Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электронные средства сбора и обработки информации. Учебное пособие
.pdf
ERP-системы являются результатом развития управленческих и ин-
формационных технологий.
В 60-х годах вычислительная техника начала использоваться для авто-
матизации различных областей деятельности предприятий. Первыми системами автоматизации управления предприятиями были MRP-системы
(MRP – Material Requirements Planning). MRP-системы – это системы планирования потребностей в материалах. В основе функционирования таких систем лежит понятие производственной программы производства (MPS –
Master Production Schedule) и спецификации изделия (BOM – Bill Of
Materials). Спецификация показывает входящие в изделие компоненты и материалы, а производственная программа содержит информацию о номенклатуре и количестве изделий, которые запланированы к выпуску, а также
о времени, необходимом для их изготовления. При помощи BOM и MPS
спецификация разбивается на отдельные узлы и модули для получения информации о количестве необходимых материалов и компонентов для производства заданного количества готовых изделий. Затем на основе этой информации формируется пакет заказов на закупку необходимых материалов и
производство комплектующих. Кроме того, в данном процессе учитывается
информация о запасах материала и компонентов на складах предприятия.
Использование систем MRP позволяет предприятиям повысить эф-
фективность производственного цикла, снизить уровень запасов материалов и сырья на складе и соответственно уменьшить площади складских
помещений, сократить сроки выполнения заказов.
В 80-х годах MRP-системы эволюционировали в системы планирова-
ния производственных ресурсов предприятия (Manufacturing Resource
Planning), называемые из-за схожести аббревиатур MRP II.
В отличие от MRP-систем, MRP II-системы были предназначены
не только для планирования производственных ресурсов предприятия,
но и для управления финансовыми и кадровыми ресурсами.
Системы планирования ресурсов предприятия (ERP-системы) стали
следующей ступенью развития MRP- и MRP II-систем.
ERP (Enterprise Resource Planning) переводится как планирование ресурсов предприятия. Эта система предназначена для идентификации и
планирования всех ресурсов предприятия, которые необходимы для осуществления хозяйственной деятельности предприятия.
11
Основное назначение ERP-систем – это интеграция всех отделов и
функций компании в единую систему, которая сможет обслуживать все
нужды отдельных подразделений.
ERP-системы пришли на смену старым разрозненным компьютерным
системам по управлению персоналом, финансам, логистике, контролю над
производством и др. Такие системы чаще всего состоят из программных
модулей, которые выполняют функции старых систем. Модули, обслуживающие финансы, производство, становятся связанными, и информацию
из одного модуля можно передавать в другой или просматривать из другого. Чаще всего ERP-системы являются достаточно гибкими и легко
настраиваемыми, их можно устанавливать отдельными модулями, не приобретая сразу весь пакет.
В ERP-системах данные различных подразделений хранятся в единой
базе данных, поэтому вся информация может быть видима всеми службами. Но на практике чаще всего делают разграниченный доступ к данным,
то есть каждая служба видит и может модифицировать только те данные,
которые необходимы им для нормального функционирования. Остальные
данные являются для них закрытыми.
В последнее десятилетие успешное развитие Internet-технологий позволило предприятиям обмениваться данными и документами с покупателями и контрагентами. Новые функции работы с интернетом, которые появились в современных интегрированных системах управления, выходят
за традиционные рамки ERP, замкнутой внутри производственного цикла
предприятия. Внедрение в традиционные ERP-системы предприятия интернет-решений привело к созданию новой организационной и управленческой системы. В результате этого появилась концепция систем нового
поколения – ERP II (Enterprise Resource and Relationship Processing) –
управление ресурсами и внешними отношениями предприятия. Такие системы имеют две ветви управления: внутреннюю – управляющую внутренними процессами предприятия, и внешнюю – управляющую взаимодействиями со сторонними организациями. Внутреннюю ветвь управления принято называть back-office – внутренняя система, а функции взаимодействия с внешними организациями – front-office – внешняя система.
Примерами ERP-систем являются ERP-галактика, различные системы
фирмы 1С, Oracle JD Edwards и другие системы.
12
Так, например, Oracle JD Edwards включает в себя следующие мо-
дули [1]:
− управление продажами;
− управление закупками;
− управление запасами и складами;
− управление недвижимостью;
− техническое обслуживание и ремонты;
− управление финансами;
− управление производством;
− управление проектными работами;
− управление взаимоотношениями с клиентами (crm);
− управление персоналом;
− управление выращиванием;
− производственная безопасность.
При этом на предприятии можно установить как все перечисленные
модули, так и часть модулей, в зависимости от решаемых задач и структуры предприятия.
1.3. MES-СИСТЕМЫ
MES (Manufacturing Execution System) – исполнительная система производства. Такие системы координируют, анализируют и оптимизируют
выпуск продукции в рамках какого-либо производства.
MES-системы оперируют исключительно производственной информацией, что позволяет корректировать производственное расписание
в течение рабочей смены столько раз, сколько это необходимо. За счет
этого MES-системы позволяют оптимизировать производственный процесс и сделать его более рентабельным.
MES-системы собирают и обобщают данные, полученные от различных технологических и производственных систем, выводят на уровень
экономических, административных и логистических систем организацию
всей производственной деятельности, начиная от формирования производственного заказа и до отгрузки готовой продукции на склады. Это достигается за счет связи в реальном времени производственных процессов
с бизнес-процессами предприятия, что ведет к улучшению финансовых
показателей предприятия.
13
Таким образом, MES – это связующее звено между ERP-системами и
производственной деятельностью предприятия на уровне цеха, участка
или производственной линии.
На рис. 1.1 показана схема информационно-управляющей структуры
производственного предприятия.
Рис. 1.1. Схема информационно-управляющей структуры
производственного предприятия
Примерами MES-систем могут служить SIMATIC IT, ФОБОС,
YSB.Enterprise.Mes, PolyPlan-системы [2, 3].
Система SIMATIC IT фирмы «Сименс» состоит из следующих модулей:
SIMATIC IT Production Suite – ядро системы SIMATIC IT.
SIMATIC IT Historian – модуль сбора, расчета и архивирования данных,
событий и тревог.
SIMATIC IT Unilab – модуль управления лабораторными исследовани-
ями.
SIMATIC IT Interspec – модуль управления спецификациями продукта.
1.4. SCADA-СИСТЕМЫ
SCADA-системы относятся ко группе технологических и производственных систем. Еще такие системы называют автоматизированными системами управления технологическими процессами (АСУТП). SCADAсистема расшифровывается как Supervisory Control And Data Acquisition –
cистема супервизорного управления и сбора данных) и является системой
14
управления и контроля, содержащей программные и аппаратные средства,
взаимодействующие между собой через локальные и глобальные сети.
SCADA-системы позволяют решать следующие задачи:
− отображение на экране дисплея различной первичной информа-
ции, полученной с помощью различных датчиков;
− вычисление различных параметров на основе информации, полу-
ченной от первичных датчиков;
− дистанционное управление отдельными механизмами и системами
с использованием возможностей автоматизированного рабочего места
(АРМ);
− поддержание заданного технологического процесса;
− отслеживание и оповещение об аварийных ситуациях;
− посуточное архивирование результатов работы системы с возмож-
ностью вывода архивированной информации на экран и ее распечатки по
запросу.
Выполнение функций SCADA-системы структурно распределено
между промышленными контроллерами и автоматизированным рабочим
местом (АРМ) оператора. Чаще всего в SCADA-системах выделяют три
уровня.
Верхний уровень (уровень 3) – это комплекс, состоящий из аппаратуры связи и специализированных АРМ на базе персональных компьютеров.
Комплекс предназначен для приема и обработки текущей информации
о работе различных узлов и агрегатов, выявления нештатных (аварийных)
ситуаций, анализа принятой информации оперативным персоналом с целью обнаружения причин неудовлетворительной работы и планирования
профилактических мероприятий.
Средний уровень (уровень 2) – это совокупность специализированных
АРМ на базе персональных компьютеров и малогабаритных промышленных контроллеров. Контроллеры среднего уровня выполняют функции
устройств связи с объектом управления и используются для обеспечения
сопряжения верхних и нижних уровней. На этом уровне выполняется анализ состояния объектов контроля, управление и прием данных с устройств
нижнего уровня, передача принятой информации на верхний уровень системы, производится предварительная обработка информации, полученной с нижнего уровня и обеспечивается связь с верхним уровнем системы.
15
Нижний уровень (уровень 1) – это различные интеллектуальные
устройства на основе микропроцессоров, иначе называемые интеллектуальными датчиками, которые обеспечивают сопряжение с объектом. Аппаратура этого уровня чаще всего объединяется в локальную сеть микроконтроллеров и обеспечивает прием и обработку полученных с измерительных приборов и датчиков сигнализации информационных сигналов,
а также выдачу управляющих воздействий и сигналов. Аппаратура нижнего уровня управляется контроллерами среднего уровня.
Верхний уровень состоит из набора различных программных средств,
позволяющих проектировать и запускать в реальном времени прикладное
программное обеспечение системы. Предоставляется возможность разработки прикладных систем автоматизации в графических редакторах, поставляемых вместе с системой, без программирования на машинных языках. Это позволяет разрабатывать интерфейс пользователя, удобный оператору для различных технологических процессов.
Для организации единой информационной базы хранения информации используются различные системы управления базами данных (СУБД),
позволяющие создавать базы данных. Использование СУБД позволяет создавать архивы ведения технологических процессов, анализировать их и
получать к ним удаленный доступ по локальной или глобальной компьютерной сети.
В процессе подготовки к эксплуатации в этих системах предусматривается настройка базовой системы на конкретный объект управления (различное количество и сочетание каналов ввода/вывода и другие параметры). Кроме того, программное обеспечение должно визуализировать информацию о процессах, происходящих на объектах управления в режиме
реального времени, а также осуществлять дистанционное управление технологическим процессом.
Программное обеспечение среднего уровня позволяет предварительно
обрабатывать полученные данные, передавать соответствующую информацию на верхний уровень, управлять аппаратурой нижнего уровня. Модернизация прикладного ПО облегчается за счет использования средств
замены фрагментов программного обеспечения дистанционно, используя
последовательный интерфейс или локальные компьютерные сети.
16
Одним из наиболее распространенных пакетов SCADA-систем является инструментальный пакет InTouch фирмы Wonderware [4] . Этот пакет
состоит из различных программно-инструментальных средств, которые
предназначены для разработки автоматизированной системы промышленного применения. Пакет InTouch позволяет разрабатывать системы контроля за работой предприятия и наблюдения за различными параметрами
технологических процессов. Наблюдение и ведение технологического
процесса осуществляется с помощью:
− графического отображения параметров на экране автоматизиро-
ванного рабочего места операторов в реальном времени;
− анализа полученных данных;
− архивирования полученной информации.
Пакет InTouch позволяет отображать в каждом окне экрана неограниченное количество динамических элементов, а также интегрировать приложения с различными серверами, например Microsoft SQL, Windows NT,
Mail и др.
17
2. ИНТЕРФЕЙСЫ
2.1. КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ИНТЕРФЕЙСОВ
Интерфейс (interface) – это граница раздела двух систем, устройств
или программ. Он содержит элементы соединения и вспомогательные
схемы управления, используемые для соединения устройств. Интерфейс,
описывающий правила взаимодействия физических устройств, называется
аппаратным интерфейсом. Интерфейс, описывающий способы взаимодействия виртуальных устройств, называется программным интерфейсом.
Интерфейс, описывающий способы взаимодействия человека и компьютера, называется интерфейсом пользователя.
Таким образом, аппаратный интерфейс (далее интерфейс) – это набор
правил, по которым осуществляется связь нескольких устройств [5].
По способу передачи информации интерфейсы можно разделить
на параллельные и последовательные.
В параллельном интерфейсе все биты передаваемого слова передаются по линии связи одновременно. Примером параллельного интерфейса
является шина PCI компьютера.
В последовательном интерфейсе биты данных передаются друг за
другом последовательно, обычно по одной линии связи. Примером последовательного интерфейса является шина USB.
Одним из важнейших параметров интерфейса является его пропускная
способность. Если быстродействие приемопередающих цепей и пропускная
способность линий связи одинаковы, то скорость передачи у параллельного
интерфейса больше, чем у последовательного. Однако в настоящее время
одним из способов повышения пропускной способности интерфейса является увеличение тактовой частоты передачи данных, и при работе на частотах свыше 300 МГц для корректной передачи данных необходимо учитывать волновые свойства соединительных кабелей и разъемов. В параллельных интерфейсах при работе на сверхвысоких частотах (свыше 300 МГц)
начинают сказываться задержки сигналов при их прохождении по линиям
кабеля, и задержки в разных линиях интерфейса могут быть различными
вследствие разнородности проводов и контактов разъемов. Для обеспечения надежной передачи данных в параллельных интерфейсах временные
диаграммы обмена строятся с учетом возможного разброса времени про-
18
хождения сигналов. Это является одним из факторов, сдерживающих рост
пропускной способности параллельных интерфейсов.
Аппаратные интерфейсы могут работать в трех режимах обмена дан-
ными – симплексном, дуплексном и полудуплексном. Дуплексный режим
обеспечивает передачу информации по одному каналу в обоих направлениях. Примером дуплексного режима является телефонная связь, когда абонент может одновременно говорить и слушать. Такой режим может быть
асимметричным, если пропускная способность приема и передачи имеет
существенно различающиеся значения, или симметричным. Полудуплексный режим позволяет использовать в каждый момент времени либо приемник, либо передатчик, при этом в интерфейсе предусмотрены средства переключения направления канала. Примером полудуплексного обмена данными является связь по рации, когда абонент может или слушать, или говорить. Симплексный (односторонний) режим предусматривает передачу
информации только в одном направлении. Во встречном направлении могут передаваться только вспомогательные сигналы интерфейса.
Еще одним важным параметром интерфейсов является допустимая
длина линии связи соединяемых устройств. На ограничение длины линии
связи влияют как ее частотные свойства, так и помехозащищенность интерфейса. Помехи могут возникать как от соседних линий интерфейса, так
называемые перекрестные помехи, так и от искажения уровней сигналов.
Защитой от перекрестных помех может быть применение витых пар проводов для каждой линии.
В настоящее время в качестве еще одной важной характеристики интерфейса является топология соединения. Для интерфейсов Centronics
и RS-232C применяется топология «точка-точка» (ПК – устройство или
ПК – ПК). Интерфейсы USB и FireWire реализуют топологию «многоярусная звезда», в которой внешние устройства могут быть как оконечными, так и промежуточными. Такая топология позволяет подключать
множество устройств к одному порту.
2.2. ТОПОЛОГИЯ СОЕДИНЕНИЙ УСТРОЙСТВ
При подключении большего числа устройств возникает целый комплекс проблем. В первую очередь выбирается способ организации физических связей системы, то есть топологию. Под топологией понимается
19
граф, где вершинам соответствуют подключаемые устройства системы,
а ребрам – физические связи между ними. Конфигурация физических связей определяется электрическими соединениями устройств между собой и
может отличаться от конфигурации логических связей между узлами системы. Логические связи отображают маршруты передачи данных между
различными узлами системы и устанавливаются при помощи соответствующей настройки системы.
Выбранная топология электрических связей оказывает существенное
влияние на многие характеристики разрабатываемой системы и зависит от
используемых интерфейсов передачи информации. Например, наличие резервных связей повышает надежность системы и позволяет выполнять балансирование загрузки отдельных каналов, но при этом резервные связи
увеличивают стоимость системы. Простота подключения новых узлов,
свойственная некоторым топологиям, делает систему легко расширяемой.
Часто из экономических соображений выбираются топологии с минимальной суммарной длиной линий связи. Существуют следующие основные типы топологий.
2.2.1. Топология «точка-точка»
Эта топология реализует соединения двух узлов напрямую друг
с другом (рис. 2.1). Такая топология очень проста и экономична, но она
имеет недостаток, заключающийся в том, что таким способом можно соединить только два устройства. Такая топология используется при соединении ПК с периферийными устройствами. Протокол управления доступа
в таких топологиях предусматривает передачу информации только от одного узла к другому.
Рис. 2.1. Топология «точка-точка»
2.2.2. Полносвязная топология
Полносвязная топология (рис. 2.2) соответствует системе, в которой
каждое устройство связано со всеми остальными отдельными линиями
связи. Несмотря на логическую простоту, этот вариант очень громоздкий
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]