Развитие информационных технологий и автоматизация проектирования

Оглавление:

Введение

Двадцать первый век, который знаменует начало третьего тысячелетия, бросил человечеству вызов в виде повсеместной международной коммуникации, глобальной сети Интернет «Web» и возникновения виртуальной экономики. Человечество вступило в эпоху информатизации, которая проявляется в следующем:

Информация и информационные ресурсы становятся основным высокотехнологичным продуктом на мировом рынке;
Компании, разрабатывающие автоматизированные информационные технологии, занимают лидирующие позиции в мировой экономике, определяют дальнейшее развитие конкурентоспособной продукции
Без информатизации невозможно создание высоких технологий;
Информационные технологии (ИТ) открывают новые возможности в повышении эффективности производственных процессов, образования и жизни, они выводят на новый уровень автоматизацию технологических процессов и управленческого труда, обеспечивают групповое управление проектной работой, интернет-технологии, CALS-технологии, дистанционное обучение и т.д;
Информатизация общества ведет к интернационализации производства.

Сегодня трудно найти область человеческой деятельности, где бы не использовались информационные технологии. Автоматизация различных процессов, компьютеризация рабочих мест и внедрение новых методов обработки, использования и обмена информацией является мощным и эффективным средством повышения качества работы и взаимодействия между людьми в обществе. С появлением новых информационных технологий в промышленности стало возможным решать более сложные технические задачи, обеспечивать качественно новый подход и технические методы для их реализации. Результатом таких изменений являются новые технологические процессы в производстве более сложной и наукоемкой продукции, а также в сфере обслуживания, и потребитель все больше заинтересован в ее качестве и надежности. На сегодняшний день качество отечественной продукции и ее конкурентоспособность на мировом рынке является актуальной проблемой. Низкий уровень качества приводит к снижению доли товаров российского производства на внутреннем и внешнем рынках.

Как показывает опыт развития рыночной экономики, успешное решение проблемы повышения качества и конкурентоспособности продукции и услуг определяется эффективностью системы организации и управления производством. Одним из критериев эффективного производства высококачественной продукции и качества услуг является международно признанная сертификация систем менеджмента качества (далее — СМК) на соответствие требованиям стандартов серии ISO 9000.

По решению ISO, ISO 9000 серии версии 2000 внедряется не только в промышленности, но и в сфере услуг. Отличительной особенностью этих стандартов является требование внедрения принципов TQM (Total Quality Management) и системного подхода в систему управления качеством продукции. Системный подход становится все более распространенным в проектировании и управлении.

Суть системного подхода заключается в том, что объект проектирования или управления рассматривается как система, т.е. совокупность взаимосвязанных элементов, образующих единое целое и действующих в интересах достижения единой цели. Системный подход требует рассмотрения каждого элемента системы во взаимосвязи и взаимозависимости с другими элементами с целью выявления закономерностей, присущих данной конкретной системе, и определения оптимального режима ее функционирования. Системный подход проявляется прежде всего в попытке создать целостную картину изучаемого или управляемого объекта.

Внедрение принципов TQM на предприятии означает осуществление эффективного информационного взаимодействия между участниками процессов разработки, производства и сервисного обслуживания эксплуатируемой продукции на всех этапах жизненного цикла изделия.

Понятие информации

Понятие информации является одним из основных понятий современной науки. Сам термин «информация» происходит от латинского слова «information». Термин «информация» достаточно широко распространен в повседневной жизни современных людей, так что каждый интуитивно представляет себе, что это такое. Но когда наука начинает применять общеизвестные термины, она уточняет их, ограничивает использование термина строгими рамками его применения в конкретной научной области. Таким образом, понятие информации, которое становится объектом изучения во многих науках, уточняется и обогащается в каждой из них. Значение информации в жизни общества стремительно растет, меняются методы работы с информацией, расширяется сфера применения новых информационных технологий. Сложность феномена информации, его многогранность, широта применения и стремительное развитие отражаются в постоянном появлении новых трактовок понятий информации и информационных технологий. Поэтому существуют различные определения понятия информации, от самого общего, философского — «информация — это представление реального мира» — до узкого, практического — «информация — это все сведения, которые хранятся, передаются и преобразуются». Вот некоторые другие определения и характеристики для сравнения.

Информация — одна из основных сущностей окружающего нас мира (акад. Г. Поспелов).

Информация — это сведения, передаваемые от одного человека к другому устным, письменным или иным способом (БСЭ).

Информация является основным универсальным свойством материи.

Под информацией следует понимать не сами объекты и процессы, а их отражение или представление в виде чисел, формул, описаний, чертежей, символов, изображений. Сама информация может быть отнесена к абстрактным категориям, таким как математические формулы, но работа с ними всегда предполагает использование некоторых материалов и потребление энергии. Информация хранится в петроглифах древних на камне, в текстах книг на бумаге, в картинах на холсте, в музыкальных записях на магнитной ленте, в данных оперативной памяти компьютера, в генетическом коде ДНК в каждой живой клетке, в памяти человека в его мозге и т.д. Нам нужны материалы (камень, бумага, холст, магнитная лента, электронные носители), чтобы записывать, хранить, обрабатывать и распространять их. Энергия также необходима, например, для привода печатных станков, для создания искусственного климата для хранения произведений искусства, для питания электронных схем в вычислительных машинах или для работы радио- и телевещательных станций.

Информационные технологии — новая отрасль знаний

Понятие информационной технологии возникло в последние десятилетия XX века в процессе становления информатики. Особенностью информационной технологии является то, что объектом и продуктом ее работы является информация, а орудиями труда — средства вычисления и коммуникации. Информационные технологии как наука о производстве информации возникли именно потому, что информация стала рассматриваться как реальный ресурс производства, наряду с другими материальными ресурсами. В то же время производство информации и ее верхнего уровня — знаний — оказывает решающее влияние на модификацию и создание новых промышленных технологий.

Информационная технология — совокупность методов и способов получения, обработки, представления информации, направленных на изменение ее состояния, свойств, формы, содержания и осуществляемых в интересах пользователей.

ИТ играют серьезную стратегическую роль в развитии любой страны. Его значение быстро растет, поскольку ИТ:

Обеспечить и повысить эффективность использования информационных ресурсов, обеспечить экономию сырья, энергии, полезных ископаемых, материалов и оборудования, персонала и социального времени;
реализовывать наиболее важные и интеллектуальные функции социальных процессов
Занимают центральное место в процессе интеллектуализации общества, в развитии системы образования, культуры, новых (экранных) форм искусства, популяризации шедевров мировой культуры и истории развития человечества;
обеспечивают информационный обмен людей, способствуют распространению массовой информации;
Быстрое усвоение культурой общества, устранение многих социальных, бытовых и производственных проблем, расширение внутренних и международных экономических и культурных связей, внедрение новых технологий и техники.
играют ключевую роль в процессах получения, накопления и распространения новых знаний в трех направлениях.

Термин «технология» происходит от греческого teche + logos, то есть «умение + обучение». В производственном процессе технология понимается как система взаимосвязанных методов обработки материалов и способов производства. В общем случае технология — это правила действий любыми средствами, общие для целого ряда задач или ситуаций задач. Если внедрение технологии направлено на выработку управляющих воздействий, то это технология управления.

В более узком смысле технология — это набор средств и способов выбора и реализации процесса управления из всего многообразия возможных реализаций этого процесса. Процессы (лат.) — последовательность понимается как функционально полная, запланированная последовательность стандартных операций со структурами данных, которые выполняются в течение определенного интервала времени в определенной среде и свойства которых заданы требованиями и характеристиками динамики процесса. И наоборот, этот процесс может быть применен к информации с целью ее преобразования.

В последнее время широко используются термины безбумажная технология, интерактивная технология, технология программирования, технология проектирования баз данных, технология CALS (Continuous Acquisition and Lifecycle Surrogate), сетевая технология, интернет-технология, технология анализа и реинжиниринга бизнес-процессов и другие. Все они предполагают использование информации, то есть любого вида сведений о темах, фактах, концепциях данной области.

Современная технология должна отвечать следующим требованиям:

Высокая степень декомпозиции процесса на этапы (фазы);
Системная полнота (целостность) процесса, которая включает все элементы, обеспечивающие необходимую полноту действий для достижения цели.
Регулярность процесса и уникальность его фаз, что позволяет использовать средние значения при характеристике этих фаз и, следовательно, их стандартизацию и унификацию.

Важно различать два аспекта в термине «технология». Во-первых, технология неразрывно связана с процессом, т.е. набором действий, выполняемых в течение определенного времени. Во-вторых, технологический процесс происходит в системах, созданных людьми для удовлетворения каких-то потребностей.

В широком смысле технология понимается как наука о законах производства материальных благ. Эта концепция состоит из трех основных частей:

Идеология, т.е. принципы производства;
орудия труда, т.е. машины, устройства, агрегаты;
рабочая сила, т.е. персонал с профессиональными навыками.

Эти компоненты соответственно называются информационным, инструментальным и социальным. Другими словами, информационный аспект описывает принципы и методы производства, инструментальный аспект описывает инструменты, с помощью которых осуществляется производство, а социальный аспект описывает рабочую силу и ее организацию.

В более узком промышленном смысле технология рассматривается как последовательность действий над объектом труда для получения конечного продукта.

Для конкретного производства технология в узком смысле понимается как совокупность приемов и методов, определяющих последовательность действий для выполнения производственного процесса. Состояние технологий связано с научно-техническим прогрессом общества и влияет на его социальную структуру, культуру и идеологию. В любой технологии можно выделить цель, объект и средства.

Целью технологии в промышленном производстве является улучшение качества продукции, сокращение времени ее производства и снижение производственных затрат.

Системы автоматизированного проектирования: Определение, цель, задача

Неслучайно тема САПР и промышленной автоматизации привлекает все больше внимания в прессе, посвященной ИТ. В 1990-х годах компании озаботились автоматизацией бухгалтерского, финансового учета и управления бизнесом. Часто руководители не уделяют внимания производственной сфере, в то время как она является основой функционирования предприятия и главным источником прибыли. Важные структурные изменения становятся все более очевидными на современном российском рынке: Компании переходят от автоматизации несогласованных участков конструкторско-технологической подготовки производства к созданию единой информационной среды как внутри предприятия, так и в холдинговых структурах. Эта тенденция, хотя и с некоторым опозданием, начинает соответствовать мировой практике.

Бизнес в производственной сфере характеризуется тем, что не менее 70% затрат приходится на производственные функции, и именно в сфере производственной деятельности могут быть скрыты большие резервы, способствующие сокращению условий производства новой продукции и повышению конкурентоспособности предприятия. Как правило, 5-10% времени, отведенного на собственно процесс, уходит на сам выпуск продукта, остальное — подготовительная работа.

Использование информационных технологий является одним из немногих технологически и экономически целесообразных способов повышения эффективности подготовки производства. Это известно давно и не дает повода для сомнений. Системы автоматизированного проектирования (CAD) остаются основным инструментом автоматизации проектных и конструкторских отделов.

По определению, САПР — это организационно-техническая система, состоящая из набора средств автоматизации проектирования и команды специалистов отделов проектной организации, выполняющих автоматизированное проектирование объекта, являющегося результатом деятельности проектной организации.

Из этого определения ясно, что CAD — это не средство автоматизации, а система человеческой деятельности по проектированию объектов. Поэтому автоматизация проектирования как научно-техническая дисциплина отличается от обычного использования компьютеров в процессах проектирования тем, что имеет дело с построением системы, а не серии отдельных задач. Эта дисциплина является методологической, поскольку она обобщает особенности, общие для различных конкретных приложений.

Эта схема является идеальной в смысле полного соответствия формулировки по существующим стандартам и несоответствия реальным операционным системам, где не все проектные работы выполняются с помощью автоматизации и не все проектировщики используют эти средства.

Дизайнеры, как следует из определения, обращаются к САПР. Это утверждение верно, потому что CAD — это система для автоматизированного, а не автоматического проектирования. Это означает, что некоторые операции по проектированию могут и будут выполняться человеком. В более сложных системах доля человеческой деятельности будет меньше, но содержание этой деятельности будет более творческим, и в большинстве случаев роль человека будет более ответственной.

Из определения САПР ясно, что целью ее функционирования является проектирование. Как уже было сказано, проектирование — это процесс обработки информации, который в конечном итоге приводит к полному пониманию проектируемого объекта и способов его производства.

В практике неавтоматизированного проектирования полное описание проектируемого объекта и методов его производства включает в себя проект изделия и техническую документацию. Название конечного продукта проектирования, которое содержит данные об объекте и технологии его создания, еще не узаконено для государства автоматизированного проектирования. На практике его по-прежнему называют «проектом».

Дизайн — один из самых сложных видов интеллектуальной работы, выполняемой человеком. Более того, процесс проектирования сложных объектов выходит за рамки возможностей одного человека и осуществляется творческой командой. Это, в свою очередь, делает процесс проектирования еще более сложным и трудно формализуемым. Для того чтобы автоматизировать такой процесс, необходимо точно знать, что он собой представляет и как его выполняют разработчики. Опыт свидетельствует, что изучение процессов проектирования и их формализация были очень сложны для специалистов, поэтому автоматизация проектирования проводилась везде постепенно и включала все новые проектные операции по очереди. Соответственно, создавались новые системы и постепенно совершенствовались старые. Чем больше количество частей, на которые разделена система, тем сложнее правильно сформулировать исходные данные для каждой части, но тем проще провести оптимизацию.

Объектом автоматизации проектирования является работа, действия человека, которые он выполняет в процессе проектирования. А то, что проектируется, называется объектом проектирования.

Человек может спроектировать дом, машину, процесс, промышленный продукт. Те же объекты проектируются с помощью САПР. Различают САПР изделий (product CAD) и САПР процессов (process CAD).

Следовательно, объекты проектирования не являются объектами автоматизации проектирования. В производственной практике объектом автоматизации проектирования является совокупность действий конструкторов, разрабатывающих изделие или технологический процесс, или и то, и другое, и оформляющих результаты разработки в виде конструкторской, технологической и эксплуатационной документации.

Разделив весь процесс проектирования на этапы и операции, можно описать их с помощью определенных математических методов и определить инструменты для автоматизации. Затем необходимо рассмотреть выбранные операции проектирования и средства автоматизации в комплексе и найти способы объединения их в единую систему, отвечающую поставленным задачам.

При проектировании сложного объекта различные операции проектирования повторяются многократно. Это связано с тем, что дизайн — это естественно развивающийся процесс. Он начинается с разработки общей концепции проектируемого объекта, на основе которой создается эскизный проект. Дальнейшие приближения (грубые идеи) дизайна определяются на всех последующих этапах проектирования. В общем, этот процесс можно представить в виде спирали. Нижняя спираль содержит концепцию проектируемого объекта, верхняя спираль содержит конечные данные проектируемого объекта. На каждом витке спирали выполняются идентичные операции с точки зрения технологии обработки информации, но во все большей степени. Следовательно, инструменты для автоматизации повторяющихся операций могут быть одинаковыми.

На практике очень сложно решить задачу формализации всего процесса проектирования в полном объеме, но если хотя бы часть операций проектирования автоматизирована, то это, безусловно, оправдывает себя, так как позволяет в дальнейшем развивать созданную САПР на основе более совершенных технических решений и с меньшим использованием ресурсов.

В целом, можно выделить следующие основные типы типовых операций по обработке информации для всех этапов разработки продукта и технологии производства:

Поиск и отбор необходимой информации из различных источников;
Анализ отобранной информации;
Вычислительная производительность;
Принятие дизайнерских решений;
Оформление решений в виде, пригодном для дальнейшего использования (на последующих этапах проектирования, производства или эксплуатации изделия).

Автоматизация вышеперечисленных операций обработки информации и процессов управления информацией на всех этапах проектирования составляет суть современной САПР.

Использование информационных технологий и систем автоматизированного проектирования на основе системного подхода

Информационная революция затронула практически все сферы профессиональной деятельности человека и не обошла стороной процесс проектирования продукции. В настоящее время, благодаря огромному прорыву в области компьютерных технологий, компьютеризация строительных компаний приняла совершенно иные формы и размеры, что также обусловлено внутренними потребностями строительной отрасли. Основная причина необходимости внедрения IT-технологий заключается в том, что в последние годы объемы строительства и производства выросли настолько, что контролировать их на бумаге, как это было в 80-90-х годах, уже невозможно.

Информационные технологии — это инструмент, который повышает эффективность деятельности и позволяет управлять процессом, сидя на рабочем месте, а не тратить время на поездки и сортировку бумаг. Сегодня IT-технологии продвинулись настолько, что они являются не только информационными системами, но и дают возможность наладить управленческий учет отрасли, контролировать работу отдельных бизнес-процессов, производственных процессов, объединить управление компанией в единую систему.

Идея автоматизации бизнес-процессов с помощью программных инструментов родилась очень давно и не потеряла своей актуальности до сих пор. Однако, следуя рыночной тенденции, на рынке впервые появились компьютерные программы, автоматизирующие наиболее распространенные сферы бизнеса — в основном бухгалтерский и финансовый учет, складское хозяйство и торговлю.

Тем не менее, достижения в области информационных технологий могут быть успешно применены и в сфере дизайна. Как же это можно сделать и какие функции конструкторского отдела можно перенести на компьютер?

Проектирование технологического объекта — это создание, преобразование и представление образа этого объекта, который еще не существует в принятой форме. Изображение объекта или его компонентов может быть создано в воображении человека в результате творческого процесса или сгенерировано по некоторым алгоритмам в процессе взаимодействия человека и компьютера. В любом случае, инженерное проектирование начинается, когда возникает выраженная потребность общества в тех или иных технических объектах, которыми могут быть строительные объекты, промышленные изделия или процессы. Инженерное проектирование включает в себя разработку инженерного предложения и (или) технического задания (ТЗ), отражающего эти потребности, и реализацию ТЗ в виде проектной документации.

Постоянное усложнение современных технических средств и процессов их изготовления, повышение требований к надежности и качеству продукции, а также необходимость сокращения времени подготовки производства, трудоемкости и стоимости инженерных работ, неизбежно приводят к широкому внедрению компьютерных технологий в процессы изготовления новых изделий.

В последние годы в нашей стране и за рубежом разрабатываются и внедряются системы автоматизированного проектирования (CAD). САПР — это комплекс технических средств, программного и математического обеспечения, предназначенный для автоматического выполнения технических расчетов, графических работ, выбора технических и организационных решений и так далее. Использование систем автоматизированного проектирования очень эффективно. Проектные работы выполняются с помощью компьютера в течение 15 минут. При этом весь цикл проектирования занимает полтора дня.

Внедрение САПР требует создания соответствующей организации труда, поскольку только так можно обеспечить эффективное использование сложного и мощного оборудования.

В процессе проектирования необходимо не только создать аппаратуру, обеспечивающую заданную функцию, но и оптимизировать ее по широкому спектру функциональных, конструкторско-технологических, эксплуатационных и экономических показателей.

Это развитие основано на системном подходе и совершенствовании процессов проектирования с использованием математических методов и компьютерных инструментов, а также повышении качества управления проектированием.

Системный подход позволяет найти оптимальное решение проблемы проектирования в самом широком смысле через комплексный, целостный подход как к проектируемому продукту, так и к самому процессу проектирования, и способен привести к действительно творческим инновационным решениям, включая значительные изобретения и научные открытия.

Основными средствами автоматизации проектирования являются компьютеры и другие управляемые ими технические средства, которые обеспечивают необходимую основу для полной реализации возможностей системного подхода.

Системный подход становится все более распространенным в планировании и управлении. Суть системного подхода заключается в том, что объект проектирования или управления рассматривается как система, то есть как совокупность взаимосвязанных элементов, образующих единое целое и действующих в интересах реализации единой цели. Системный подход требует рассмотрения каждого элемента системы во взаимосвязи и взаимозависимости с другими элементами с целью выявления закономерностей, присущих данной конкретной системе, и определения оптимального режима ее функционирования. Системный подход проявляется, прежде всего, в попытке создать целостную картину изучаемого или контролируемого объекта. В этом случае изучение или описание отдельных элементов не является самодостаточным, а проводится с учетом роли и места элемента в общей системе.

Методологическим средством реализации системного подхода к изучению, проектированию или управлению сложным процессом является системный анализ, под которым понимается совокупность приемов и методов изучения объектов (процессов) через их представление в виде систем и их последующий анализ.

Заключение

Использование информационных технологий для управления бизнесом делает любой бизнес более конкурентоспособным, повышая его управляемость и адаптируемость к изменяющимся условиям рынка. Такая автоматизация позволяет:

повысить эффективность управления бизнесом, обеспечивая руководителей и специалистов максимально полной, своевременной и достоверной информацией на основе единой базы данных.
улучшить рабочий процесс путем оптимизации и стандартизации документооборота, автоматизируя наиболее трудоемкие операции.
снизить стоимость управления делами за счет автоматизации обработки информации, регламентации и упрощения доступа сотрудников компании к необходимой информации. Изменить характер работы сотрудников, освободив их от рутинных задач и позволив им сосредоточиться на профессионально важных делах.
обеспечить надежный учет и контроль денежных поступлений и расходов на всех уровнях управления.
менеджеры среднего и низшего звена могут анализировать деятельность своих отделов и своевременно составлять сводные и аналитические отчеты для руководства и смежных отделов.
повысить эффективность обмена данными между отдельными подразделениями, филиалами и штаб-квартирой.
обеспечить полную безопасность и целостность данных на всех этапах обработки информации и т.д.

Важно отметить, что автоматизация — это не самоцель, а целенаправленные, постоянные усилия по упорядочению и оптимизации организационной и кадровой структуры компании и ее бизнес-процессов.

Автоматизация дает значительно больший эффект при систематическом подходе. В соответствии с принципами TQM, производительность и эффективность организации могут быть повышены путем создания, обеспечения и управления системой взаимосвязанных процессов. Это означает, что организация должна стремиться объединить процессы создания продукта или услуги с процессами, позволяющими добиваться соответствия продукции или услуги требованиям клиента.

Только при систематическом подходе к управлению можно будет в полной мере использовать обратную связь с потребителями для разработки стратегических планов и интегрированных в них планов по качеству.

Список литературы

Волкова А.К. Информационные технологии М.: ИНФРА-М, 2001 — 435 с.
А.Н. Давыдов, В.В. Баранов, Е.В. Судов, С.С. Шульга, CALS (поддержка жизненного цикла продукции) Москва: Министерство экономики РФ; Научно-исследовательский центр CALS-технологий «Прикладная логистика»; ГУП «ВИМИ», 2000 — 248 стр.
В.П. Корячко, В.М. Курейчик, И.П. Норенков Теоретические основы САПР; Энергоатомиздат, 2000 — 127 с.
Д.В. Кривомазов, В.А. Шалаев, Стандартизация в области автоматизированных систем проектирования изделий и технологических процессов в машиностроении Москва: Издательство стандартов, 2001 — 285 с.
Клиланд Д., Кинг У. Системный анализ и целевое управление М.: Москва: Просвещение: 2008 — 356 с.
Лысенко Е.В. Проектирование автоматизированных систем управления технологическими процессами; М.: Радио и связь, 2007 — 129 с.
Норенков, И.П., Маничев, В.Б. Система автоматизированного проектирования электронной и вычислительной техники, М.: Высшая школа, 1983 — 458 с.
Норенков И.П. Автоматизированное проектирование М., 2000 — 198 с.
Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования: Учебник для вузов, М.: МГТУ им. Баумана, 2002 — 210 с.
Отраслевой стандарт Государственного комитета Российской Федерации по высшему образованию. Информационные технологии в средней школе. Термины и определения 01.002-95 — 95 стр.

На странице рефераты по философии вы найдете много готовых тем для рефератов по предмету «Философия».

Здесь темы курсовых работ по философии

Читайте дополнительные лекции: