатрат и сроков обработки и анализа информации имеет уменьшение объемов документации (отчетов), выпускаемых но результатам обработки. Один из путей решения этого вопроса - переход на безбумажную технологию и электронный обмен даными в рамках интегрированной структуры. Для скорейшего внедрения в практику указанных направлений развития технологии сопровождения перспективных ГМП важно установить отношение представленных направлений развития с аналогичными работами, выполнявшимися в гражданской и оборонной промышленности [35].

На рубеже 80-90-х годов в электронной промышленности у нас в стране и за рубежом произошел переход от заданного подхода к автоматизации отдельных служб и процессов к интегрированному, к созданию интегрированных автоматизированных систем управления (АСУ) на основе новых информационных технологий. Здесь новая информационная технологии определяется как высокоорганизованный конвейер обработки информации, обеспечивающий с высокой эффективностью комплексную обработку всей необходимой информации на всех этапах ее циркуляции. При этом иод обработкой информации понимается полная совокупность всех осуществляемых над информацией процедур. Само собой разумеется, что современная информационная технология в общем случае не будет эффективной без использования вычислительной техники, однако эта техника рассматривается лишь как средство информационной технологии, а не как системообразующий ее компонент [36].

Принципиально значимое условие построения новых информационных технологий состоит в том, что они должны не просто встраиваться в технологии функционирования соответствующих объектов (предприятий, учреждений и т.п.), а органически сливаться с ними, образуя единые технологии, функционирующие на принципах поточно-индустриального производства. Иными словами, информационная технология рассматривается как составная часть общей технологии, предназначаемая для информационного обеспечения деятельности соответствующего объекта [37].

Что должно составлять основу новой ИТ для интегрирования АСУ, что способно сделать ее концептуально единой и непротиворечивой, отвечающей требованиям времени? В качестве огвега на этот вопрос выдвигаегся следующий тезис: концептуальную основу современной ИТ составляют решение определенных требований и соблюдение ряда принципов. Вследствие свойства ИТ «развиваться во времени» требования и принципы являются принадлежностью лишь современной концепции, действующей в обозримом промежутке времени.

В основу первой составляющей части концепции ИТ положены общие требования к технологиям [38]. Будем считать, что в общем случае ИТ должна отвечать следующим требованиям:

  • - обеспечивать реализацию процессов циркуляции и переработки информации системы производства (испытаний) и управления с заданными критериями эффективности, стоимости и сроков выполнения работ;
  • - содержать набор информационно-технологических процессов во взаимосвязи между собой и с нормами их выполнения;
  • - обеспечивать реализацию информационно-технологических процессов в среде современных программно-аппаратных средств;
  • -содержать методы реализации процессом циркуляции и обработки информации, их документирования и контроля;
  • - определять организационную структуру, обеспечивающую планирование и нормирование процессов циркуляции и переработки информации;
  • -определять формы программных и технологических документов;
  • -определять порядок освоения и внедрения ИТ, а также использования ее как базы для привязки средств автоматизации к конкретным условиям проектирования, производства (испытаний) и управления ими;
  • — обладать несомненными преимуществами по сравнению с существующими технологиями для аналогичного класса систем проектирования, производства (испытаний) и управления (для вновь вводимой ИТ);
  • -содержать комплект документации, описывающей средства, реализующие перечисленные требования [39].

Первая составная часть концепции в меньшей степени зависит от времени по сравнению со второй ее частью - принципами построения ИТ, изменяющимися вместе с развитием реализующих ее средств. В качестве принципов построения ИТ перечислим следующие: проблемная ориентация, открытость, распределенность, интеграция, унификация, персонализация.

Принцип проблемной ориентации онределяег основную задачу - обрабатывать и представлять информацию так, чтобы она доходила до лица, принимающего решение, как можно быстрее и в наиболее удобном виде для восприятия. Как известно, массовый пользователь мыслит функциональными категориями соответствующих видов деятельности. Отсюда следует, что в основу современной (новой) концепции автоматизации обработки информации должен быть положен функциональный (проблемно-ориентированный) подход, ориентированный на процессы проектирования, технологической подготовки производства, контроля, испытаний и другие виды деятельности, специфичные для соответствующих категорий конечных пользователей.

Данная задача решается на базе представления информации различными методами, в первую очередь методами и реализующими их средствами интерактивной графики [40].

Принцип открытости требует гибкой организации ИТ и отражаег два свойства: способность к развитию и взаимодействие с внешней средой. При этом способность к развитию обесиечиваегся гибкой структурной организацией [разделением баз данных (баз знаний) и средств их реализации, отделением прикладного (функционального) программного обеспечения от баз данных и т.д.].

Многообразие видов взаимодействия ИТ с внешней средой требует обеспечения адаптации ИТ: к состоянию управляемых, управляющих и взаимодействующих объектов и систем; к составу, уровню развития и способам взаимодействия методов и средств хранения и переработки информации [41].

Принцип распределенности реализации ИТ является результатом развития методов применения вычислительной техники и обеспечивает сбор, переработку и хранение данных непосредственно на рабочих местах (или вблизи них) должностных лиц, нуждающихся в выполнении этих процессов. Реализация данного принципа предусматривает':

  • -создание интегрированных АСУ (ПАСУ) (ПАС) как систем с безбумажной ИТ;
  • -использование в системе множества узлов (рабочих мест) хранения и переработки информации различной производительности (на основе ЭВМ различных моделей);
  • -использование при создании НАС архитектурного подхода, принятого при построении локальных и иных сетей ЭВМ с учетом специфики систем производства (испытаний) и управления (работа в реальном масштабе времени и высокие требования к надежности и достоверности передачи и переработки информации) [42].

Принцип интеграции требует взаимной увязки, приспособления и взаимодействия всех составных частей НАС. Интеграция происходит по нескольким параллельно реализуемым направлениям:

  • -на функциональном направлении необходима интеграция информационно-технологических процессов и технологических процессов производства (испытаний) продукции;
  • -на организационном - производственных подразделений и других структурных единиц;
  • - на исполнительском - конкретных пользователей система и т.д.

В соответствии с [43] рекомендуется следующая последовательность интетрации отдельных АС в составе НАС производства (испытаний): функциональная интеграция; информационная интеграция; программная интеграция; техническая интеграция; организационно-правовая интеграция.

Принцип унификации служит одним из средств сокращения затрат на создание ИТ и расширения масштабов ее внедрения. В области автоматизированной переработки информации для унификации в настоящее время существуют широкие возможности. Как известно, иод унификацией понимается рациональное сокращение номенклатуры средств и приведение их к единой структуре. В этой связи необходимо указать на ставший нормой подход к созданию некоторых видов АС, в частности АС авиационной техники на основе концепции базового обеспечения. В соответствии с этой концепцией разрабатывается, как правило, комплекс агрегатных средств контроля (испытаний) или другого назначения [44].

В гаком комплексе обычно представлены следующие виды средств: базовые технические средства, базовые программные средства, базовые информационные средства, типовые комплекты программно-технических средств, базовые программно-технические комплексы, методическое обеспечение.

Такие комплексы разрабатываются на основе типизации и унификации методов и средств решения задач в заданной предметной области независимо от их функционального назначения и принадлежности к определенным видам контролируемой продукции. В состав базовых технических средств включаются: средства вычислительной техники, интерфейсные средства, средства регистрации и отображения информации, средства связи с контролируемым оборудованием, телекоммуникационные средства и средства реализации ЛВС, источники низания и т.п. [45].

В состав базовых программных средств включаются: средства исполняющего программного обеспечения (операционные системы и средства их расширения), средства управления базами данных, средства защиты информации, инструментально-технологические средства программирования, инструментальные средства различного назначения, программные средства технического обслуживший систем, базовые средства функционального программного обеспечения и интегрированные системы [46].

В состав базовых информационных средств включаются: унифицированная система документации, информационные интерфейсы т.д.

Правильно спроектированные комплексы афегатных средств обеспечивают создание конкретных систем, на 70...90 % состоящих из базовых средств. При этом преимущества унификации не являются абсолютными. Они связаны, прежде всего, с масштабами ее применения. Комплект агрегатных средств унификация может быть различный [47].

Принцип персонализации в наибольшей степени оказываег влияние на составные части ИТ. В современных системах ресурсы приблизились к пользователю, общепризнанным является предпочтение ПЭВМ, подключенной к сети, перед АРМ, работающим в режиме разделения времени. Основной результат персонализации - изменение интерфейса конечного пользователя с терминалом, переход к мегоду «смотри (на фафическую модель состояния ресурсов) и выбирай (необходимое действие из иерархического меню)».

Таким образом, представленная современная концепция информационной технологии, сформулированная для информационной технологии в электронной промышленности, может быть принята в качестве современной концепции ИТ поддержки процессов создания ГМП отрасли авиационного приборостроения. При этом основная или главная цель реализации АС поддержки процессов создания ГМП состоит в повышении эффективности автоматизированных процессов на базе использования современных вычислительных средств (ПЭВМ и др.), распределенной переработки информации, распределенных баз данных (БД), различных информационно-вычислительных сетей (ИВС) путем обеспечения циркуляции и переработки информации в интересах оперативной отработки на всех стадиях жизненного цикла ГМП при высоком качестве работ под единым управлением. Причем главная цель реализации АС процессов создания ГМП складывается из отдельных составляющих или подцелей [48].

В качестве подцелей реализации АС высокотехнологичных ГМП отрасли авионики отметим решение следующих задач.

Задача 1. Устранение существующих противоречий.

Для современной организации процессов создания электронных изделий на базе ГМП характерен ряд противоречий:

  • -во-нервых, между настоящим «заданным» подходом к реализации задач автоматизации и интегральным подходом, который позволяет реализовать современные и тем более перспективные иро1раммные и аппаратные средства реализации опорных информационных технологий [49, 50];
  • - во-вторых, в принятых на сегодня технических решениях для АС отсутствуют решения полномасштабной информационной системы (и системы распределенных БД), организованной на современных принципах и использующей новые возможности перспективных программных и аппаратных средств реализации АС технологий ГМП;
  • - в-третьих, между заданной целью автоматизации ПК СТК и временем ее достижения при ограниченных ресурсах финансирования (особенно в части функционального программного обеспечения);
  • - в-четвертых, в факте оснащения АС не самой современной техникой с учетом сроков завершения создания АС процессов ГМП;
  • - в-пятых, между организационно-штатной струкгурой объектов автоматизации, укомплектованной специалистами соответствующей квалификации, и системой [51].

Задача 2. Интеграция управления и выполнения работ по проектированию, технологической подготовке производства, производству и испытаниям современных ГМП.

Стремление увязывать на единой технической, организационной и информационной основе автономно функционирующие этапы производственного цикла ГМП ведет к созданию интегрированных автоматизированных систем, объединяющих под единым управлением весь технологический процесс проведения опытно-конструкторских работ ГМП, начиная от проектирования конкретного варианта ГМП и кончая выпуском и рассылкой огчетных документов по результатам испытаний ГМП [52].

Комплексная автоматизация осуществляет интеграцию всех видов и средств по созданию ГМП: механических, электронных и информационных. Причем информационный аспект выдвигается на первый план.

Главное при этом своевременная переработка и легкая передача надежной информации. Информационная технология за счет унификации технических и программных средств и согласования интерфейсов между подсистемами (системами) НАС должна сыграть роль основного средства интеграции этапов жизненного цикла ГМП.

Задача 3. Стандартизация и унификация средств автоматизации.

Настоящий период автоматизации процессов создания ГМП характеризуется, во-первых, объективной потребностью в использовании новой вычислительной техники, информационного и программного обеспечения различных процессов как средств повышения эффективности проведения работ по созданию ГМП; во- вгорых, наличием на разных предприятиях разных технологий и организационных структур, решающих задачи но созданию (планированию) ГМП, проведению научных исследований и т.п. Вместе с тем внедрение средств автоматизации осуществляется без необходимой (достаточно жесткой) централизации. Особенно это относится к информационному обеспечению и методологии его создания. Накопленный на этом направлении мировой опыт используется в недостаточной мере. Хотя широкая стандартизация и унификация средств автоматизации в смежных областях как у нас в стране, так и за рубежом, стали нормой при создании аналогичных систем [53].

Таким образом, названная главная цель реализации АС процессов ГМП, обеспечивающих интегрированную информационную поддержку процессов создания ГМП в рамках интегрированной структуры предприятий отрасли космического и авиационного приборостроения, и три частные задачи свидетельствуют о достаточной целесообразности продолжения работ в этом направлении.

Компоненты и структура объектов автоматизации достаточно полно прописаны в актах рекогносцировки, которые подтверждают сложность структур АС отрасли космического и авиационного приборостроения и ее интегрированный характер функционирования. Однако состав компонентов и структура объектов автоматизации, как показал опыт последних лет, могут меняться, что должно найти свое отражение в методологии проектирования АС ГМП отрасли авиационного приборостроения и в средствах, используемых для решения таких задач. Здесь одна из основных трудностей при создании и эксплуатации АС для технологий ГМП состоит в разрешении конфликтной ситуации, возникающей при определении перечня задач и функциональных возможностей системы вследствие динамики изменения предметной области, для которой строится система, с одной стороны, и гибкости моделей и инструментально-технологических средств, заложенных в систему, с другой. Гибкость моделей, в свою очередь, определяется возможностью и параметрической и структурной модификации в зависимости от условий развития АС ГМП и заданной предметной области приборостроения [55].

Одним из важнейших требований, которые следуег предъявлять к современной методологии проектирования систем типа АС ГМП, является обеспечение их динамичности. Сущность этого требования основана на том, что в отличие от некоторых других технических систем система типа АС ГМП должна совершенствоваться в процессе эксплуатации.

Статичная АС ГМП превращается из прогрессивного фактора в консервативный фактор обеспечения процессов создания ГМП для авионики. Поэтому возможность модернизации АС, изменения ее структуры, включения новых компонентов должна обеспечиваться в процессе эксплуатации. При этом указанная возможность должна обеспечиваться с максимальной на данном уровне техники объективностью, что ведег к включению в состав средств АС ГМП систем автоматизированного проектирования (САПР) различного назначения.

Таким образом, АС ГМП, разрабатываемые в настоящее время, являются сложными многоуровневыми иерархическими системами и обладают свойствами, присущими большинству сложных систем (в том число и систем информационного типа), для которых характерны постепенный отказ от нозадачной реализации процессов сбора и переработки информации и переход к реализации интегрированного подхода на основе широкого применения типовых информационно-технологических процессов [57].

В связи с этим задачи модернизации АС ГМП для авионики, разрабатываемые в настоящее время, являются целесообразными. Но решение этих задач требует необходимой научно-методической подготовки. При этом все задачи модернизации АС ГМП в целом можно разбить на две группы:

  • -задачи модернизации АС ГМП в целом, носящие общесистемный характер;
  • -задачи модернизации отдельных систем (подсистем), отдельных информационно-технологических процессов и средств их реализации.

С учетом проведенного анализа к задачам модернизации общесистемного характера следует отнести:

  • -разработку методологии (промышленной методологии) создания распределенных информационных систем, в том числе распределенной системы БД на основе одной из наиболее современных методологий (например, на основе PDM-системы или продуктов фирмы ORACLE или др.);
  • - расширение функциональных возможностей телекоммуникационной сети (ТКС), автоматизированной системы спутниковой связи и др.;
  • - разработку модифицированного комплекса средств автоматизации технологий ГМП, отвечающего более современным требованиям и включающего в свой состав помимо обновленных технических, программных и информационных средств для реализации опорных информационных технологий и инструментальные средства создания автоматизированных систем (САПР) [58].

К задачам модернизации отдельных систем (подсистем), отдельных информационно-технологических процессов и средств их реализации следует отнести задачи, которые должны быть выявлены после анализа расширения (модификации) функций отдельных АС предприятий интегрированной структуры.

С позиций системного анализа указанных проблем в последующих исследованиях необходимо уделить особое внимание решениям но инструментальному обеспечению разработки и сопровождения проектов ГМП. Под инструментальным обеспечением здесь следует понимать комплекс средств организационных (методических), программных, технических, обеспечивающих создание и сопровождение систем автоматизации процессов ГМП в условиях эксплуатации [59].

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >