книги / Управление большими системами. УБС-2017

Информационные технологии в управлении техническими системами и технологическими процессами

ния основных задач управления производственно-хозяйствен- ной деятельностью. Это человеко-машинная система, в ней ряд операций и действий передается для исполнения машинам

идругим устройствам (особенно это относится к так называемым рутинным, повторяющимся, стандартным операциям и расчетам), но главное решение всегда остается за человеком. Этим АСУ отличаются от автоматических систем, т.е. таких технических устройств, которые действуют самостоятельно по установленной для них программе, без вмешательства человека [3].

Система поддержки принятия решений (СППР) – соединение комплекса программных средств и аналитических моделей для решения широкого круга сложных задач в различных областях жизни, в том числе и в экономике – прежде всего в производстве. Это направление менеджмента использует достижения информационных систем и банков данных, операций, интерактивных режимов работы с ЭВМ. Мощное математическое обеспечение позволяет формулировать цели управления, корректировать их с учетом желаний и опыта менеджеров (этот опыт автоматически формализуется и фиксируется системой в процессе ее работы), находить и предлагать оптимальные средства

ипути достижения целей. Существуют системы поддержки не только индивидуальных, но и коллективных решений. В последнем случае специальная программа ранжирует участников по степени их компетенции, учитывая это при согласовании мнений и выработке обобщенных рекомендаций. Многие СППР основаны на формализации функции полезности пользователя и выдаче альтернативы, максимизирующей эту функцию [3].

Интеллектуальная система (ИС) (англ. intelligent system) – это

техническая или программная система, способная решать задачи, традиционно считающиеся творческими, принадлежащие конкретнойпредметнойобласти, знанияокоторойхранятсявпамятитакой системы [4]. В технологиях принятия решений интеллектуальная система– это информационно-вычислительная система с интеллектуальной поддержкой, решающая задачи без участия человека– лица, принимающего решение (ЛПР) [4]. Понятие интеллектуальной системы тесно связано с областью информатики, называемой искусственным интеллектом (ИИ). Существует много различных

433

471

Управление большими системами. Выпуск XX

определений ИИ. Ниже приведены некоторые из них: «[Автоматизация] видов деятельности, которые мы ассоциируем с человеческим мышлением (human thinking), таких как принятие решений, решение проблем, обучение …» (Belman, 1978); «Изучение того, как заставить компьютеры делать вещи, которые в настоящее время лучшеделаютлюди» (Rich, Knight, 1991) [4].

Кодним из бурно развивающихся технологий ИИ относятся:

1)мягкие вычисления (нечеткие множества, нечеткая логика и т.п.);

2)интеллектуальные агенты и мультиагентные системы;

3)интеллектуальный анализ данных [4].

Рассмотренные определения будем называть интеллектуальной системой управления производственного предприятия – автоматизированной системой управления производством, удовлетворяющей следующим требованиям:

1)объектом управления является производство;

2)система является интеллектуальной системой с широким использованием технологий искусственного интеллекта;

3)содержит в себе систему поддержки принятия решений;

4)способна решать задачи управления в различных режимах:

– в автоматическом режиме (без привлечения человека);

– в автоматизированном режиме (с привлечением лиц, при-

нимающих решения);

– в режиме обучения и моделирования (для обучения персонала и моделирования деятельности).

3. Уровни управления

Процесс управления производственным предприятием может быть условно разбит на три уровня управления, характеризующихся собственным набором задач, различными периодами планирования и разным уровнем детализации (таблица).

Уровень стратегического управления. На стратегическом уровне происходит разработка и реализация действий, ведущих кдолгосрочному превышению уровня результативности деятельности предприятия над уровнем конкурентов. На данном уровне решаются такие задачи, как анализ внешней среды ивнутренней обстановки, выбор и разработка стратегии на уровне стратегиче-

434

472

Информационные технологии в управлении техническими системами и технологическими процессами

ской зоны хозяйствования, проектирование организационной структуры, выбор степени интеграции и систем управления, определение нормативов поведения и политики в отдельных сферах ее деятельности, обеспечение обратной связи результатов и стратегии. Стратегическое управление обычно охватывает период времени 1–5 лет, минимальный шагпланирования1 мес.

Предлагаемая классификация уровней управления

Уровень тактического управления – осуществляется среднесрочное планирование хозяйственной деятельности предприятия, формируются портфели заказов на продукцию, разрабатываются планы закупок, планы продаж, планы производства и т.д. Горизонт планирования 1–6 мес. (в зависимости от длины производственного цикла предприятия). Детализация плана производится по дням.

Уровень оперативного управления – уровень выполнения конкретных действий и учета фактической деятельности на основе планов, полученных с более высоких уровней управления.

4. Декомпозиция системы управления на задачи управления

Одним из базовых подходов к описанию и формализации системы управления является декомпозиция системы управления по бизнес-процессам. Практически на каждом предприятии, схема бизнес-процессов будет отличаться, однако, несмотря на различия, системы бизнес-процессов будут подобны. Рассмотрим один из множества возможных способов декомпозиции системы управления производственного предприятия по бизнеспроцессам (рис. 1).

435

473

Управление большими системами. Выпуск XX

Рис. 1. Системабизнес-процессовпроизводственногопредприятия

Особенность данной декомпозиции заключается в том, что процессы отнесены к одной из двух категорий: основная деятельность, обеспечение. Бизнес-процессы основной деятельности предприятия – это бизнес-процессы, создающие добавленную стоимость или же (экономика и финансы) являющиеся управляющими процессами, влияющими на деятельность предприятия в целом. Обеспечивающие бизнес-процессы не участвуют напрямую в процессе создания добавленной стоимости, однако от качества работы обеспечивающих бизнес-процессов будет зависеть способность предприятия осуществлять основную деятельность. При этом способ декомпозиции бизнес-процессов иразделение на категории являются условными и могут быть классифицированы в другом виде. Рассмотрим бизнес-процессы, отнесенныекосновнойдеятельностипредприятия.

Для каждого бизнес-процесса можно выделить ряд характерных задач управления, которые, в свою очередь, будут разделены по уровням управления и вместе с тем взаимосвязаны. Исходя из определения процесса управления будем рассматривать задачи управления как совокупность следующих задач: планирование, выполнение (учет), анализ, управляющее воздействие.

Для каждого типа задач управления необходимо сформулировать общую форму результата решения задачи:

1. Для задачи планирования результатом решения будет «план действий», рассчитанный с необходимой степенью детализации и удовлетворяющий требованиям, предъявляемым к результатам планирования.

436

474

Управление большими системами. Выпуск XX

5.Автоматизированные системы управления

Сразвитием компьютерной техники и увеличением сложности производственных процессов развитие получили автоматизированные системы управления, специализирующиеся на различных уровнях управления предприятия. Ниже приведены основные виды автоматизированных систем управления.

1. ERP-системы (англ. Enterprise Resource Planning – плани-

рование ресурсов предприятия) – автоматизированные системы управления, реализующие процессы управления производством, трудовыми ресурсами, финансовым менеджментом и активами, ориентированные на непрерывную балансировку и оптимизацию ресурсов предприятия, обеспечивающие общую модель данных и процессов для всех сфер деятельности предприятия. Понятие ERP предложено в качестве развития стандарта MRP II. Системы данного класса охватывают стратегический и тактический уровни управления, объединяя все процессы предприятия

вединую систему.

2.APS-системы (англ. Advanced Planning & Scheduling –

усовершенствованное планирование) – программное обеспечение для производственного планирования, главной особенностью которого является возможность построения расписания работы оборудования в рамках всего предприятия. Полученные таким образом частные расписания производственных подразделений являются взаимосвязанными с точки зрения изделия и его операций (требование SCM – Supply Chain Management –

управление цепочками поставок). Данный класс программного обеспечения находится на стыке ERP- и MES-систем, обладая признаками той и другой. Многие существующие ERP-системы имеют встроенные APS модули.

3. MES (англ. Manufacturing Execution System – система управления производственными процессами) – специализированное прикладное программное обеспечение, предназначенное для решения задач синхронизации, координации, анализа и оптимизации выпуска продукции в рамках какого-либо производства. MES-системы относятся к классу систем управления уровня цеха, но могут использоваться и для интегрированного

438

476

Информационные технологии в управлении техническими системами и технологическими процессами

управления производством на предприятии в целом. Данный класс информационных систем работает от тактического уровня до оперативного уровня управления.

4.SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition – дис-

петчерское управление и сбор данных) – программный пакет, предназначенный для разработки или обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления. Данные системы относятся к оперативному уровню управления.

5.Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП) – группа решений технических и программных средств, предназначенных для автоматизации управления технологическимоборудованиемнапромышленныхпредприятиях.

6.Современные подходы к управлению производством

Параллельно с развитием автоматизированных систем управления развивались и подходы к организации и управлению производством. Следует выделить три наиболее проработанных подхода к организации и управлению производством.

1. Бережливое производство (lean production, lean manufacturing) – концепция управления производственным предприятием, основанная на постоянном стремлении к устранению всех видов потерь: перепроизводство, ожидание, ненужная транспортировка, лишние этапы обработки, лишние запасы, ненужные перемещения, выпуск дефектной продукции. Основными инструментами являются:

–поток единичных изделий;

–канбан – вытягивающая система;

–всеобщий уход за оборудованием (TPM);

–система 5S;

–быстрая переналадка (SMED);

–кайдзен;

–пока-ёкэ (защита от ошибок).

2. Теория ограничений (Theory of Constraints, TOC) – мето-

дология менеджмента, в основе которой лежит нахождение и управление ключевым ограничением системы, которое предо-

439

477

Информационные технологии в управлении техническими системами и технологическими процессами

7. Симбиоз автоматизации и рационализации производства

Развитие автоматизированных систем управления шло параллельно развитию подходов к организации и управлению производством. До сих пор ведутся споры относительно того, какой подход следует выбрать для оптимизации производственных процессов; различные подходы противопоставляются друг другу, приводятся аргументы о несостоятельности тех или иных подходов. Однако следует отметить, что все представленные системы управления и подходы имеют множество успешных внедрений по всему миру, что доказывает эффективность данных подходов по отдельности. На многих предприятиях параллельно внедряются как автоматизированные системы управления, так и принципы бережливого производства или теории ограничений, но ключевое слово здесь – параллельно, т.е. независимо друг от друга.

Между тем использование инструментов быстрореагирующего производства при планировании в ERP-системе могло бы привести к сокращению цикла производства продукции; анализ и выявление узких мест и создание буферных запасов деталей при планировании производства – могли бы увеличить пропускную способность производства; автоматизация механизмов потока единичных изделий и системы обратных связей (канбан) позволило бы существенно повысить устойчивость производства и снизить перепроизводство.

Таким образом, актуальной представляется задача применения инструментов оптимизации производства в автоматизированных системах управления производством. Данное направление на сегодняшний день малоизучено и недостаточно описано

вроссийской и зарубежной литературе.

Врамках данной работы предлагается разработка математических моделей производственных процессов, опирающихся на информационные источники, генерируемые и хранимые в автоматизированной системе управления для решения прикладных задач управления производством с использованием лучших практик оптимизации производства.

441

479

Управление большими системами. Выпуск XX

Предполагается, что практическое внедрение лучших практик в механизмы работы автоматизированных систем управления позволит значительно повысить эффективность производства в целом.

8. Ситуационный центр промышленного предприятия

Качество принимаемых руководителями решений в значительной степени определяет эффективность функционирования любой организации, в том числе производственной системы. Повысить качество управленческих решений позволяет механизм коллективного принятия решений [3]. Реализация этого механизма требует разработки соответствующих инструментов, одним из которых может быть ситуационный центр промышленного предприятия (СЦПП).

СЦПП – человеко-машинная система, включающая помещение (зал, комната, кабинет), оснащённое средствами коммуникаций(видеоконференцсвязь, конференц-связь) для интерактивного представления информации, аудиовидеофиксации, предназначенная для оперативного принятия экспертами согласованных управленческих решений, контроля и мониторинга технологических и организационных процессов производства, а также анализа возможных ситуаций на основе интеллектуальных технологий поддержки принятия управленческих решений.

Ситуацией будем называть конкретное состояние исследуемой системы, которое возникло или может возникнуть в результате изменений как в самой системе, так и за счет внешних воздействий, требующее существенных изменений большого числа процессов, протекающих в системе. Например, ситуацией будет состояние производственной системы при поступлении крупного заказа (при высокой текущей загрузке мощностей) или резкого изменения конъюнктуры рынка. Тем или иным образом ситуация порождает одну или несколько проблем, которые, в свою очередь, требуют анализа, оценки, формирования модели решения, концепции для поиска решения и в конечном счете декомпозиции в ряд ситуационных задач, требующих системного решения. Например, ситуационной задачей является оценка

442

480