Информационная структура предприятия

• существование единой системы передачи данных на основе различных физических носителей (оптоволоконные, спутниковые, радиорелейные и другие каналы связи) как основы для горизонтальной и вертикальной интеграции информационных сред и компьютерных сетей;

• строгое соблюдение международных и российских стандартов в области информационно-вычислительных сетей, протоколов и средств связи, информационных ресурсов и систем;

• обеспечение доступа пользователей к открытым и защищенным базам данных различного назначения;

• обеспечение информационной безопасности и многоуровневой защиты информации от несанкционированного доступа, включая гарантии подлинности информации, распространяемой в информационной среде;

• наличие систем и средств коллективного доступа в компьютерной сети;

• развитие информационных ресурсов и проблемно-ориентированных систем на основе идеологии информационных хранилищ и открытых систем, обеспечивающих возможность совместного использования различных аппаратных платформ и операционных систем;

• применение модульного принципа при проектировании центров и узлов хранения и обработки информации, абонентских пунктов и рабочих мест пользователей;

• использование сертифицированных программно-технических решений и унифицированных компонентов функционирующих систем и сетей;

• мониторинг информатизации, учет, регистрация и сертификация информационных ресурсов;

• развитие механизмов и средств предоставления информационного сервиса конечным пользователям, сертификации и лицензирования информационных услуг;

• использование организационных и методических материалов, системных требований, стандартов и рекомендаций по интеграции сетей, систем, баз данных и автоматизированных кадастров.

Несомненно, анализ общего состояния информатизации, тенденций и перспектив ее развития должен базироваться на определенных предпосылках и методологических требованиях, без учета которых затруднительно говорить об ее успехах или неудачах. Этими предпосылками и требованиями могут быть [16]:

• реалистическая оценка конкретных возможностей информационной техники и технологии как инструментов, многократно усиливающих человеческие возможности, но не снимающих с человека ответственности за их использование;

• недопустимость стихийного неуправляемого развития информатизации, что предполагает необходимость программ ее развития. Необходимость единого центра, ответственного за сохранение и развитие информационной структуры предприятия, обновление и использование информационных ресурсов, информационных технологий, за выработку информационной политики в целом;

• понимание комплексного и системного характера информации, осознание ее роли в самоорганизации систем, практическая реализация в информационной технике и технологии;

• изучение состояния информатизации на наиболее успешных предприятиях, анализ зарубежных программ развития информационной технологии с точки зрения их инструментария и эффективности влияния на управленческие и производственные процессы. Недопустимость бездумного копирования и механического переноса их на свои процессы;

• необходимость совершенствования планирования и управления, пересмотра приоритетов в развитии предприятия, обеспечивающих информатизацию;

• поддержка разработок, связанных с информационными технологиями. Необходимость создания своеобразных «полигонов» для информатизации, опыт которых можно было бы транслировать в другие подразделения предприятия.

Существует два подхода к построению интегрированных автоматизированных систем управления: от общего к частному («сверху вниз») и от частного к общему («снизу вверх»).

В первом случае вначале формулируется общая задача управления предприятием в целом, а затем осуществляется ее разбиение или декомпозиция на соответствующие группы, образующие те или иные системы или подсистемы управления. Такой подход может быть применен ко вновь создаваемым системам управления, когда уже на стадии проектирования может быть разработана единая многоуровневая АСУ предприятием в целом.

Во втором случае осуществляется постепенное объединение действующих АСУ, т. е. по принципу от частного – к общему (или «снизу вверх»).

Основные направления интеграции информационных систем в рамках информационной структуры предприятия неотделимы от интеграции видов обеспечения, входящего в функциональный состав АСУ. При рассмотрении связей между различными АСУ, действующими на предприятии, необходимо учитывать качественные различия отдельных видов обеспечения этих систем.

Задача функциональной интеграции заключается в обеспечении единства целей отдельных частей общей системы, согласовании используемых критериев и ограничений (и необходимой взаимоувязки отдельных компонентов системы управления в целом). Также должна быть обеспечена возможность совместного функционирования персонала и технических средств в рамках общей задачи управления. Математическая (алгоритмическая) интеграция обеспечивает образование и функционирование комплекса взаимосвязанных математических моделей, алгоритмов и методов решения функциональных задач по отдельным компонентам. Программная интеграция обеспечивает совместное функционирование комплекса взаимосвязанных программ. Информационная интеграция означает единый комплексный подход к созданию, хранению, обновлению и накоплению информации, необходимой для функционирования АСУ на разных уровнях иерархии. Техническая интеграция означает рациональное объединение разнообразных технических средств отдельных АСУ в единый комплекс технических средств интегрированной системы (например, локальная сеть предприятия и т. д.). Организационная интеграция означает совместное функционирование существующей не автоматизированной и вновь создаваемой автоматизированной частей системы управления промышленным предприятием.

Связующим звеном между ориентированными на финансово-хозяйственные операции ERP-системами и АСУТП (SCADA-системами) выступают MES-системы. Достоверная и своевременная информация, необходимая для принятия правильных решений, находится в производственных зонах и берется из MES-систем и АСУТП, поэтому интеграция ERP-, MES– и SCADA-систем становится необходимостью.

Взаимосвязь систем ERP и MES представлена на рис. 1.13 [2]. При этом ERP-система формирует объемные планы для цехов, а с помощью сессий MES-системы каждый цех формирует детализированные расписания. Данная система управления должна иметь два контура диспетчеризации – внешний K1, отслеживающий возможность выполнения заданного объема при существующих временных ограничениях на горизонт планирования и сроки выпуска продукции конкретного наименования, формирующий соответствующую величину рассогласования ?1, и внутренний K2, который формирует величину рассогласования ?2 в том случае, если для того или иного цеха необходим пересчет расписания при его невыполнении по тем или иным причинам.

Причины такого децентрализованного подхода к управлению производством кроются в том, что задачи составления расписаний работы оборудования относятся к классу NP-сложных комбинаторных задач и ERP-системы не в состоянии оперативно составлять расписания (порой для нескольких тысяч единиц оборудования), а также отслеживать все изменения, происходящие в цехах и на участках. Поэтому эти функции делегируются MES-системам, которые могут составлять расписания и отслеживать их выполнимость с достаточной оперативностью и точностью [2].

Оптимизация управления технологическими процессами способна реально изменить финансовые показатели предприятия. Модули APS используют как данные ERP-системы (история продаж, информация о фактических заказах клиентов, остатках товаров на складах и др.), так и данные от MES-систем о состоянии запущенных производственных заказов и мощностей, которые, в свою очередь, поступают от АСУТП, получающих самые подробные и актуальные данные от промышленных контроллеров (PLC).

На уровне MES информация также фильтруется и обобщается, при этом возможна генерация в реальном масштабе времени некоторых технико-экономических показателей деятельности предприятия (KPI). По запросу от ERP/APS-систем информация из баз данных MES поступает в их базы данных. Обратный поток таков: информация от ERP/APS к MES и далее на уровень SCADA/PLC (для дистанционной настройки и конфигурирования). Таким образом, происходит сложный процесс обмена информацией между базами данных различных уровней системы управления предприятием. Характеристики этого процесса (особенно временные задержки) оказывают существенное влияние на качество процессов управления. Очевидно, что важным фактором эффективности обмена информацией между базами данных на всех уровнях системы управления предприятием является однородность используемых СУБД [22].

Рис. 1.13. Связь ERP и MES

С уровня ERP на уровень MES поступают производственный план и нормативно-справочная информация, на основе которых в модуле MES-системы генерируются конкретные планы загрузки станков и рабочей силы – сменные расписания (Shift Scheduling). C уровня MES на уровень ERP направляются информация о количестве произведенной продукции, проценте брака, диаграммы состояния и загрузки оборудования и данные о состоянии цеховых запасов, рабочей силы и др. Взаимодействие уровней MES и ERP возможно на основе программируемого интервала времени (циклическое взаимодействие) и на основе ожидаемых событий и изменения данных. Эти методы взаимодействия достаточно гибко программируются в процессе настройки систем [22].

Степень интеграции информационных систем управления на предприятиях при этом бывает самой различной, и типовое решение по интеграции отсутствует. Обычно оно создается для конкретного предприятия с учетом таких его особенностей, как технологические процессы, оборудование, базы данных и т. п.

Контрольные вопросы и задания

1. Что называется информационной структурой предприятия?

2. Что понимается под взаимодействием производственной, организационной и информационной структур производственного предприятия?

3. Каковы принципы разработки АСУ?

4. Что такое уровень управления на производственном предприятии?

5. Какие задачи решают CAE/CAD/CAM-системы?

6. Какие задачи решают MES-системы?

7. Какие задачи решают ERP-системы?

8. Перечислите основные требования к созданию единого информационного пространства предприятия.

9. В чем сущность взаимосвязи ERP– и MES-систем?

10. Перечислите основные направления интеграции информационных систем в рамках информационной структуры предприятия.

Глава 2. Проектирование информационно-управляющих систем предприятия

2.1. Принципы создания информационно-управляющих систем

Развитие информационных систем и средств вычислительной техники, расширенное их внедрение в производство привели к необходимости объединения вычислительных устройств и реализованных на их основе информационных систем в единые информационно-управляющие системы (ИУС). При этом разработчики ИУС столкнулись с рядом проблем.

Например, разнородность технических средств вычислительной техники с точки зрения организации вычислительного процесса, архитектуры, системы команд, разрядности процессора и шины данных и т. д. потребовала создания физических интерфейсов, реализующих, как правило, взаимную совместимость устройств. При увеличении числа типов интегрируемых устройств сложность организации физического интерфейса между ними существенно возрастала. Разнородность программируемых сред, реализуемых в конкретных вычислительных устройствах и системах, многообразие операционных систем, различия в разрядности и прочие особенности привели к созданию программных интерфейсов между устройствами и системами. При этом необходимо отметить, что достигнуть полной совместимости программных продуктов, разработанных для конкретной программной среды, в другой среде удавалось не всегда. Разнородность интерфейсов общения в системе «человек – компьютер» требовала постоянного согласования программно-аппаратного обеспечения и переобучения кадров.