Модели интегрированных систем. Модель cim. Модель pera.
На предприятии может использоваться значительное число классов систем автоматизации, для которых необходимо обеспечить взаимодействие друг с другом, например:
системы управления ресурсами предприятия (ERP) – должны обеспечивать управление производственными процессами, закупками и продажами, финансами и бухгалтерией;
системы контроля и оптимизации производственной деятельности предприятия (MES - Manufacturing Execution System);
систем обеспечения автоматизированного контроля технологических процессов (SCADA – Supervisory Control And Data Acqusition – диспетчерское управление и сбор данных)
Специалисты аппарата управления в своей деятельности основываются на информации как средстве отображения процессов, явлений, объектов и событий. В связи с этим особое значение имеет качественная информационная и инжиниринговая модель предприятия. Количественные изменения в объемах и номенклатуре производства, качественные изменения технологических процессов, интенсивное развитие межпроизводственных и внутрипроизводственных связей и внешние факторы сопровождаются резким увеличением объема и структуры информационных потоков, используемых в планировании и управлении. Управление здесь рассматривается, прежде всего, как процесс информационный.
Внедрение и развитие корпоративных информационных систем на предприятии должно проводиться на базе единых методических принципов, с применением научно обоснованных, унифицированных методов. Это необходимо для обеспечения функционального, и прежде всего информационного, технического и технологического, взаимодействия информационных систем различных уровней и назначений. В противном случае возможны противоречия между задачами перспективного планирования и анализа агрегированых данных на уровне предприятия для принятия стратегических решений и недостаточной информативностью данных низового оперативного уровней.
Существует несколько моделей интеграции таких систем: модели CIM и PERA, центральным объектом которых является архитектура ИС предприятия.
CIM
CIM (Computer-Integrated Manufacturing) – модель архитектуры информационных систем, в соответствии с которой все производственные процессы контролируются посредством CAD- и CAM-систем (CAD, Computer Aided Design – система автоматизированного проектирования; CAM, Computer Aided Manufacturing – система автоматизированной технологической подготовки производства).
В соответствии с моделью CIM все информационные системы предприятия делятся на уровни по двум критериям:
дискретность оси времени, в единицах которой функционируют информационные системы,
объемы данных, обрабатываемых на каждом уровне модели.
В рамках концепции CIM информационные системы образуют пирамиду. Системы верхнего уровня оперируют данными на относительно больших временных промежутках, а нижнего — имеют дело с большим потоком данных реального времени. Каждое сечение пирамиды имеет площадь, пропорциональную объему обрабатываемых данных (на вершине – минимальный, в основании – максимальный). Для связи дискретной оси времени наверху пирамиды с событиями реального времени в ее основании используются промежуточные системы цехового уровня: Production Control, или Manufacturing Execution Systems — MES.
Характеристика уровней модели (от основания к вершине):
Уровень |
Основные функции |
Информационные системы |
Обрабатываемые данные |
Диапазон времени |
4 |
ERP: планирование, составление расписаний, логистика |
СУБД, приложения, средства интеграции |
Планирование и распределение ресурсов для достижения поставленных целей |
Дни, недели, месяцы |
3 |
MES: интеграция внутри- цеховых приложений |
Хранилища исторической информации, СУБД, middleware |
Контроль хода выполнения производственных процессов |
Минуты, часы |
2 |
SCADA: системы промышленной автоматизации контроля процессов |
АСУ ТП |
Управление единицей оборудования или одним процессом |
Секунды, минуты |
1 |
Базовые системы контроля |
Контроллеры, “программные датчики” |
Способность поддерживать значение измеряемой переменной в заданных рамках |
Миллисекунды, секунды |
0 |
Сбор информации, датчики, сенсоры |
Сенсоры |
Текущее состояние измеряемой переменной |
Непрерывная шкала времени |
Нижний уровень модели представляют элементы сбора данных (датчики), средний — устройства с программным управлением (например, контроллеры станков с ЧПУ), затем идут автоматизированные системы диспетчерского управления SCADA, взаимодействующие с оборудованием. Со SCADA-уровнем взаимодействуют MES-системы, собирающие данные о технологических процессах. Решения MES, в свою очередь, предоставляют агрегированную информацию для ERP-систем.
Особенности:
одно из основных понятий – интерфейс (способ взаимодействия информационных систем) с точки зрения способов связывания систем различного уровня, а не качество передачи и обработки. CIM предлагала лишь модель развития различных видов интерфейсов интеграции приложений.
практически полное отсутствие информационных потоков из внешней рыночной среды, т.к. авторы CIM полагали, что в условиях постоянного рыночного спроса, избытка клиентов и недостатка товаров ключевыми бизнес целями должны быть стабилизация производственных процессов и обеспечение надлежащего качества продукции.
Задачи модели CIM
Улучшение способа применения информационных технологий для сбора, обработки и использования информации на предприятиях с дискретным типом производства.
Устранение островков автоматизации, т. е. информационных систем, обслуживающих определенную группу пользователей, решающих локальную задачу и не взаимодействующих с иными информационными системами (например, геометрические модели, создаваемые в САПР).
Повышение производительности и конкурентоспособности предприятия.
Недостатки (неполнота) модели CIM
Не учитывался человеческий фактор.
Не было четкой методологии внедрения модели.
Не удавалось правильно оценить трудозатраты на создание интеграционных решений.
PERA
PERA (Purdue Enterprise Reference Architecture) – модель информационных систем, являющаяся развитием модели CIM, описывающая как архитектуру корпоративных информационных систем в целом, так и процессы, происходящие в контурах производственного контроля. Разрабатывалась университете Пёдью (США) и появилась в 1992 г.
В соответствии с моделью PERA, на любом предприятии с момента его учреждения до ликвидации имеются следующие три основных компонента: производственные мощности, кадры и системы управления. В модели были выделены функциональные блоки, с которыми пересекаются функциональность производственных систем и интерфейсы между блоками.
Данная модель определила функциональность внутрицеховых систем:
управление материалами и энергетическими ресурсами;
составление расписания и производственное планирование (частично);
внутрицеховая логистика;
контроль качества продукции;
управление техобслуживанием и ремонтами.
В существующей практике применения состав информационных систем, возложенные на них задачи и уровень интеграции систем значительно различаются. Как правило, на предприятиях реализована лоскутная автоматизация средствами разнотипных систем, что приводит к дублированию данных и препятствует решению задач перспективного планирования и оптимизации процессов и всей связанной с ними цепочки процессов производства продукции и модернизации оборудования.
Одна из важнейших задач корпоративной информационной системы - автоматизация функции прогнозирования, планирования, учета и регулирования процессов организационного управления на всех уровнях иерархии.