Тема 1.Основные понятия интегрированной системы

Понятие интегрированной информационной системы. Основные решаемые задачи. Предпосылки и история развития современных интегрированных систем управления. Современные стандарты управления предприятием. Системы планирования ресурсов предприятия. Предприятия отрасли как объект автоматизации.

Методические указания

Информационная система (ИС) – это вся инфраструктура предприятия, задействованная в процессе управления всеми информационно-документальными потоками, включающая в себя следующие обязательные элементы:

• информационная модель, представляющая собой совокупность правил и алгоритмов функционирования ИС; информационная модель включает в себя все формы документов, структуру справочников и данных и т. д.;

• регламент развития информационной модели и правила внесения в нее изменений;

• кадровые ресурсы (департамент развития, привлекаемые консультанты), отвечающие за формирование и развитие информационной модели;

• программный комплекс (ПК), конфигурация которого соответствует требованиям информационной модели (программный комплекс является основным двигателем и, одновременно, механизмом управления ИС); кроме того, всегда существуют требования к поставщику ПК, регламентирующие процедуру технической и пользовательской поддержки на протяжении всего жизненного цикла;

• кадровые ресурсы, отвечающие за конфигурирование ПК и его соответствие утвержденной информационной модели;

• регламент внесения изменений в конфигурацию ПК и состав его функциональных модулей;

• аппаратно-техническая база, соответствующая требованиям по эксплуатации ПК (компьютеры на рабочих местах, периферия, каналы телекоммуникаций, системное ПО и СУБД);

• эксплуатационно-технические кадровые ресурсы, включая персонал по обслуживанию аппаратно-технической базы;

• правила использования ПК и пользовательские инструкции, регламент обучения и сертификации пользователей.

Первое, на чем строятся современные ИС (информационные системы) – это вычислительные задачи. Вычислительные мощности предприятия, играли, важную роль, с точки зрения получения конкурентных преимуществ, и именно это определило в решающей степени быстрое развитие вычислительной техники. Быстрое развитие вычислительных средств, в свою очередь, привело к тому, что при создании современных интегрированных информационных систем появилась возможность реализации системы принятия решений в режиме реального времени, позволяющей более быстро реагировать на изменение обстоятельств.

Когда в конце 40-х - начале 50-х годов компьютеры впервые появились в коммерческих организациях, одна ЭВМ служила для выполнения только одной функции. Практически никто не задумывался о том, чтобы распределить обработку информации по различным ЭВМ. Пользователи довольствовались уже тем, что машины заменили исключительно трудоемкий процесс обработки данных вручную. По мере того, как вычислительная мощность повышалась, а цены падали, стало возможным выполнение нескольких функций на одном компьютере или на небольшой группе ЭВМ. Возможность передачи итоговых сводок или части данных из одного приложения в другое казалась гигантским шагом вперед из-за их изначальной несхожести.

Появление в начале 80-х персональных компьютеров позволило автоматизировать ведение учета и обработку данных даже самым маленьким компаниям. Из-за небольшого размера у таких компаний отсутствовал достаточно квалифицированный административный, бухгалтерский и технический персонал, который использовался более крупными фирмами для выполнения задач по обработке информации. Это привело к появлению нового типа коммерческих приложений, интегрирующих несколько функций так, чтобы сделать возможным однократный ввод информации, которая бы затем автоматически использовалась другими частями приложения.

Вторая задача, ныне лежащая в основе любой ИС, - задача построения корпоративной информационной инфраструктуры, обязана своему появлению идее «сети», и, как и эта идея, базировалась на потребности в совместном использовании ресурсов и информации различными, территориально разделенными, подразделениями компаниями, причем в режиме реального времени (on-line).

Отсутствие тесной интеграции между вычислительной и информационной задачами (сохранившееся до наших дней даже в некоторых «интегрированных» системах) было обусловлено тем, что стандартная вычислительная задача трудоемка и неповоротлива, и не может (точнее не могла) работать в режиме реального времени. Но для крупного (серийного или индивидуального) производителя, который, с одной стороны мог позволить себе вычислительную сеть, а с другой – «запас» по цене, это и не было принципиально.

Третья основа ИС, в отличие от первых двух, порождена собственно «электронно-компьютерным миром», и, в какой-то мере, не может считаться полностью сформированной до настоящего времени. Речь идет о «информационной» или «деловой» среде (workflow) бизнеса. Суть революционного изменения, связанного с появлением электронной деловой среды (e-workflow) до настоящего времени еще не вполне осознана, так как это понятие только в последние годы начинает оказывать революционизирующее воздействие на индустрию и бизнес, что не в последнюю очередь связано с развитием Интернет.

Ярчайшим примером такой методологии являются «логистические цепочки» (supply chain) в которых предметом автоматизации стал «бизнес в целом», нераздельно состоящий из виртуальных или реальных компонент: производители, покупатели и поставщики, причем не только в рамках одной компании, но и возможно, разных. Такая «глобализация» концепции привела к необходимости изменения понятия «системы автоматизации» и связанной с ним терминологии.

К концу 80-х годов идея создания единой модели данных в рамках организации стала привлекать внимание международных промышленных компаний, которые искали способ упростить управление производственными процессами. Первым шагом в данном направлении стало MRP, планирование материальных ресурсов (Materials Resource Planning), включавшее только планирование материалов для производства.

Основная концепция MRP в том, чтобы минимизировать издержки, связанные со складскими запасами (в том числе и на различных участках в производстве). В основе этой концепции лежит следующее понятие - Bill Of Material (BOM - спецификация изделия, за которую отвечает конструкторский отдел), который показывает зависимость спроса на сырье, полуфабрикаты и пр. в зависимости от плана выпуска (бюджета реализации) готовой продукции. При этом очень важную роль играет время. Для того, чтобы учитывать время, системе необходимо знать технологию выпуска продукции (или технологическую цепочку, т.е. последовательность операций и их продолжительность). На основании плана выпуска продукции, BOM и технологической цепочки осуществляется расчет потребностей в материалах, привязанный к конкретным срокам.

Однако у MRP есть серьезный недостаток. Его суть в том, что, рассчитывая потребность в материалах, мы не учитываем (как минимум) производственные мощности, их загрузку, стоимость рабочей силы и т.д. Поэтому, возникла концепция MRP II (Manufacturing Resource Planing - планирование производственных ресурсов). MRP II позволял планировать все производственные ресурсы предприятия (сырье, материалы, оборудование, персонал и т.д.).

Впоследствии концепция MRP II развивалась, и к ней постепенно добавлялись возможности по учету остальных затрат предприятия - появилась концепция ERP (Enterprise Resource Planning - Планирование ресурсов предприятия), называемая иногда также планированием ресурсов в масштабе предприятия (Enterprise-wide Resource Planning). В основе ERP лежит принцип создания единого хранилища данных (repository), содержащего всю деловую информацию, накопленную организацией в процессе ведения деловых операций, включая финансовую информацию, данные, связанные с производством, управлением персоналом, или любые другие сведения. Это устраняет необходимость в передаче данных от системы к системе. Кроме того, любая часть информации, которой располагает данная организация, становится одновременно доступной для всех работников, обладающих соответствующими полномочиями.

Концепция ERP стала очень известной в производственном секторе, поскольку планирование ресурсов позволило сократить время выпуска продукции, снизить уровень товарно-материальных запасов, а также улучшить обратную связь с потребителем при одновременном сокращении административного аппарата. Стандарт ERP позволил объединить все ресурсы предприятия, таким образом, добавляя управление заказами, финансами и т.д.

Сейчас практически все современные западные производственные системы и основные системы управления производством базируются на концепции ERP и отвечают её рекомендациям, которые вырабатываются американской общественной организацией APICS, объединяющей производителей, консультантов в области управления производством, разработчиков ПО. К сожалению, большинство из российских систем управления производством не удовлетворяет даже требованиям MRP.

Самый последний по времени стандарт CSRP (Customer Synchronized Resource Planning) охватывает также и взаимодействие с клиентами: оформление наряд-заказа, техзадание, поддержка заказчика на местах и пр. Таким образом, если MRP, MRP-II, ERP ориентировались на внутреннюю организацию предприятия, то CSRP включил в себя полный цикл от проектирования будущего изделия, с учетом требований заказчика, до гарантийного и сервисного обслуживания после продажи. Основная суть концепции CSRP в том, чтобы интегрировать Заказчика (Клиента, Покупателя и пр.) в систему управления предприятием. То есть не отдел сбыта, а сам покупатель непосредственно размещает заказ на изготовление продукции - соответственно сам несет ответственность за его правильность, сам может отслеживать сроки поставки, производства и пр. При этом предприятие может очень четко отслеживать тенденции спроса и т.д.

Постепенно между MMI и ERP образовалась промежуточная группа систем, называемая MES (Manufacturing Execution Systems). Она возникла вследствие обособления задач, не относящихся ни к одной из ранее определенных групп. К системам MES принято относить приложения, отвечающие:

• за управление производственными и людскими ресурсами в рамках технологического процесса,

• планирование и контроль последовательности операций технологического процесса,

• управление качеством продукции,

• хранение исходных материалов и произведенной продукции по технологическим подразделениям,

• техническое обслуживание производственного оборудования,

• связь систем ERP и SCADA/DCS.

Одна из причин возникновения таких систем - попытка выделить задачи управления производством на уровне технологического подразделения. Но очень быстро выявились недостатки разделения задач планирования и управления производством на два уровня. Опыт показал, что информационная база этих задач должна быть единой. Клиент-серверная технология позволяет разделить клиентские части задач управления и планирования производства на два уровня: предприятия и цеха. Теперь можно использовать общие серверы базы данных и приложений, а клиентские места распределить по цехам и заводоуправлению.

Второй путь возникновения систем MES - снизу, от АСУТП. Так произошло отделение тактических задач оперативного управления технологическими процессами от стратегических задач ведения процесса в целом. В частности, в химической, металлургической, пищевой и некоторых других отраслях промышленности можно выделить задачи управления технологическими последовательностями (batch control). Их суть в обеспечении выпуска продукции в нужном объеме с заданными технологическими характеристиками при наличии возможности перехода на новый вид продукции. Отделились и задачи ведения архива значений технологических переменных с возможностью восстановления производственных ситуаций прошедших периодов и анализа нештатных ситуаций. Появились программы обучения технологического персонала и оптимизации ведения технологических процессов.