Jak si vyměňovat data o výrobcích

Standard pro výměnu dat STEP Revoluce v informačních technologiích, masové rozšíření Internetu a snaha o standardiz...


Standard pro výměnu dat STEP
Revoluce v informačních technologiích, masové rozšíření Internetu a snaha o
standardizaci všech lidských činností, do nichž IT zasahují, je jedním z
hlavních rysů dneška. Za všemi těmito aktivitami stojí jeden společný
jmenovatel a tím je maximální zefektivnění zpracování, vyhledání a výměny
informací.
Na stránkách tohoto časopisu bylo popsáno mnoho stránek vysvětlením pojmů jako
je EDI nebo XML, což jsou standardy, které se uplatňují v obchodě, bankovnictví
a výměně informací obecně. Zatím málo informací bylo čtenářům předloženo o
standardech, které vznikají v průmyslové výrobě, neboť v blízké budoucnosti
budeme potřebovat nejen přístup k Internetu, ale stále budeme jezdit auty a
létat letadly. A ty musí někdo vyrobit. A protože se na výrobě všech těchto
složitých výrobků podílí obrovské množství dodavatelů, je nezbytné vytvořit
průmyslové standardy, které jsou potřebné ke snadné výměně informací a tím k
flexibilitě výroby.
Ve vyspělých průmyslových státech více než polovinu podniků tvoří malé a
střední firmy, které vytvářejí až 80 % všech pracovních příležitostí při jejich
více než 50% podílu na hrubém domácím produktu. Efektivnost jejich činností,
založených převážně na široce rozvětvených výrobních kooperacích a obchodně-
technických transakcích však zásadní měrou závisí na výměně a sdílení
relevantních informací. Nekompatibilita informačních systémů, příp. i
nefunkčnost telekomunikací je zde příčinou značných ekonomických ztrát v poměru
k možnému výkonu.
Náramkové hodinky
Názorným příkladem dokreslujícím nutnost integrovat různé informační modely,
mohou být obyčejné náramkové hodinky, při jejichž návrhu a výrobě potřebujeme
funkční model (které kolečko se kterým), grafický a topologický model (aby se
vešly na ruku, aby se nám líbily) logický matematický model (pro simulaci
mechanicko-časových závislostí), materiálový model (které součásti z jakého
materiálu, aby byla zajištěna jednota vzhledu, funkce i technologičnosti
výroby), model výrobních zdrojů (které stroje a nástroje možno použít), výrobní
model (data pro řízení výrobních NC strojů), model kvality (zpracování
kontrolních testů a měření), ekonomický model (kalkulace nákladů), model MTZ
(logistika jaké a kolik materiálů resp. dílů a od koho nutno zajistit),
manažerský model (informace pro řízení, tržní požadavky, obchodní partneři,
reklama) apod.
Každý z výše uvedených modelů reprezentuje určitý úhel pohledu na výrobek a pro
každé takové hledisko je na trhu k dispozici mnoho softwarových produktů, které
umožňují jejich automatizované zpracování. Protože je dnes výroba obvykle v
mezinárodním měřítku rozdělena na řadu subdodavatelů, je zcela zřejmá
nezbytnost integrace informačních modelů cestou mezinárodní standardizace.
Metamodel produktu
Informatika musí proto vytvořit tzv. metamodel produktu, ze kterého by bylo
možno odvodit podle potřeb konstruktérů, technologů, ekonomů, obchodníků a
manažerů jednotlivé dílčí, z hlediska jejich úhlu pohledu logicky ucelené a
vzájemně navazující informační modely pro všechna stadia životního cyklu
výrobku návrhu, výroby, prodeje, užití, údržby, likvidace. Nejen hodinky z výše
uvedeného příkladu, ale i mnohé další výrobky lze užívat 10 a více let a proto
i s nimi související informace, tedy data, musí mít stejnou životnost. V
některých případech to bude dokonce i mnohem déle. U některých zbraňových
systémů, jako je např. bombardér B-52, dosahuje prodloužená životnost dokonce
94 let (tj. léta 1955 až 2040 od prvého po poslední model).
Oproti tomu systémový software má obvykle životnost 5-10 let, softwarové
aplikace užité ke zpracování dat mívají životnost 3 až 5 let a prvky hardwaru
počítačových systémů mají nezřídka životnost i kratší než 3 roky. Tyto motivy
vedly průmyslově vyspělé země ke snaze o vytvoření průmyslových standardů jako
je norma ISO 10303 STEP.
Trocha historie
STEP "STandard for the Exchange of Product model data" neoficiální název pro
normu ISO 10303, byl původně vymyšlen pro výměnu CAD informací a historie jeho
vývoje se datuje zhruba od roku 1984. Hlavními cíly standardu v době jeho
prvotní definice bylo:
Vytvoření jednoho mezinárodního standardu zahrnujícího všechny aspekty z výměny
dat CAD/CAM.
Implementace a přijetí tohoto standardu v průmyslu, nahrazení různých národních
a de facto standardů a specifikací.
Standardizace mechanismů pro popis výrobkových dat, během celého životního
cyklu výrobku a nezávislost na jakémkoliv jednotlivém systému.
Oddělení popisu výrobkových dat od jejich implementace tak, aby standard byl
vhodný nejen k výměně neutrálního souboru, ale aby také poskytoval základ pro
sdílené výrobkové databáze i při dlouhodobé archivaci.
Do podoby normy byl poprvé zpracován v roce 1995 a hlavním cílem vzniku této
normy bylo poskytnout úplný, jednoznačný, počítačově interpretovatelný popis
všech fyzických i funkčních charakteristik výrobku pro jeho celý životní
cyklus. Tato složitá věta se sice snadno vysloví, mnohem obtížnější je však
konkrétně naplnit její obsah. Původně deklarované záměry standardu STEP byly
samozřejmě od doby jeho prvotního vzniku do dnešní doby překonány. Zejména s
ohledem na prudce se rozvíjející možnosti IT průmyslu obecně. STEP jako
standard však nezanikl, protože jeho potřeba stále existuje, pouze metody a
možnosti dosažení deklarovaných cílů se prudce rozrostly a tak STEP expandoval
k adresným potřebám průmyslu pro systémově nezávislý management výrobkových dat
během celého životního cyklu produktu.
Struktura STEPu
STEP je rozdělený do sedmi sérií; každá série, které přísluší uvnitř standardu
ISO 10303 jistý rozsah čísel, se dále člení na části.
Jedním z klíčových cílů STEPu je poskytovat jednoznačné, počítačově
interpretovatelné zobrazení výrobkových dat. Toto je možné pomocí jazyka
EXPRESS. EXPRESS je datově definiční jazyk, který je používán pro zobrazení
struktury dat a libovolně stanovených podmínek. Ačkoliv EXPRESS se podobá
některým programovacím jazykům, nemůže být použit pro definování spustitelných
programů; spíše je užit pro definování dat, nad kterými programy pracují.
EXPRESS je natolik univerzální popisný jazyk, že pomocí něj lze definovat
datové modely v podstatě jakéhokoli procesu, věci nebo výrobku.
Je zcela mimo rámec tohoto článku popisovat podrobněji jednotlivé části normy.
V této souvislosti je však ještě nutno zmínit dvě části normy klíčové pro její
praktické uplatnění, což jsou:
Aplikační protokoly
Fyzický soubor typu Part 21
Aplikační protokoly
Série aplikačních protokolů (AP Application Protocols) je zdaleka největší a v
mnohém smyslu nejdůležitější sérií standardu. Aplikační protokoly definují a
plní požadavky dané aplikace výrobkových dat vztažené ke konkrétní průmyslové
potřebě. Aplikační protokoly v podstatě implementují do datového modelu
jednotlivé pohledy konkrétních průmyslových oborů a proto existují (ať
schválené do podoby normy nebo jako návrhy) aplikační protokoly, které
podporují nejen základní geometrické zobrazení (2D a 3D), ale také ty, které
definují postupy v automobilovém nebo petrochemickém průmyslu.
Soubor typu 21
Soubor typu 21 (Part21 File) je textový formát nezávislý na použitém výpočetním
systému, který standard STEP využívá k zajištění toků dat. Algoritmus vytváření
tohoto textového výměnného formátu je jednak instancí dat toho kterého EXPRESS
datového modelu (viz ISO 10303-21), a stejně tak definice standardního rozhraní
pro přístup k datům (SDAI, ISO 10303-22), které jsou rovněž nezávislé na
konkrétních programovacích jazycích. Fyzická implementace v konkrétních
aplikacích řízení toků dat proto vyžaduje zobrazení (vazbu) realizace těchto
schémat v konkrétním programovacím jazyce. (Ostatně, podobně je tomu i u jiných
standardů v oblasti EDI, např. fyzická realizace standardu SGML prostřednictvím
HTML resp. XML, apod.).
Product Data Management
Výše popsané mechanismy, které byly standardem STEP nastaveny, jsou však pouze
základním stavebním kamenem systémů, které by měly zajišťovat podporu výrobku
po celou dobu jeho životního cyklu. Jejich implementace do reálného světa
podnikových systémů však vyžaduje další stupeň normalizace správy dat o výrobku
a její softwarové podoby. Proto byly v nedávné minulosti definovány systémy,
které tuto podporu realizují. Nesou stejný název jako je název této kapitoly a
jejich úkolem je umožnit praktickou participaci všech zúčastněných stran na
vývoji, výrobě, údržbě a likvidaci (pokud možno ekologické) popisovaného
výrobku.
Systém PDM (Product Data Management) je tedy systém, který řídí a spravuje data
o výrobcích. V principu jsou informace v PDM identifikací výrobku. Výrobek ve
schématu STEP představuje obecně řízený koncept v rámci systému PDM. Ve
schématu STEP PDM může být obecný koncept výrobku prezentován buď jako součást,
nebo jako dokument. V tomto ohledu pak jsou součásti i dokumenty považovány za
stejnorodé a paralelní druhy.
Jako podstatná pro funkčnost mnoha systémů PDM se jeví identifikace externích
složek (jak digitálních, tak fyzických), jejich vztah k řízeným dokumentům a
jejich odkaz k principu identifikace výrobku. V systému PDM je důležitá
klasifikace výrobku, a to k roztřídění informací a k možnostem jejich
opětovného nalezení. Toto zároveň napomáhá stanovení základních rozdílů
součástmi výrobku a jeho dokumentací. V rámci schématu PDM se tedy pro obecnou
klasifikaci výrobku používá rozdělení na součásti a dokumenty.
Struktura výrobku je tedy tím podstatným momentem, který definuje jeho následné
sestavení a konfiguraci. Jednotlivé detaily složení součástí výrobku jsou ve
schématu PDM doplněny o strukturu jejich dokumentace. A právě tento fakt je
oním podstatným bodem, ve kterém se projevují synergie mezi správou dokumentů
(tedy XML) a dat o výrobcích (STEP Part 21). V této souvislosti je zajímavé
čtenáře upozornit, že definiční soubory DTD pro XML (tedy pro správu dokumentů)
jsou v podstatě totéž jako aplikační protokoly (AP) pro standard STEP (pro
správu dat o výrobcích). Moderní systémy PDM, které jsou vyvíjeny s ohledem na
poslední stav internetových technologií, jsou založeny právě na těchto
synergiích.
0 1626 / pen
Současný stav v čr
Pokud jde o současný stav využívání technologií, zmiňovaných v hlavním textu,
nezbývá mi bohužel než konstatovat, že připravenost českého průmyslu na
implementaci systémů PDM a jejich schopnost se prostřednictvím těchto systémů
podílet na mezinárodní dělbě práce, je téměř nulová. Tuto situaci si však
naštěstí uvědomila státní správa a Ministerstvo školství mládeže a tělovýchovy
ČR vyčlenilo v rámci programu rozvoje INFRA 2 prostředky, které umožňují
nastartovat proces implementace standardu STEP v českém průmyslu a školství. Je
nutno si uvědomit, že podpora státní správy pro takovou činnost je zcela
nezastupitelná a kdyby nebyla přijata ve vyspělých zemích, nebylo by dnes možno
hovořit o existenci těchto principů nikde na světě. Více se o této problematice
dozvíte na www.czstep.cz.









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.