CALS-технологии. Первичные ошибки, вторичные ошибки и их проявления.. Основные принципы calsтехнологий

• Название: Основные принципы calsтехнологий
• Анкор: CALS-технологии. Первичные ошибки, вторичные ошибки и их проявления
• Дата: 15.04.2022
• Размер: 40.68 Kb.
• Имя файла: PP03.docx
• Тип: Документы; #475407

1. 
   CALS-технологии
   

CALS-технологии это непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного цикла изделий, или ИПИ (информационная поддержка процессов жизненного цикла изделий) — информационные технологии, используемые в управлении процессами жизненного цикла изделия или системы, в основном для сложных (высокотехнологичных и наукоёмких) образцов продукции машиностроения и иных объектов техники.

В общем виде CALS-технологии - это процесс создания единого информационного пространства в отдельно взятой системе обеспечения жизненного цикла продукции. С развитием производственных систем возникла необходимость разработки механизмов и процедур оперативного обмена данными между различными субъектами производственных отношений на разных этапах использования изделий.

Первоначально данная концепция была реализована в вооруженных силах США для снижения объемов бумажного документооборота, повышения оперативности обратной связи между заказчиками и поставщиками вооружений и амуниции, повышении управляемости системы и снижении общих затрат на информационную область. Сама аббревиатура CALS обозначала «компьютерную поддержку поставок».

С течением времени CALS-технологии и CALS-системы значительно расширили поле своей деятельности. Различные отрасли машиностроения, строительных и транспортных сфер, область разработки проектов наукоемких производств. При этом если изначально применение ограничивалось производством и эксплуатацией, то теперь концепция действовала на всех стадиях жизненного цикла продукции.

Основные принципы CALS-технологий базируются на контроле и организации этапов существования продукции. К ним относят:

• 
  Обеспечение системного управления (использование специальных информационных пространств);
  
• 
  Минимизацию затрат на всех стадиях;
  
• 
  Использование стандартных механизмов описания управляемых объектов (интеграция информационных потоков);
  
• 
  Дифференциацию программных элементов на основе использования общих стандартов (данных и интерфейсов доступа) и применение платформ на коммерческой основе;
  
• 
  Представление информации на безбумажной основе с приоритетом использования электронной подписи;
  
• 
  Сопутствующий инжиниринг все процессов;
  
• 
  Непрерывное корректирование и усовершенствование с целью создания оптимальной модели управления.
  

Создание информационной плоскости предполагает решение задачи на двух уровнях:

• 
  Автоматизация отдельных элементов производства и формирование сопутствующих информационных потоков управления данными;
  
• 
  Композиция различных информационных блоков (что помимо получения однородной информационной среды, гарантирует и композицию общей стратегии предприятия).
  

К преимуществам интегрированной среды можно отнести:

• 
  Защиту данных во времени (обеспечение целостности);
  
• 
  Обеспечение доступа к информации всех участников проекта, независимо от их положения в пространстве;
  
• 
  Минимизацию потерь данных;
  
• 
  Гибкость реагирования системы на внесенные коррективы (изменения доступны практически мгновенно в рамках всей системы);
  
• 
  Повышение пропускной способности обработки данных;
  
• 
  Широкие возможности разнообразных платформ проектирования и поддержки.
  

Перспективы применения CALS на промышленных предприятиях заключаются в формировании специализированной организационно-информационной среды, позволяющей:

• 
  Значительно увеличить уровень кооперации различных производств за счет однородных стандартов обработки информации;
  
• 
  Снизить влияние территориального расположения предприятий и тем самым ограничить влияние расстояний на эффективность взаимодействия;
  
• 
  Создать виртуальные элементы производств, позволяющих контролировать процессы проектирования, производства и эксплуатации изделий на уровне отдельных практических задач;
  
• 
  Защитить результаты работы на основе преемственности результатов работы на всех этапах жизненного цикла продукции;
  
• 
  Оптимизировать затраты за счет снижения бумажных составляющих документооборота;
  
• 
  Использовать «прозрачность» процессов управления и контроля, благодаря разработке интегрированных моделей;
  
• 
  Создать мощную информационную поддержку всех этапов цикла производства;
  
• 
  Создать общую систему стандартизации информации об изделии;
  
• 
  Обеспечить требуемый уровень качества продукции.
  

Применение основ CALS-технологий крайне важно для соответствия уровня развития предприятия современным тенденциям на международной промышленной арене.

Примерами CALS-технологий являются цифровые методы проектирования производств, поддерживающие контроль жизненного цикла продукции (Product LifecycleManagement) - так называемые PLM-системы. К ним относят следующие классы систем:

• 
  CAD – (Computer Aided Design) – решение задач проектирования изделий и элементов; моделирование объектов на плоскости (2D-модель) и в пространстве (3D-модель); средства получения чертежей; архивы данных по элементам конструкций и создание шаблонов документов.
  
• 
  CAE – (Computer Aided Engineering) – исследование свойств объектов (при изготовлении и эксплуатации); создание проверочных систем анализа объекта по разработанной модели; оптимизация параметров объекта по заданным условиям и ограничениям.
  
• 
  CAM - (Computer Aided Manufacturing) – программирование контроллеров станков с ЧПУ; исследование вариантов траектории инструмента по алгоритмам обрабатываемой поверхности; анализ геометрических конфликтов; подгонка к оборудованию.
  
• 
  PDM - (Product Data Management) - хранение данных и контроль документации; создание архива образцов; обеспечение доступа к информации и ее защита.
  

CALS-технологии - это прежде всего методика информационной поддержки бизнес процессов, которая нашла свое применение в различных сферах производственной деятельности. Эффективность ее распространения и использования базируется на системной разработке соответствующей информационной среды. Для реализации данной цели необходимым условием является использование специальных композиционных подходов по формированию новых систем поддержки. Примером подобной компании на рынке России является НИЦ CALS-технологий «Прикладная логистика». Основные задачи компании лежат в плоскости прогрессивных платформ и нормативов их использования. Основными направлениями деятельности есть: осуществление оперативного наблюдения различных проектных данных и минимизация потерь продукции. НИЦ CALS-технологий - разработчик нескольких известных авторских платформ. Сделаем их краткий обзор.

Еще одной важной функцией вычислительных методов является управление различными ресурсами и потоками предприятия в реальном времени - материально-техническими, финансовыми, процессами складирования, персоналом, планированием и сбытом продукции. Системы, реализующие выполнение перечисленных задач относятся к ERP-системам (Enterprise Resource Planning − управление ресурсами предприятия).

Такие системы представляют новую методологию управление CALS-технологиями, которая реализует требуемый функционал на основе специальной информационной инфраструктуры.

К типовым функциям данного класса программных продуктов относят:

• 
  Создание и контроль различных спецификаций (позволяют определить конечное изделие, учесть все необходимые ресурсы для производства);
  
• 
  Управление сбытом продукции (прогноз реализации изделия на основе планов продаж);
  
• 
  Анализ потребности в материалах (определение размера партий и сроков поставок, конкретных групп сырья и комплектующих);
  
• 
  Организацию закупочной деятельности (формирование договоров о поставках, оптимизация складской деятельности предприятия);
  
• 
  Планирование загрузки производственных мощностей (на уровне как всего предприятия, так и отдельных цехов или рабочих мест);
  
• 
  Контроль финансовых ресурсов (учет и аудит финансов).
  

CALS-технологии в России используются на многих отечественных предприятиях, как гражданского, так и военного сектора. Электронная документация используется для многих изделий. К примеру, в авиации для самолетов, вертолетов, авиационных двигателей и комплектующих. Помимо этого, ведутся разработки систем навигации, телефонной и радио связи, управления. Применяются при проектировании и разработке автотракторной техники. Элементы системы используются на Воронежском механическом заводе, в государственной корпорации «Росатом», НПП «Аэросила», ОАО «Российские железные дороги» и др. Как видим, примеры CALS-технологии достаточно разнообразны.

2 Первичные ошибки, вторичные ошибки и их проявления

Под ошибкой в широком смысле слова понимается неправильность, погрешность или неумышленное, невольное искажение объекта или процесса. При этом подразумевается, что известно правильное или неискаженное эталонное состояние объекта, к которому относится ошибка. Считается, что если программа не выполняет того, что пользователь от нее ожидает, то в ней имеется ошибка.

Важной особенностью процесса выявления ошибок в сложных программах является отсутствие полностью определенной пра­вильной программы-эталона, которому должен соответствовать проверяемый текст. Поэтому нельзя гарантированно утверждать, что возможно написать программу без ошибок.



Распределение выявленных ошибок

Искажения в тексте программ (первичные ошибки) являются элементами, подлежащими корректировке. Однако непосредственно наличие ошибки обнаруживаются по ее вторичным проявлениям. Искажение выходных результатов исполнения программ (вторичная ошибка) вызывает необходимость выполнения ряда операций по локализации устранению первичной ошибки (отладка программ).

Одним из критериев профессионального мастерства программистов является их способность обнаруживать и исправлять собственные ошибки. Начинающие программисты не умеют этого делать, у опытных программистов это не вызывает затруднений. Ошибки в программах делают все. Только программисты разной квалификации делают разные по сложности и количеству ошибки.

На этапе отладки программ выявляются и исправляются много ошибок, но не все. Опыт показывает, что всякая последняя найденная ошибка на самом деле является предпоследней, т.к. программисты не продумывают до конца последствия исправления найденной ошибки.

Убывание ошибок в программном обеспечении и интенсивность их обнаружения не беспредельно. После отладки в течение некоторого времени интенсивность обнаружения ошибок при самом активном тестировании снижается настолько, что разработчики попадают в зону нечувствительности к программным ошибкам и отказам. При такой интенсивности отказов программ трудно прогнозировать затраты времени, необходимые для обнаружения очередной ошибки. Создается представление о полном отсутствии ошибок в программе, о невозможности и бесцельности их поиска. Поэтому усилия на отладку сокращаются, и интенсивность обнаружения ошибок еще больше снижается. Этой предельно низкой интенсивности обнаружения отказов соответствует наработка на обнаруженную ошибку, при которой прекращается улучшение характеристик программного обеспечения на этапах его отладки и испытаний у заказчика.

Ошибку можно отнести к одному из ниже перечисленных классов:

• 
  системные ошибки;
  
• 
  ошибки в выборе алгоритма;
  
• 
  алгоритмические ошибки;
  
• 
  технологические ошибки;
  
• 
  программные ошибки.
  

Системные ошибки в большом (сложном) программном обеспечении определяются, прежде всего неполной информацией о реальных процессах, происходящих в источниках и потребителях информации.

На начальных стадиях проектирования ПО не всегда удается точно сформулировать целевую задачу всей системы и требования к ней. В процессе проектирования ПО целевая функция системы уточняется и выявляются отклонения от уточненных требований, которые могут квалифицироваться как системные ошибки.

Некачественное определение требований к программе при­водит к созданию программы, которая будет правильно решать неверно сформулированную задачу. В таких случаях, как правило, требуется полное перепрограммирование.

Признаком того, что создаваемая для заказчика программа может оказаться не соответствующей его истинным потребностям, служит ощущение неясности задачи. Письменная регистрация требований к программе заставляет заказчика собраться с мыслями и дать достаточно точное определение требований. Всякие устные указания являются заведомо ненадежными и часто приводят к взаимному недопониманию.

При автономной и в начале комплексной отладки ПО доля найденных системных ошибок в нем невелика (примерно 10%), но она существенно возрастает (до 35—40%) на завершающих этапах комплексной отладки. В процессе эксплуатации преобладающими являются системные ошибки (примерно 80% всех ошибок). Следует отметить также большое количество команд и групп программ, которые корректируются при исправлении каждой системной ошибки.

Ошибки в выборе алгоритма. В настоящее время накоплен значительный фонд алгоритмов для решения типовых задач.

К сожалению, часто плохой выбор алгоритма становится очевидным лишь после его опробования. Поэтому все же следует уделять внимание и время выбору алгоритма, с тем, чтобы впоследствии не приходилось переделывать каждую программу.

Во избежание выбора некорректных алгоритмов, необходимо хорошо ознакомиться с литературой по своей специальности.

К алгоритмическим ошибкам следует отнести, прежде всего, ошибки, обусловленные некорректной постановкой функциональных задач, когда в спецификациях не полностью оговорены все условия, необходимые для получения правильного результата. Эти условия формируются и уточняются в значительной части в процессе тестирования и выявления ошибок в результатах функционирования программ.

К алгоритмическим ошибкам следует отнести также ошибки связей модулей и функциональных групп программ. Их можно квалифицировать как ошибки некорректной постановки задачи. Алгоритмические ошибки проявляются в неполном учете диапазонов изменения переменных, в неправильной оценке точности используемых и получаемых величин, в неправильном учете связи между различными переменными, в неадекватном представлении формализованных условий решения задачи в спецификациях или схемах, подлежащих программированию и т.д. Эти обстоятельства являются причиной того, что для исправления каждой алгоритмической ошибки приходится изменять иногда целые ветви программного обеспечения, т.е. пока еще существенно больше операторов, чем при исправлении программных ошибок.

Алгоритмические ошибки значительно труднее поддаются обнаружению методами формализованного автоматического контроля. Вот почему необходимо тщательным образом продумывать алгоритм прежде, чем транслировать его в программу.

Некоторые программисты проверяют алгоритм следующим образом. Через несколько дней после составления алгоритма они повторно обращаются к описанию задачи и составляют алгоритм заново. Затем сличают оба варианта. Такой шаг на первый взгляд может показаться пустой тратой времени, однако всякая ошибка на уровне алгоритма может в дальнейшем обернуться катастрофой и повлечь основательный пересмотр программы.

Технологические ошибки - это ошибки документации и фиксирования программ в памяти ЭВМ. Они составляют 5—10 % от общего числа ошибок, обнаруживаемых при отладке. Большинство технологических ошибок выявляются автоматически формализованными методами (например, транслятором).

Программные ошибки. Языки программирования - это искусственные языки, созданные человеком для описания алго­ритмов. Все предложения таких языков строятся по строгим синтаксическим правилам, обеспечивающим однозначное их понимание, что позволяет поручать расшифровку алгоритма ЭВМ, построенного по правилам семантики.