Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ 

Кафедра инженерной кибернетики 

 

 

 

 

ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ

 

Конспект лекций

для студентов всех форм обучения специальности

5В070200 – Автоматизация и управление

 

 

 

Алматы 2010

 

1 Лекция. Основные понятия и определения

Цель лекции: определение основных понятий, определений и терминов.

Содержание лекции: классификация информационно-управляющих систем по уровню, функциям и и структуре аппаратных средств.

1.1. Основные понятия и определения

 

Основные понятия, определения и термины формулируются ГОСТ-ом 15971—90 «Системы обработки информации. Термины и определения».

         Информация — это сведения о фактах, концепциях, объектах, событиях и идеях, которые в данном контексте имеют вполне определенное значение. Информация — это не просто сведения, а сведения нужные, имеющие значение для лица, обладающего ими.

         Можно при определении понятия информации оттолкнуться от схематичного представления процесса ее передачи. Тогда под информацией будут пониматься любые сведения, являющиеся объектом хранения, передачи и преобразования. Информационное сообщение связано с источником сообщения (передатчиком), приемником (получателем) и каналом связи.

         В одном терминологическом ряду с понятием информации стоят понятия «данные» и «знания».

         Данные — это информация, представленная в виде, пригодном для обработки автоматическими средствами при возможном участии человека.

         Знания — это информация, на основании которой путем логических рассуждений могут быть получены определенные выводы.

         Важными характеристиками информации являются ее структура и форма. Структура информации определяет взаимосвязи между составляющими ее элементами. Среди основных форм можно выделить символьно-текстовую, графическую и звуковую формы. Основные требования, предъявляемые к экономической информации, — точность, достоверность, оперативность, полнота.

         Понятие «информационная система», «информационно управляющая система» появилось в связи с применением новой информационной технологии, основанной на использовании компьютеров и средств связи.

         Информационная система (ИС) представляет собой коммуникационную систему по сбору, передаче, переработке информации об объекте, снабжающую работника любой профессии информацией для реализации функции управления. Другими словами информационная система — это упорядоченная совокупность документированной информации и информационных технологий.

         Как и каждая система, ИС обладает свойствами делимости и целостности. Делимость означает, что систему можно представлять из различных самостоятельных составных частей — подсистем. Возможность выделения подсистем упрощает анализ, разработку, внедрение и эксплуатацию ИУС. Свойство целостности указывает на согласованность функционирования подсистем в системе в целом.

         В зависимости от уровня автоматизации различают ручные, автоматизированные и автоматические информационные системы.

         Ручные ИС характеризуются выполнением всех операций по переработке информации человеком. В автоматизированных ИС часть функций управления или обработки данных осуществляются автоматически, а часть — человеком. В автоматических ИС все функции управления и обработки информации выполняются техническими средствами без участия человека.

         Информационная система включает в себя информационную среду и информационные технологии, определяющие способы реализации информационных процессов.

         Информационная среда — это совокупность систематизированных и организованных специальным образом данных и знаний.

         Информационные технологии (ИТ) — это совокупность методов и программно-технических средств, объединенных в технологическую цепочку, обеспечивающею сбор, обработку, хранение, распределение и отображение информации с целью снижения трудоемкости процессов использования информационных ресурсов.

         Термин «информационная технология» получил распространение сравнительно недавно в связи с использованием средств вычислительной техники при выполнении операций с информацией.

         Информационные технологии в экономике и управлении базируются на аппаратных средствах и программном обеспечении. Аппаратные средства относятся к числу опорных технологий, т.е. могут применяться в любых сферах человеческой деятельности. Программное обеспечение организует процесс обработки информации в компьютере и решение профессиональных задач пользователей.

         Областями применения информационных технологий являются системы поддержки деятельности людей (управленческой, коммерческой, производственной) потребительская электроника и разнообразные услуги, например связь, развлечения.

 

1.2. Классификация информационных систем по назначению.

Информационные системы можно классифицировать по целому ряду различных признаков. В основу рассматриваемой классификации положены наиболее существенные признаки, определяющие функциональные возможности и особенности построения современных систем. В зависимости от объема решаемых задач, используемых технических средств, организации функционирования, информационные системы делятся на ряд групп (классов) (см. рисунок 1.1).

        

 

 

 Рисунок 1.1.  Класcификация информационных систем

В зависимости от сферы применения различают следующие классы информационных систем:

         -информационные системы организационного управления - предназначены для автоматизации функций управленческого персонала как промышленных предприятий, так и непромышленных объектов (гостиниц, банков, магазинов и пр.).

         -ИС управления технологическими процессами (ТП) - служат для автоматизации функций производственного персонала по контролю и управлению производственными операциями. В таких системах обычно предусматривается наличие развитых средств измерения параметров технологических процессов (температуры, давления, химического состава и т.п.), процедур контроля допустимости значений параметров и регулирования технологических процессов.

-ИС автоматизированного проектирования (САПР) - предназначены для автоматизации функций инженеров-проектировщиков, конструкторов, архитекторов, дизайнеров при создании новой техники или технологии. Основными функциями подобных систем являются: инженерные расчеты, создание графической документации (чертежей, схем, планов), создание проектной документации, моделирование проектируемых объектов.

         -интегрированные (корпоративные) ИС - используются для автоматизации всех функций фирмы и охватывают весь цикл работ от планирования деятельности до сбыта продукции. Они включают в себя ряд модулей (подсистем), работающих в едином информационном пространстве и выполняющих функции поддержки соответствующих направлений деятельности.

Типовые задачи, решаемые модулями корпоративной системы, приведены в таблице 1.

Таблица 2.1. Функциональное назначение модулей корпоративной ИС.

 

Подсистема маркетинга		Производственные подсистемы		Финансовые и учетные подсистемы			Подсистема кадров (человечес-ких ресурсов)	Прочие подсистемы (например, ИС руководства)
Исследова-ние рынка и прогнозиро-вание продаж		Планирование объемов работ и разработка календарных планов	Управление портфелем заказов		Анализ и прогнозиро-вание потребности в трудовых ресурсах				Контроль за деятель-ностью фирмы
Управление продажами	Оперативный контроль и управление производством		Управление кредитной политикой		Ведение архивов записей о персонале				Выявление оперативных проблем
Рекоменда-ции по производ-ству новой продукции	Анализ работы оборудования		Разработка финансового плана		Анализ и планирование подготовки кадров				Анализ управленческих и стра-тегических ситуаций
Анализ и установле-ние цены	Участие в формировании заказов поставщикам		Финансовый анализ и прогнозиро-вание			Обеспечение процесса выработки стратегичес-ких решений
Учет заказов	Управление запасами		Контроль бюджета, бухгалтерс-кий учет и расчет зарплаты

 

Анализ современного состояния рынка ИС показывает устойчивую тенденцию роста спроса на информационные системы организационного управления. Причем спрос продолжает расти именно на интегрированные системы управления. Автоматизация отдельной функции, например, бухгалтерского учета или сбыта готовой продукции, считается уже пройденным этапом для многих предприятий.

         С точки зрения программно-аппаратной реализации можно выделить ряд типовых архитектур ИС.

Традиционные архитектурные решения основаны на использовании выделенных файл-серверов или серверов баз данных. Существуют также варианты архитектур корпоративных информационных систем, базирующихся на технологии Internet (Intranet-приложения). Следующая разновидность архитектуры информационной системы основывается на концепции "хранилища данных" (DataWarehouse) - интегрированной информационной среды, включающей разнородные информационные ресурсы. И, наконец, для построения глобальных распределенных информационных приложений используется архитектура интеграции информационно-вычислительных компонентов на основе объектно-ориентированного подхода.

         2 Лекция. Информационно-управляющие системы

         Цель лекции: определения и примеры функционального назначения информационно-управляющих систем.

         Содержание лекции: определение информационно-управляющей системы, примеры ИУС по функциональному признаку.

2.1.Системы поддержки принятия решений (Decision Support System)

 

Системы поддержки принятия решений (DSS) - это компьютерные системы, почти всегда интерактивные, разработанные, чтобы помочь менеджеру (или руководителю) в принятии решений. DSS включают и данные, и модели, чтобы помочь принимающему решения решить проблемы, особенно те, которые плохо формализованы.

Система поддержки принятия решений требует трех первичных компонентов: модели управления, управления данными для сбора и ручной обработки данных и управления диалогом для облегчения доступа пользователя к DSS. Пользователь взаимодействует с DSS через пользовательский интерфейс, выбирая частную модель и набор данных, которые нужно использовать, а затем DSS представляют результаты пользователю через тот же самый пользовательский интерфейс. Модель управления и управление данными варьируются от относительно простой типовой модели в электронной таблице до сложной комплексной модели планирования, основанной на математическом программировании.

        

2.2.Исполнительные информационные системы (Executive Support System)

Исполнительные информационные системы (Executive Support System - ESS) появились в 80-х годах. Ключевая концепция исполнительной информационной системы состоит в том, что такая система поставляет интерактивную совокупность текущей информации относительно конъюнктур рынка, формирует легкий доступ для старших руководителей и других менеджеров без помощи посредников. ESS использует современную графику, связь и методы хранения данных, обеспечивая исполнителям легкий интерактивный доступ к текущей информации относительно состояния организации.

         Первоначально большинство ESS создавалось только для самих высших руководителей в фирме, но сейчас круг пользователей в большинстве компаний расширен, чтобы охватить все уровни управления. ESS использует данные, которые были отфильтрованы и обличены в итоге в форму, полезную для руководителей организации. Кроме того, много эффективных ESS включают качественные данные типа информации о конкурентоспособности, оценки и прогнозы.

 

2.3. Переработка данных (Data Mining)

 

Ранее идея "складирования" данных - идея выбора данных компании из операционных систем и помещения их в отдельной базе данных представлялась так, чтобы пользователи могли иметь доступ к ним и анализировать данные без опасности для операционных систем. Сейчас анализ данных производится в базе, потому что системы поддержки принятия решений, описанные в предыдущем разделе, часто извлекают данные, в которых они нуждаются, непосредственно из баз данных организаций.

         "Добыча данных" (Data Mining) использует ряд технологий (типа деревьев решений и нейронных сетей), чтобы искать или "добывать" маленькие "самородки" информации из крупных объемов данных, запасенных в базе данных организации. Добыча данных, которая иногда рассматривается как вспомогательный аппарат систем поддержки принятия решений, является особенно полезной, когда организация имеет большие объемы данных в базе. Понятие "добыча данных" не ново, хотя название стало популярным только в конце 1990 г. По крайней мере, в течение двух десятилетий много больших организаций использовали внутренних или внешних аналитиков, часто называемых специалистами управления, пробуя распознавать тренды или создавать модели в больших массивах данных, используя методы статистики, математики и искусственного интеллекта. С развитием крупномасштабных баз данных и мощных недорогих процессоров возобновился интерес к тому, что названо в последние годы "добычей данных".

 

2.4. Искусственный интеллект (Artificial Intelligence)

 

Идея искусственного интеллекта (AI), т.е. изучение того, как компьютеры могут "думать", имеет приблизительно 30-летний возраст, но только недавно появились достаточно мощные компьютеры, чтобы делать коммерчески привлекательными AI-приложения. AI-исследования развились в пять отдельных, но связанных областей: естественные языки, робототехника, системы ощущения (системы зрения и слуха), экспертные системы и нейронные сети.

         Чтобы работать с естественными языками, необходимо создание систем, которые переводят обычные человеческие инструкции в язык, который компьютеры могут понимать и выполнять. Робототехника в большей степени относится к промышленности Исследование систем ощущения направлено на создание машин, обладающих визуальными и слуховыми способностями, которые воздействуют на их физическое поведение. Другими словами, это исследование нацелено на создание роботов, которые могут "видеть" или "слышать" и реагировать соответственно тому, что они видят или слышат.

         Заключительные две ветви AI наиболее пригодны для поддержки управления Экспертные системы - это системы, которые используют логику принятия решения человеческого эксперта. Самая новая отрасль AI - нейронные сети, которые устроены по аналогии с тем, как работает человеческая нервная система, но фактически используют статистический анализ, чтобы распознать модели из большого количества информации посредством адаптивного изучения.

 

2.5. Экспертные системы (Expert Systems)

 

Как применяет логику эксперта компьютерная система? Чтобы спроектировать экспертную систему, специалист, называемый инженером знания (специально подготовленный системный аналитик), очень тесно работает с одним или большим количеством экспертов в изучаемой области Инженеры знания пробуют узнавать все относительно способа, которым эксперт принимает решения. Знание, полученное инженером знания, затем загружается в компьютерную систему, в специализированном формате, в блоке, названном базой знаний (см. рисунок 2.1.) Эта база знаний содержит правила и заключения, которые используются в принятии решений, - параметры, или факты, необходимые для решения.

         Другие главные фрагменты экспертной системы - создатель заключения и интерфейс пользователя. Создатель заключения - логический каркас, который автоматически проводит линию рассуждения и который обеспечен правилами заключения и параметрами, вовлеченными в решение. Таким образом, один и тот же создатель заключения может использоваться для многих различных экспертных систем с различной базой знаний Интерфейс пользователя - блок, используемый конечным пользователем, например, неопытным планировщиком оборудования. Идеальный интерфейс – очень дружественный. Другие блоки включают подсистему объяснения, чтобы разъяснять доводы, что система движется в направлении решения, подсистему накопления знания, чтобы помочь инженеру знания в регистрации правил заключения и параметров в базе знаний, рабочую область, чтобы использовать компьютер, поскольку решение сделано.

 

 

Рисунок 2.1. Архитектура экспертной системы

 

2.6. Нейронные сети (Neural Networks)

 

В то время как экспертные системы пробуют ввести опыт людей в компьютерную программу, нейронные сети пытаются создать значимые модели из большого количества данных. Нейронные сети могут распознавать модели, слишком не ясные для людей, и адаптировать их при получении новой информации.

         Ключевая характеристика нейронных сетей в том, что они обучаются. Программе нейронных сетей сначала дается набор данных, состоящих из многих переменных, связанных с большим количеством случаев, или исходов, в которых результаты известны. Программа анализирует данные и обрабатывает все корреляции, а затем выбирает набор переменных, которые строго соотнесены с частными известными результатами, как начальная модель. Эта начальная модель используется, чтобы попробовать предсказать результаты различных случаев, а предсказанные результаты сравниваются с известными результатами. Когда в этом итерационном подходе дальнейшее усовершенствование исчерпывается, программа готова делать предсказания для будущих случаев.

Как только станет доступным новое большое количество случаев, эти данные также вводятся в нейронную сеть, и модель еще раз корректируется. Нейронная сеть обучается в основном относительно причинно-следственных моделей из этих дополнительных данных, и прогнозирующая способность улучшается.

 

2.7. Виртуальная реальность (Virtual Reality)

 

Виртуальная реальность (VR) предполагает использование машинных систем для создания окружающей среды, которая кажется реальной пользователю-человеку.

         Использование VR в неразвлекательных установках разделяется на две категории: обучение и проектирование. Армия США использует вирту- альную реальность для тренировки экипажей танков. В научно-исследовательской работе в университете Северной Каролины виртуальная реальность использовалась в медицинских целях, например, для представления объемной модели опухоли внутри тела пациента.

Развитие виртуальной реальности находится в грудном возрасте, и пройдет длительное время, прежде чем, возможно, кто-нибудь отдаленно приблизится к  Holodeck Enterprise. Однако много продавцов развивают VR, программное и техническое обеспечение, и начинают появляться многочисленные ценные приложения VR.

 

2.8.Системы поддержки работы группы (Group Support Systems)

 

Системы поддержки работы группы (Group Support Systems -GSS) - важный вариант DSS, в котором система разработана, чтобы поддержать группу, а не индивидуума. GSS, иногда называемые системами поддержки принятия решений группы или системами электронных встреч, стремятся воспользоваться преимуществом возможностей группы, чтобы находить лучшие решения, чем решения личностей, действующих отдельно. Это специализированный тип группового программного обеспечения, которое специально предназначено для поддержки встреч.

 

2.9. Географические информационные системы (Geographical Information System)

 

Географические информационные системы (GIS) - пространственные системы поддержки принятия решений: геодемографическое, компьютерное картографирование и автоматизированные шаблоны - так называется группа приложений, основанных на обработке связей в пространстве. GIS собирает, запасает, преобразует, демонстрирует и анализирует данные, пространственно привязанные к земле. GIS имеет дисплей с богатыми возможностями демонстрации окружающей среды, что очень полезно для людей, принимающих решения.

 

3 Лекция. Информационные системы. Определения

 

         Цель лекции:  определение информационной системы (ИС). Задачи и функции ИС. Предметная область ИС.

 

Содержание лекции: определение информационной системы (ИС). Задачи и функции ИС. Состав и структура информационных систем, основные  элементы, порядок функционирования. Классификация информационных систем, документальные и фактографические системы. Предметная область ИС

 

         3.1. Определения

         Определение 1. Информационная система - это совокупность взаимосвязанных элементов, представляющих собой информационные, кадровые и материальные ресурсы, процессы, которые обеспечивают сбор, обработку, преобразование, хранение и передачу информации  в организации.

В организациях существует большое количество различных типов ИС: от традиционных до сложных, работающих на базе локальных и глобальных компьютерных сетей.

         Определение 2. Информационные технологии - это совокупность методов, процедур  и средств, реализующих процессы сбора, обработки, преобразования,  хранения и передачи информации.

Определение 3. Информационная система управления - это круг разнообразных ИС, обеспечивающих управленческому персоналу эффективное принятие решений по управляемому объекту.

         Определение 3 а. Информационная система управления представляет собой коммуникационную систему по сбору, передаче, переработке информации об объекте, снабжающую работников различного ранга для реализации функции управления

Принципиальным моментом определения информационной системы управления является обеспечение принятия решения с ее помощью. Информационные системы управления создаются на основе изучения технологии принятия решений с использованием методологии системного подхода. В качестве концептуальной базы может быть успешно использована модель принятия решений Г.Саймона.

         По Г. Саймону процесс принятия решений имеет три стадии: информационную, проектную, а также стадию выбора. На информационной стадии исследуется среда, определяются события и условия, требующие принятия решений. На проектной стадии разрабатываются и оцениваются возможные направления деятельности (альтернативы). На стадии выбора обосновывают и отбирают определенную альтернативу, организуя мониторинг ее реализации. Отдельные стадии процесса могут многократно повторяться, если менеджер не будет удовлетворен собранной информацией или результатами ее обработки.

         На информационной стадии обрабатываются и анализируются первичные данные, которые необходимо отыскать в базах данных и, после соответствующей обработки проанализировать. Поэтому менеджерам необходимо владеть умениями по составлению незапланированных, ситуационных запросов, отыскивая нужную информацию. В программном обеспечении (ПО) имеются соответствующие мощные средства систем управления базами данных (СУБД), а также необходимые пакеты прикладных программ для моделирования, математической обработки и анализа результатов.

         На проектной стадии определяется возможность структурирования ситуации, требующей принятия решений.

         Для структурируемых  (программируемых) решений возможна предварительная детализация, позволяющая алгоритмизировать процесс решения. При вероятностном характере процесса, решение определяется через вероятности возможных исходов.

         Неструктурированные (непрограммируемые) решения возникают при невозможности предварительного описания большей части процедур принятия решения. Большинство реальных ситуаций зависит от случайных событий и неизвестных факторов. Некоторые процедуры могут быть предопределены, но этого недостаточно для автоматизированного получения конкретной рекомендации. В этом случае информационные технологии управления должны обеспечивать диалоговый режим работы, т.е. интерактивные системы поддержки принятия решений и экспертные системы, которые менеджер может использовать в зависимости от ситуации.

На стадии выбора ИС облегчают выбор правильного направления деятельности и обеспечивают обратную связь для контроля за выполнением решения. При этом предполагается, что на первых этапах собрана необходимая информация, разработан на ее основе ряд альтернативных вариантов. Обратная связь используется для корректировки получаемых результатов, поскольку оптимальное решение практически не может быть выбрано на первом шаге из-за реальных ограничений по времени и ресурсам. Для принятия решения в групповом режиме используется компьютерная поддержка, т.е. специальные информационные технологии типа ИС поддержки групповых решений, электронные совещания и т.д.

         Определение 4. Системы поддержки принятия решений (СППР) - особые интерактивные информационные системы управления (менеджмента), использующие оборудование, программное обеспечение, данные, базу моделей и труд менеджеров с целью поддержки всех стадий принятия полуструктурируемых и неструктурируемых решений непосредственно пользователями менеджерами в процессе аналитического моделирования на основе предоставленного набора технологий.

Определение 5. Модели – упрощенные абстракции реальных основных элементов системы и их отношений, существенных для принятия решения.

 

3.1. Информационные требования на различных уровнях управления

 

Информационные требования непосредственно зависят от конкретного уровня управления - стратегического, тактического, оперативного в соответствии с функциями высшего, среднего и оперативного персонала. Структурированные решения обычно принимаются на оперативном уровне, на тактическом - полуструктурированные, на стратегическом - неструктурированные. Чем выше уровень управления, тем больше неструктурированных решений, поэтому средства и методы формирования информации не одинаковы для всех уровней.

         На стратегическом уровне требуются итоговые нерегламентированные отчеты, прогнозы и внешняя информация для разработки генеральной стратегии. На оперативном уровне требуются регулярные внутренние отчеты с детальным сравнением базисных и текущих показателей, помогающих отслеживать текущие операции. Таким образом, информационные системы должны отвечать требованиям соответствующих уровней и предоставлять им любую нужную информацию.

 

3.3. Информационные требования различных функций управления

 

Менеджмент (управление) традиционно описывается как процесс руководства, включающий управленческие функции: планирование, организацию, управление персоналом, руководство (мотивацию) и контроль. ИС обеспечивают менеджера данными для выполнения всех функций управления.

         Для планирования ИС предоставляют данные и модели планирования, информацию о внутреннем состоянии и внешнем окружении. Для поддержки функции планирования необходимо наличие телекоммуникаций, специальных проблемно-ориентированных пакетов прикладных программ или универсальных модулей офисных систем с электронными таблицами и СУБД. Программные средства должны обеспечивать методы анализа “что, если”, корреляционный и регрессионный анализ, обработку статистических данных, средства анализа и прогнозирования на основе трендов, средства оптимизации.

         В управлении персоналом наиболее эффективными являются информационные системы (модули ИС) на основе СУБД, которые должны иметь соответствующую информационно-логическую структуру и позволять мониторинг карьеры и профессионального роста отдельных сотрудников, позволяя обрабатывать результаты тестирования при периодической аттестации кадрового состава организации.

         Для руководства организацией, кроме электронной почты, имеются различные пакеты для поддержки документооборота и самоменеджмента, а также мультимедийные средства коллективного общения.

         При осуществлении контроля без ИС практически невозможно разработать адекватную реакцию на отклонение от прогнозируемых результатов и вносить коррективы в деятельность организации, поэтому при внедрении ИС организации обеспечение функций контроля производится в первую очередь.

 

         4 Лекция. Фактографические системы

 

Цель лекции: определение предметной области (ПО), концептуальных средств описания, модели сущность-связь. Модели данных. Представление данных в памяти ЭВМ. Программные средства реализации фактографических ИС.

        

         Содержание лекции: определение предметной области (ПО), концептуальных средств описания, модели сущность-связь. Модели данных. Представление данных в памяти ЭВМ. Программные средства реализации фактографических ИС.

 

4.1. Общие сведения о моделировании предметной области

 

Концептуальное проектирование является ядром всего процесса проектирования БД. Подходы к концептуальному проектированию. Реализованные в разнообразных CASE-системах, отличаются друг от друга. Процессы концептуального моделирования чаще всего реализуются в среде DESIGN/IDEF и ERWin.

         Часть реального мира, представляющая интерес для данного исследования, называется предметной областью. Для того, чтобы БД адекватно отражала предметную область, проектировщик должен хорошо представлять себе все нюансы и уметь отобразить их в БД. Предметная область должна быть предварительно описана. Чаще используют искусственные формализованные языковые средства. Формализованное описание предметной области называется ее концептуальной моделью. Моделирование Предметной Области выполняется с различными целями (реинжиниринг, прогнозирование, при проектировании БД и ПО). Подходы к проектированию БД различных классов будет существенно отличаться. Особый интерес представляют структурированные БД.

         Изучение Предметной Области складывается из непосредственного наблюдения процессов, изучения документов, циркулирующих в системе, а также интервьюирования участников этих процессов. Т.к. описание инфологической модели выполняется на специализированном языке, необходимо владение этим языком. Построение концептуальной модели может выполняться вручную или с использованием автоматизированных средств проектирования. Средства автоматизации проектирования отличаются как нотациями, так и алгоритмами преобразования концептуальной модели в модели БД.

 

                4.2. Основные компоненты концептуальной модели

         Основными компонентами модели являются:

-описание объектов ПО и связей между ними,

-описание информационных потребностей пользователей,

-описание существующей ИС (документы, документооборот, при наличии АИС – ее описание),

-описание алгоритмических зависимостей показателей,

-описание ограничений целостности,

-описание функциональной структуры системы, для которой создается АИС,

-требования к ИС и существующие ограничения,

-лингвистические отношения.

Чаще всего описание объектов ПО и связей между ними представляется в виде так называемых  ERDiagramm.

         Эти модели представляют собой графические описания предметных областей в терминах «объект-свойство-связь» и являются элементами концептуальных моделей, имея целый ряд преимуществ, главными из которых является отсутствие привязки к конкретной СУБД. Классом объектов называется совокупность объектов, обладающих одинаковым набором свойств. Объекты могут быть реальными и абстрактными. ER—модель строится на уровне классов объектов, а не экземпляров объектов. Каждому классу объектов присваивается уникальное имя. Именем класса объектов является грамматический оборот существительного. Помимо имени классов может использоваться кодовое обозначение. Желательно дать интерпретацию каждой сущности. Уникальное имя экземпляра объекта будем называть идентификатором (ИО).

 

Рисунок 1. Компоненты концептуальной модели

                

4.3. Разновидности объектов

        

Объект называется простым, если он рассматривается в данном исследовании как неделимый.

         Сложный объект представляет собой объединение других объектов, прост ых и сложных, также объединяемых в ИС.

         Сложные объекты включают составные объекты, обобщенные объекты (наличие связи «род-вид» между объектами предметной области). Объекты, составляющие обобщенный объект, называются категориями. Определение родовидовых связей означает классификацию объектов.

         Агрегированные объекты соответствуют какому-либо процессу, в который оказываются вовлечены другие объекты.

        

4.4. Логическая структура экономической информации

 

Экономическая информация носит дискретный характер и может быть структурирована.Важнейшие виды структурных единиц информации(СЕИ):

         -реквизит – простейшая неделимая на смысловом уровне единица информации, отражающая количественную или качественную характеристику сущностей предметной области

         -составная единица информации – логически взаимосвязанная совокупность реквизитов

         -показатель – минимальная СЕИ, сохраняющая информативность

         -документ – СЕИ, представленная на бумажном носителе, имеющая самостоятельное значение.

         -реквизит-признак – содержит качественную характеристику сущности, позво         ляющую идентифицировать объект

         -реквизит-основание содержит количественную характеристику объекта, определяющую его состояние.

         Экономический показатель – это СЕИ, включающая один реквизит- основание и несколько реквизитов-признаков. Поскольку экономический показатель является минимальной по составу информационной совокупностью, сохраняющей информативность, он является достаточным для образования самостоятельного документа.

         Семантический анализ позволяет выявить функциональную зависимость реквизитов и выполнить на этой основе структурирование экономической информации. Такое структурирование позволяет построить информационно-логическую модель предметной области и осуществить проектирование БД

 

5 Лекция. Вопросы проектирования информационно-управляющих систем

 

Цель лекции: методология проектирования.

 

Содержание лекции: концептуальная модель, методология IDEF0, диаграммы потоков данных.

 

5.1. Методология проектирования

 

Любую сложную систему необходимо проектировать. Это связано с нашей физиологией: мы не можем решать одновременно более 7 задач, а разработка и проектирование сопряжены с большим их числом: написанием кода приложения, его отладкой, тестированием, взаимоувязкой модулей приложения, дизайном форм, хранением, обработкой данных и многими другими. Для проектирования ИС необходимо знать регламентирующие этапы проектирования стандарты, определять модули системы и проектировать БД.

Основой для проектирования любой сложной системы служит ее концептуальная модель.

         Определение. Концептуальную модель можно определить как результат абстрагирования части реального мира, которую моделируют ИС. Для обозначения «части реального мира» используют термин «предметная область»

         Методологии, которые используют для абстрагирования предметной области, отражают специфику применения ИС. Одни из них – OLTP-системы (Online Transaction Processing) предназначены для хранения данных в реальном масштабе времени– OLAP(OnLine Analitical processing)используют в процессе управления бизнесом.

         Выделяют два типа ИС. Одни из них сопровождают операционные (OLTP), а другие – аналитические  (OLAP) базы данных.

         OLTP – базы хранят данные в реальном масштабе времени, т.е. мгновенно фиксируют события (отгрузку товара со склада).

         OLAP хранят «историю» изменения БД, т.е. в них сохраняют данные OLTP – базы с какой-то конкретной периодичностью.

         Состояние OLTP-базы следующего месяца можно изображать в виде куба. Если провести некий кросстабличный анализ, например, построить график изменения значений какой-то комплектующей по одной позиции, то можно предсказать тенденцию ее сбыта. А значит, предсказать прибыль от реализации товара в будущем или принять решение о прекращении его поставок. Это не единственный вариант анализа. Можно сравнивать кривые сбыта разных товаров, чтобы определить, какой из товаров дает большую прибыль, оптимизировать затраты на рекламу с целью получения максимальной прибыли от реализации товара и т.д.

         Эти задачи решают с помощью систем поддержки принятия решений (Decision Support System, DSS) на основе данных OLAP-баз. Этот тип ИС ориентирован на решение стратегических вопросов типа прогнозирования сбыта. Поэтому OLAP-системы никогда не оперируют данными реального времени.

         К системам поддержки принятия решений относят, например, Excel. Большинство средств разработки ИС содержат библиотеки классов или компонентов. Так, в Borland Delphi есть компоненты DecisionCube.

         Системы поддержки решений масштаба предприятия строят на серверных OLAP-средствах: Oracle Express Server, MS SQL Server 2000 Analysis Services, Hyperion Essbase и др.

         В дальнейшем мы будем рассматривать OLTP-базы данных (OLTP-системы).

         Кратко охарактеризовать OLTP-базы данных можно так – это большие объемы структурированной информации.

         Несмотря на упрощенность определения, следует подчеркнуть два аспекта:

         -регулярная однородность данных (структурированность),

         -большие объемы информации.

         Второй аспект определяет область применения БД – относительно развитые бизнес-структуры, или автоматизация бизнеса с небольшим оборотом и узкой номенклатурой товара нецелесообразна.

         Для моделирования систем и сопровождаемых ими БД используют методологии IDEF0 (Integrated Definition Function Modeling) и DFD (Data Flow Diagrams).

         Выбор методологии проектирования зависит от степени сложности моделируемого информационной системой объекта. Если это сложный объект, то в начале проектирования ИС желательно использовать IDEF0. В настоящее время эта методология действует в качестве федерального стандарта США.

 

5.2.Методология IDEF0

 

Описывает процессы движения и обработки информации звеньями моделируемого объекта с точки зрения их функционального назначения.

         IDEF0 – это подмножество SADT (Structured Analysis and Design Technique). Изначально эта методология применялась для проектирования систем общего назначения.

         Суть методологии IDEF0 на примере производства товара.

         Для производства используют ингредиенты, инструкции, регламентирующие процесс производства, инструменты, используемые в процессе производства.

         В терминах IDEF0 моделируемое ИС производство представляется блоком и дугами, как показано на рисунке 5.1.

В блоке отображена главная функция моделируемого ИС производства, дуги – множество объектов, участвующих и являющихся результатом производства: информация или действия. Место соединения дуги с блоком определяет тип интерфейса.

 

        

Рисунок 5.1. Базовые элементы IDEF0 – модели

 

         Правила интерпретации модели:

         -функциональный блок (функция) преобразует входные объекты в выходные;

-управление определяет, когда и как это преобразование может или должно произойти;

         -исполнитель осуществляет это преобразование.

         С дугами связываются метки на естественном языке, описывающие данные, которые они представляют. Дуги показывают, как функции системы связаны между собой, как они обмениваются данными и осуществляют управление друг другом. Выходы одной функции могут быть входами, управлением или исполнителями другой. Дуги могут разветвляться и соединяться. Ветвление означает множественность (идентичные копии одного объекта) или расщепление (различные части одного объекта). Соединение означает объединение или слияние объектов.

         Каждый блок IDEF0 – диаграммы может быть представлен несколькими блоками, соединенными интерфейсными дугами на диаграмме следующего уровня. Эти блоки представляют подфункции исходной функции. Каждый из подмодулей может быть декомпозирован аналогичным образом. Число уровней не ограничено, но рекомендуют на диаграмме использовать от 3 до 6 блоков.

         Анализ объекта на основе построения его IDEF0- модели является этапом, который должен предварять разработку ИС по следующим причинам:

         -при ознакомлении строят модель «как есть», которая фиксирует бизнес-процессы и используемые ими информационные потоки,

         -функциональная модель «как есть» позволяет увидеть информационно-перегруженные бизнес-процессы – узкие места обследуемого объекта,

         -на основании модели «как есть» строится модель «как будет», т.е. предложить более совершенную структуру организации (реинжиниринг),

         -в процессе построения модели «как есть» выявляются бизнес-правила – положения, которые регламентируют процесс функционирования моделируемого объекта,

         - IDEF0 – модель  -  это лучший способ совместно с заказчиком разработать модель функционирования его фирмы.

         После этапа моделирования наступает этап физической реализации этой модели в виде ИС. Возникает естественный вопрос об адекватности отображения. Другими словами, как представить в ИС управляющие потоки, хотя потоки данных в ИС будут реализованы как хранилища данных, т.е. файлы.

         Тот факт, что IDEF0-модель не разделяет потоки данных на материальные, управляющие и информационные, приводит разработчиков к необходимости использования диаграммы ПОТОКОВ ДАННЫХ. Это можно делать после этапа составления IDEF0-модели, либо вместо него, в зависимости от сложности моделируемого объекта или предпочтений исполнителя.

         После этапа моделирования исследуемого объекта наступает этап физической реализации этой модели в виде ИС. И тут возникает вопрос об адекватности отображения, т.е. как представить в ИС управляющие потоки и др. Хотя понятно, что, например, потоки данных в ИС будут реализованы как хранилища данных, т.е. файлы. Тот факт, что IDEF0-модель не разделяет потоки данных на материальные, информационные и управляющие приводит разработчиков к необходимости использовать диаграммы потоков данных. Это можно делать после этапа составления IDEF0-модели, либо вместо него, в зависимости от сложности моделируемого объекта или предпочтений исполнителя.

 

5.3.Диаграммы потоков данных

 

При построении DFD –диаграмм используют следующие элементы:

-поток данных – некая информация, которая требует обработки,

         -процесс – преобразование входных потоков данных в выходные в соответствии с определенным алгоритмом,

         внешняя сущность – источник или приемник данных, который является внешним по отношению к предметной области,

         -хранилище данных (data storage).

         Внешняя сущность – это объект, который не принадлежит моделируемому объекту и обменивается с ним потоками данных. Это, как правило, потребитель услуг моделируемого объекта. На концептуальной схеме его именуют существительным.

         В общем случае, сущность – это объект или концепция, которая в рамках конкретной предметной области существует самостоятельно.

         Процесс описывают глаголом, который обозначает некое действие, связанное с обработкой потока.

         Построим, используя DFD-методологию, концептуальную модель некоторой риэлтерской конторы, которая специализируется на заключении договоров аренды жилых помещений. При этом будем считать, что круг клиентов конторы относительно стабилен.

         На рисунке 5.2 внешняя сущность обозначена прямоугольником, потоки данных стрелками, процессы – кругами, а хранилища данных – параллельными линиями.

         Как видно из концептуальной модели заключения договора, внешние сущности – это потенциальные Арендатор и Владелец. Поскольку элементами концептуальной модели являются одноименные хранилища: Арендатор и Владелец, то можно усомниться в правильности определения внешних сущностей. Но, так как потенциальные Арендатор и Владелец могут быть таковыми лишь после заключения договора, то конфликтов с определением здесь нет. Другими словами, это разные сущности.

Для составления договора используют данные хранилищ Арендатор и Владелец. Эти хранилища необходимы по причине того, что круг клиентов риэлтерской конторы относительно стабилен. Не подвержен значительным изменениями и перечень арендуемых объектов недвижимости, что отражает на концептуальной схеме хранилище Недвижимость.

 

 

Рисунок 5.2.  Концептуальная модель работы риэлтерской конторы

         Наличие на диаграмме процесса «Подготовить договор аренды» - это следствие того, что черновик договора аренды готовит клерк, а менеджер принимает решение о заключении договора. Это повышает эффективность работы фирмы в целом.                                                                      

 

5.4. Роль методологий в анализе моделируемого объекта

 

В результате анализа моделируемого ИС объекта на основе построения IDEF0 и DFD- диаграмм:

         - определяют главную функцию проектируемой системы: например, сопровождать аренду недвижимости,

         - описывают происходящие в моделируемом объекте бизнес-процессы.

Например:

         - заключать договора аренды,

         - сопровождать хранение информации об объектах недвижимости,

         - определяют обрабатываемые бизнес процессами информационные потоки. Например, отправка договора менеджеру,

         - разрабатывают концептуальную модель системы, которая представляет собой описание моделируемого объекта, присущих ему бизнес-правил, потоков и хранилищ данных,

         Примечание: Потоки данных – это прообразы процедур приложения, а хранилища данных – таблиц БД.

         Подводя итог, можно отметить, что построение концептуальной модели системы в соответствии с IDEF0 и DFD-методологией позволяет прийти к общему с заказчиком представлению о проектируемой ИС.

 

6 Лекция. Проектирование баз данных

 

Цель лекции: методология проектирования.

 

Содержание лекции: Определение модулей и проектирование БД, Структуры данных иерархической и сетевой моделей, Особенности изучения систем.

 

6.1. Определение модулей и проектирование БД.

 

На данном этапе проектирования ИС:

         - на основе анализа назначения потоков концептуальной модели определяют модули приложений, которые позволяют реализовать функции системы,

         - проектируют концептуальную схему БД. Эта схема не зависит от конечной реализации БД и аппаратной платформы.

         При разработке ИС немаловажную роль играет выбор среды. Объектно-ориентированная методология позволяет рассматривать разработку прикладных систем, как процесс их конструирования из готовых классов.

         Модули проектируемого приложения можно определить на основе назначения потоков концептуальной модели.

         Проектирование БД.

         Возникновение ситуаций «аномалия удаления» и «аномалия добавления».

         Необходимость разделения данных.

         Модель данных должна состоять из совокупности файлов.

         Разделение данных обеспечивают следующие модели: иерархическая, сетевая, реляционная и объектно-ориентированная. Они по-разному связывают данные таблиц данных.

        

6.7. Структуры данных иерархической и сетевой моделей

 

         В иерархической модели данные упорядочены как главные (родительские) так  и подчиненные (дочерние). Достоинством является простота описания предметных областей с иерархической структурой. Но поиск информации возможен только сверху вниз. Почему? Физическое представление логической структуры иерархических моделей в компьютере – это совокупность записей различных типов, каждая из которых ссылается только на следующую.

Рисунок 3.  Связь данных в иерархической модели

 

6.8. Особенности изучения систем

 

При изучении систем необходимо установить границы системы и ее окружения, особенно важен этот момент для открытых систем, взаимодействующих с другими системами. Именно здесь определяются системы, остающиеся вне влияния лица, принимающего решение (ЛПР).

         Неживые системы получают специфическое назначение или наделяются функцией, когда вступают во взаимоотношения с другими подсистемами в рамках большой системы. Поэтому связи подсистем между собой и системой в целом играют важную роль при разработке и реорганизации систем. Все элементы системы, а также подсистемы и системы обладают свойствами (признаками, характеристиками), которые могут быть оценены количественно или качественно.

         В целенаправленных системах процесс преобразования организуется с привлечением компонентов, программ или заданий, состоящих из совместимых элементов, объединенных для достижения определенной конкретной цели. В большинстве случаев границы компонентов не совпадают с границами организационной структуры, что является важным моментом системного подхода.

         Действия и решения, которые имеют место в системе, являются прерогативой руководителей и других лиц, принимающих решение и направляющих систему к достижению поставленных целей.

         Понятие структуры связано с упорядоченностью отношений, которые связывают элементы системы. В сложных системах существует иерархия, т.е. упорядочение уровней подсистем, частей и элементов. От типа и упорядоченности взаимоотношений между компонентами системы в значительной степени зависят функции систем и эффективность их выполнения.

         Для описания систем используются понятия состояния и потоков. Состояние системы характеризуется значениями признаков системы в данный момент времени. Потоки определяют скорость изменения значений признаков системы. Поведение системы - это изменение состояний системы во времени.                                           

Таким образом, при использовании системного подхода особого внимания заслуживают четыре проблемы, имеющие непосредственное отношение к информационной системе, как подсистеме, обеспечивающей цели и задачи организационной целенаправленной системы управления объектом (административным органом, предприятием, фирмой и др.):

         1. Определение границ системы в целом и границ ее окружения.

         2. Установление целей системы.

         3. Определение структуры программ (наборов мероприятий и задач) и построение матрицы «программы-элементы».

         4. Описание управления системой.

         Информационная система является элементом большой системы и обеспечивает задачи управления информационными ресурсами, поэтому для эффективной работы всей системы большое значение имеет ее структура и состав

         Все информационные системы (ИС) включают один и тот же набор компонентов:

         ·функциональные компоненты,

         ·компоненты систем обработки данных,

         ·организационные компоненты.

         Под функциональными компонентами понимается система функций управления, комплекс взаимоувязанных в пространстве и во времени операций по управлению, необходимых для достижения поставленных перед организацией целей. Любая сложная управленческая функция расчленяется на ряд более мелких задач (операция декомпозиции) и доводится до конкретного исполнителя.

         Выбор состава функциональных задач функциональных подсистем управления осуществляется обычно с учетом основных фаз управления: планирования, реализации, контроля и анализа, регулирования (исполнения)

Вторым основным термином, используемым при анализе организационных систем, является понятие функции. Оно соответствует тому, каковы реальные или возможные функции одушевленных или неодушевленных компонент системы, какие цели преследуются, какова иерархия целей, каковы составляющие целей более высокого порядка, ведущие к общей цели системы, чьи цели удовлетворяются и насколько полно, какие возможны конфликты между индивидуумами и как они могут быть разрешены.

         В существующих реально системах структура и функции не могут быть четко разделены. Поэтому их следует рассматривать одновременно. При этом структура служит средством анализа функций, а процесс реального функционирования системы - средством изменения динамики структуры. Задачи управления организационной системой непосредственно связаны с возникающей постоянно необходимостью принятия решений и включают в себя следующие составляющие: планирование деятельности, предсказание возможных ее исходов, генерирование альтернатив поведения и установление их приоритетов для выбора наилучших решений, определение потребностей в средствах и ресурсах, измерения конфликтов с целью обеспечения устойчивости системы. Организационные системы изменяются в соответствии с целями их менеджеров по мере появления новых функциональных потребностей и построения соответствующих этим функциям информационных технологических потоков, реагируя на возмущения, поступающие из внешней среды. При этом допускается создание новых структур, менее чувствительных к возможным возмущениям. Обновление структуры может быть и временной, “тактической” реакцией на изменившиеся условия с целью упрощения движения новых и существующих информационных потоков, которые способствуют выполнению разного рода функций для осуществления поставленных макро- и микроцелей. Поскольку во всех организационных системах происходит обмен информацией со средой, их следует относить к открытым системам, введя при этом допустимые и целесообразные границы ретроспективного анализа и перспективного синтеза.

         В сложившихся социальных и экономических условиях эффективное управление возможно только при использовании структурной, функциональной и информационной моделей организации.

         Структурная модель системы составляется на первом этапе построения системы управления организационной системой. При этом изучается и формализуется представление внешних воздействий, структура взаимоотношений между элементами и их особенности (характерные параметры, стратегии, ограничения, критерии). При анализе последствий внешних воздействий особое внимание уделяется характеристике cреды функционирования и взаимоотношениям с другими объектами и системами (вышестоящими организациями, общественными структурами и т.д.) с выделением двух типов взаимоотношений координации: вертикальной, имеющей иерархическую структуру соподчиненности (субординации), и горизонтальной, соответствующей межличностным и межгрупповым отношениям.

         Функциональная модель системы составляется в соответствии с разработанной на первом этапе структурной моделью по предварительному описанию целей функционирования и тех задач, решение которых находится в компетенции соответствующих элементов структуры. Функциональная модель является определяющей в составлении должностных инструкций элементов системы и их групп (компонент).

         Информационная модель системы управления, аналогично рассмотренным представляет собой орграф, который в соответствии с функциональной схемой управления позволяет выделить локальные задачи и определить структуру информационных сетей, потребность в них при решении различных задач. Информационная модель системы управления позволяет определить степень  доступа к конкретной информации различных элементов структурной схемы, а соответственно и категорий служащих.

         Поскольку эти модели взаимосвязаны, полное представление о системе в целом можно получить, используя их совокупность, которая представляет обобщенную модель организационной системы.

         Заключительным этапом системных исследований организационных систем является оценка возможности использования в системе управления новых информационных технологий и необходимого для этого технического и программного обеспечения, выявления потребностей в адаптации имеющихся инструментальных средств и разработке проблемно- ориентированных пакетов прикладных программ.

 

7 Лекция. CALS-технологии. Задачи CALS-технологий

 

Цель лекции: ознакомление с основами CALS-технологиями и задачами.

 

Содержание лекции: основы CALS-технологий, этапы жизненного цикла изделий и промышленные автоматизированные системы, PLM.

 

7.1. Основы CALS-технологий

 

CALS-технологии призваны служить средством, интегрирующим промышленные автоматизированные системы в единую многофункциональную систему. Целью интеграции автоматизированных систем проектирования и управления является повышение эффективности создания и использования сложной техники.

В чем выражается повышение эффективности?

Во-первых, повышается качество изделий за счет более полного учета имеющейся информации при проектировании и принятии управленческих решений. Так обоснованность решений, принимаемых в автоматизированной системе управления предприятием (АСУП), будет выше, если ЛПР (лицо, принимающее решение) и соответствующие программы АСУП имеют оперативный доступ не только к базе данных АСУП, но и к базам данных других автоматизированных систем (САПР, АСТПП и АСУТП) и, следовательно, могут оптимизировать планы работ, содержание заявок, распределение исполнителей, выделение финансов и т.п.       

Во-вторых, сокращаются материальные и временные затраты на проектирование и изготовление продукции. Применение CALS-технологий позволяет существенно сократить объемы проектных работ, так как описания ранее выполненных удачных разработок компонентов и устройств, многих составных частей оборудования, машин и систем, проектировавшихся ранее, хранятся в базах данных сетевых серверов, доступных любому пользователю CALS-технологии.

В-третьих, существенно снижаются затраты на эксплуатацию, благодаря реализации функций интегрированной логистической поддержки. Существенно облегчается решение проблем ремонтопригодности, интеграции продукции в различного рода системы и среды, адаптации к меняющимся условиям эксплуатации и т.п.

Эти преимущества интеграции данных достигаются применением современных CALS-технологий.

Промышленные автоматизированные системы могут работать автономно, и в настоящее время так обычно и происходит. Однако эффективность автоматизации будет заметно выше, если данные, генерируемые в одной из систем, будут доступны в других системах, поскольку принимаемые в них решения станут более обоснованными.

Чтобы достичь должного уровня взаимодействия промышленных автоматизированных систем требуется создание единого информационного пространства в рамках как отдельных предприятий, так и, что более важно, в рамках объединения предприятий. Единое информационное пространство обеспечивается благодаря унификации как формы, так и содержания информации о конкретных изделиях на различных этапах их жизненного цикла.

Унификация формы достигается использованием стандартных форматов и языков представления информации в межпрограммных обменах и при документировании.

Унификация содержания, понимаемая как однозначная правильная интерпретация данных о конкретном изделии на всех этапах его жизненного цикла, обеспечивается разработкой онтологий (метаописаний) приложений, закрепляемых в прикладных протоколах CALS.

Унификация перечней и наименований сущностей, атрибутов и отношений в определенных предметных областях является основой для единого электронного описания изделия в CALS-пространстве.

 

7.2. Этапы жизненного цикла изделий и промышленные автоматизированные системы

 

Жизненный цикл изделий (ЖЦИ) включает ряд этапов, начиная от зарождения идеи нового продукта до его утилизации по окончании срока использования. К ним относятся этапы маркетинговых исследований, проектирования, технологической подготовки производства (ТПП), собственно производства, послепродажного обслуживания и эксплуатации продукции, утилизации.

На всех этапах жизненного цикла имеются свои целевые установки. При этом участники жизненного цикла стремятся достичь поставленных целей с максимальной эффективностью. Понятие эффективности охватывает не только снижение себестоимости продукции и сокращение сроков проектирования и производства, но и обеспечение удобства освоения и снижения затрат на будущую эксплуатацию изделий. Особую важность требования удобства эксплуатации имеют для сложной техники, например, в таких отраслях, как авиа- или автомобилестроение.

На рисунке 7.1 указаны основные типы АС с их привязкой к тем или иным этапам жизненного цикла изделий.

Рисунок 7.1.  Этапы жизненного цикла промышленной продукции и используемые автоматизированные системы

 

Автоматизация проектирования осуществляется САПР. В САПР машиностроительных отраслей промышленности принято выделять системы функционального, конструкторского и технологического проектирования. Первые из них называют системами расчетов и инженерного анализа или системами CAE (Computer Aided Engineering). Системы конструкторского проектирования называют системами CAD (Computer Aided Design). Проектирование технологических процессов выполняется в автоматизированных системах технологической подготовки производства (АСТПП), входящих как составная часть в системы CAM (Computer Aided Manufacturing).

Для решения проблем совместного функционирования компонентов САПР различного назначения, координации работы систем CAE/CAD/CAM, управления проектными данными и проектированием разрабатываются системы, получившие название систем управления проектными данными PDM (Product Data Management). Системы PDM либо входят в состав модулей конкретной САПР, либо имеют самостоятельное значение и могут работать совместно с разными САПР.

На большинстве этапов жизненного цикла, начиная с определения предприятий-поставщиков исходных материалов и компонентов и кончая реализацией продукции, требуются услуги системы управления цепочками поставок — Supply Chain Management (SCM). Управление цепью поставок подразумевает продвижение материального потока с минимальными издержками. При планировании производства система SCM управляет стратегией позиционирования продукции.

В последнее время усилия многих компаний, производящих программно-аппаратные средства автоматизированных систем, направлены на создание систем электронного бизнеса (E-commerce). Задачи, решаемые системами E-commerce, сводятся не только к организации на сайтах Internet витрин товаров и услуг. Они объединяют в едином информационном пространстве запросы заказчиков и данные о возможностях множества организаций, специализирующихся на предоставлении различных услуг и выполнении тех или иных процедур и операций по проектированию, изготовлению, поставкам заказанных изделий. Координация работы многих предприятий-партнеров с использованием технологий Internet возлагается на системы E-commerce, называемые системами управления данными в интегрированном информационном пространстве CPC (Collaborative Product Commerce)

Управление в промышленности, как и в любых сложных системах, имеет иерархическую структуру. В общей структуре управления выделяют несколько иерархических уровней, показанных на рисунке 7.2. Автоматизация управления на различных уровнях реализуется с помощью автоматизированных систем управления (АСУ).

Информационная поддержка этапа производства продукции осуществляется автоматизированными системами управления предприятием (АСУП) и автоматизированными системами управления технологическими процессами (АСУТП).

К АСУП относятся системы планирования и управления предприятием ERP (Enterprise Resource Planning), планирования производства и требований к материалам MRP-2 (Manufacturing Requirement Planning) и упомянутые выше системы SCM. Системы MRP-2 ориентированы, главным образом, на бизнес-функции, непосредственно связанные с производством. В некоторых случаях системы SCM и MRP-2 входят как подсистемы в ERP, в последнее время их чаще рассматривают как самостоятельные системы.

Промежуточное положение между АСУП и АСУТП занимает производственная исполнительная система MES (Manufacturing Execution Systems), предназначенная для решения оперативных задач управления проектированием, производством и маркетингом.

В состав АСУТП входит система SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), выполняющая диспетчерские функции (сбор и обработка данных о состоянии оборудования и технологических процессов) и помогающая разрабатывать ПО для встроенного оборудования. Для непосредственного программного управления технологическим оборудованием используют системы CNC (Computer Numerical Control) на базе контроллеров (специализированных компьютеров, называемых промышленными), которые встроены в технологическое оборудование с числовым программным управлением (ЧПУ). Системы CNC называют также встроенными компьютерными системами.

Рисунок 7.2.   Общая структура управления

Функции обучения обслуживающего персонала выполняют интерактивные электронные технические руководства IETM (Interactive Electronic Technical Manuals). С их помощью выполняются диагностические операции, поиск отказавших компонентов, заказ дополнительных запасных деталей и некоторые другие операции на этапе эксплуатации систем.

Управление данными в едином информационном пространстве на протяжении всех этапов жизненного цикла изделий возлагается на систему PLM (Product Lifecycle Management). Под PLM понимают процесс управления информацией об изделии на протяжении всего его жизненного цикла.

 

7.4. PLM

 

Под PLM (Product Lifecycle Management) понимают, во-первых, методологию управления информацией об изделии на различных этапах жизненного цикла изделия (ЖЦИ), во-вторых, интегрированную совокупность программных средств, обеспечивающих решение основных задач поддержки изделий на всех или большинстве этапов их жизненного цикла.

В понятие PLM включают технологии:

-проектирования изделий;

-интеграции приложений;

-управления документом и документооборотом;

-управления конфигурацией;

-логистической поддержки и т.п.

При второй трактовке в состав PLM для отраслей машиностроения включают программы систем CAD, CAM, CAE, PDM и средства системной интеграции. При распространении на более широкие области применения состав так называемого "полного" PLM дополняется соответствующими продуктами, например, программами ECAD или архитектурно-строительного проектирования.

 

8 Лекция. Основные положения и принципы CALS

 

Цель лекции: ознакомление с основными положениями и принципами CALS.

 

Содержание лекции: основные положения и принципы CALS, историческая справка, автоматизированные системы делопроизводства, управление проектами, управление конфигурацией

 

8.1. Основные положения.

 

Исторически по ряду объективных и субъективных причин многие подсистемы САПР и АСУ создавались как автономные системы, не ориентированные на взаимодействие с другими АС. При этом каждая из АС успешно решает определенный круг задач отдельного этапа проектирования изделий или помогает принимать решения по отдельным бизнес-процедурам этапов ЖЦИ. Но задача взаимодействия АС разных производителей и их подсистем зачастую не ставилась и не рассматривалась. Языки и форматы представления данных в разных программах не были согласованными, например, данные конструкторского проектирования не отвечали требованиям к входным данным для программ проектирования технологических процессов.

Таким образом, дальнейший прогресс в области техники и промышленных технологий оказался в зависимости от решения проблем интеграции АС путем создания единого информационного пространства управления, проектирования, производства и эксплуатации изделий. Ответом на возникшие проблемы стало создание методологии компьютерного сопровождения и информационной поддержки промышленных изделий на всех этапах их жизненного цикла. Эта методология получила название CALS.

К основным целям CALS относится, прежде всего, создание принципиальной возможности дальнейшего технического прогресса по пути разработки и производства усложняющихся промышленных изделий. Но CALS позволяет повысить эффективность разработки и изготовления также большинства традиционных изделий, что выражается в повышении качества, в сокращении материальных и временных затрат как на проектирование и производство, так и на эксплуатацию изделий.

Первоначально CALS создавалась как совокупность методов и средств решения логистических задач и аббревиатура CALS расшифровывалась как Computer Aided Logistics Systems. В дальнейшем сфера применения CALS расширилась и охватила все стороны информационной поддержки промышленных изделий, включая проектирование, управление предприятиями и технологическими процессами. Соответственно CALS получила новую интерпретацию и стала рассматриваться как Continuous Acquisition and Lifecycle Support. В качестве русскоязычного эквивалента CALS принято сокращение ИПИ – информационная поддержка изделий.

Что же такое CALS в современном понимании?

Существует и используется несколько толкований.

В широком смысле слова CALS - это методология создания единого информационного пространства промышленной продукции, обеспечивающего взаимодействие всех промышленных автоматизированных систем. В этом смысле предметом CALS являются методы и средства как взаимодействия разных АС и их подсистем, так и сами АС с учетом всех видов их обеспечения. Практически синонимом CALS в этом смысле становится термин PLM (Product Lifecycle Management), широко используемый в последнее время ведущими производителями АС.

В узком смысле слова CALS – это технология интеграции различных АС со своими лингвистическим, информационным, программным, математическим, методическим, техническим и организационным видами обеспечения.

К лингвистическому обеспечению CALS относятся языки и форматы данных о промышленных изделиях и процессах, используемые для представления и обмена информацией между АС и их подсистемами на различных этапах ЖЦИ.

Информационное обеспечение составляют базы данных, включающие сведения о промышленных изделиях, используемые разными системами в процессе проектирования, производства, эксплуатации и утилизации продукции. В состав информационного обеспечения входят также серии международных и национальных CALS стандартов и спецификаций.

Программное обеспечение CALS представлено программными комплексами, предназначенными для поддержки единого информационного пространства этапов ЖЦИ. Это прежде всего системы управления документами и документооборотом, системы PDM, средства разработки интерактивных электронных технических руководств и некоторые другие.

Математическое обеспечение CALS включает методы и алгоритмы создания и использования моделей взаимодействия различных систем в CALS-технологиях. Среди этих методов, в первую очередь, следует назвать методы имитационного моделирования сложных систем, методы планирования процессов и распределения ресурсов.

Методическое обеспечение CALS представлено методиками выполнения таких процессов, как параллельное (совмещенное) проектирование и производство, структурирование сложных объектов, их функциональное и информационное моделирование, объектно-ориентированное проектирование, создание онтологий приложений.

К техническому обеспечению CALS относят аппаратные средства получения, хранения, обработки, визуализации данных при информационном сопровождении изделий. Взаимодействие разных частей виртуальных предприятий и систем, поддерживающих разные этапы ЖЦИ, происходит через линии передачи данных и сетевое коммутирующее оборудование.

Организационное обеспечение CALS представлено различного рода документами, совокупностью соглашений и инструкций, регламентирующих роли и обязанности участников жизненного цикла промышленных изделий.

При реализации целей и задач CALS необходимо соблюдать следующие основные принципы:

• информационная поддержка всех этапов ЖЦИ;

• единство представления и интерпретации данных в процессах информационного обмена между АС и их подсистемами, что обусловливает разработку онтологий приложений и соответствующих языков представления данных;

• доступность информации для всех участников ЖЦИ в любое время и в любом месте, что обусловливает применение современных телекоммуникационных технологий;

• унификация и стандартизация средств взаимодействия АС и их подсистем;

• поддержка процедур совмещенного (параллельного) проектирования изделий.

 

8.2. Автоматизированные системы делопроизводства

 

Информационные технологии и АСУ документами и документооборотом пользуются все возрастающим вниманием среди предприятий и фирм различного профиля, поскольку организация работы с документами существенно влияет на эффективность производственных и бизнес-процессов. Такие системы имеют как самостоятельное значение, так и играют важную роль в интегрированных АС управления и проектирования.

Автоматизированные системы делопроизводства (АСД) по своему назначению подразделяют на системы управления документами (СУД), управления документооборотом (СДО), управления знаниями (в сфере делопроизводства) и инструментальные среды делопроизводства. В соответствии с другими критериями классификации системы делопроизводства подразделяют на специализированные и комплексные, локальные и распределенные, фактографические и документографические (полнотекстовые), заказные и тиражируемые.

Системы управления техническими документами и документооборотом, относящиеся к сфере проектирования и производства в промышленности, называют системами управления техническими данными или системами TDM (Technical Data Management). Специфические отличия систем TDM от офисных АСД заключаются в большом числе чертежной документации и в тесной взаимосвязи с САПР.

Системы управления документами предназначены для обеспечения санкционированного доступа к документам.

В крупных АСД предусматривается распределенное хранение с доступом к документам в режимах как off-line, так и on-line. В первом случае пользователь формирует запрос в виде совокупности ключевых слов и направляет его средствами электронной почты (E-mail), СДО выдает список релевантных документов, пользователь выбирает из списка нужные документы и посылает вторичный более конкретный запрос, получая по E-mail запрошенные документы. Во втором случае используется связь в реальном времени, документ вызывается на экран компьютера и пользователь может непосредственно его просматривать и редактировать.

Современные корпоративные системы делопроизводства являются распределенными, имеющими архитектуру клиент-сервер. На серверной стороне находят применение серверы баз данных, полнотекстовых документов, электронной почты, приложений, SQL- и Web-серверы. На клиентской стороне могут выделяться рабочие места пользователей, администратора и разработчиков баз данных, информационно-поисковых систем, форм документов и т.п. В частности, применяются трехзвенные распределенные системы.

К широко известным СДО и АСД относятся Lotus Notes, Docs Open, ДЕЛО-96 и др. Примерами систем TDM на 20...30 одновременно работающих пользователей могут служить Search или T-Flex DOCs и на большее число пользователей — системы документооборота, используемые в PDM Optegra или iMAN.

 

8.3. Управление проектами

 

Под управлением проектами подразумевают деятельность, направленную на организацию, планирование и контроль выполнения проектов.

Часто управление крупными проектами, включающее распределение большого числа работ во времени и между исполнителями, выполняется программами, относящимися к специальной группе систем управления проектами. В эту группу входят программы верхнего уровня такие, как Artemis Project (фирма Metier), Primavera Project Planner (Primavera Systems), Open Plan (Welcom Software), среднего уровня — Time-Line (Symantec), Microsoft Project (Microsoft) и др.

Управление проектами (процессом проектирования) входит также в число функций PDM. Проектирование состоит из многих шагов, объединяемых в потоки работ (workflow). Управление потоком работ включает в себя большое число действий и условий, поддерживающих параллельную работу многих пользователей над общим проектом. Необходимо распределить работы как между исполнителями, так и во времени, а также обеспечить контроль выполнения работ.

Управление потоком работ выполняется на основе моделей вычислительных процессов. Используются спецификации моделей, принятые в CASE-системах, например, диаграммы потоков данных, ориентированные графы, UML-диаграммы. Сначала модели составляют в терминах проектных заданий, а затем система осуществляет их покрытие имеющимися проектирующими программами и программными модулями. Применяют также описания на языках расширения или 4GL.

 

8.4. PDM — управление проектными данными

Системы автоматизированного проектирования относятся к числу наиболее сложных и наукоемких автоматизированных систем. На крупных и средних предприятиях заметна тенденция к интеграции САПР с АСУП и системами документооборота. Для управления столь сложными интегрированными системами в их составе имеется специальное ПО — системная среда САПР или АС, называемая в настоящее время системой управления проектными данными или системой PDM (Product Data management). Системы более общего характера, связанные с управлением данными на всех этапах жизненного цикла изделий и интеграцией различных промышленных автоматизированных систем, получили название систем управления жизненным циклом изделий или систем информационной поддержки изделий PLM (Product Lifecycle Management).

Современные системы управления проектными данными называют PDM. Они предназначены для информационного обеспечения проектирования и выполняют следующие основные функции:

-хранение проектных данных и доступ к ним, в том числе ведение распределенных архивов документов, их поиск, редактирование, маршрутизация, создание спецификаций;

-поиск, структурирование и визуализация данных;

управление конфигурацией изделия, т.е. ведение версий проекта, управление внесением изменений;

-управление проектированием (проектами), обеспечение совместной работы разработчиков над проектом;

-защита информации;

-интеграция данных (поддержка типовых форматов, конвертирование данных).

Основной компонент систем PDM — банк данных (БнД). Он состоит из системы управления базами данных и баз данных (БД). Межпрограммный интерфейс в значительной мере реализуется через информационный обмен с помощью банка данных. PDM отличает легкость доступа к иерархически организованным данным, обслуживание запросов, выдача ответов не только в текстовой, но и в графической форме, привязанной к конструкции изделия. Поскольку взаимодействие внутри группы проектировщиков в основном осуществляется через обмен данными, то в системе PDM часто совмещают функции управления данными и управления параллельным проектированием.

К важнейшим функциям PDM относятся управление проектами и управление конфигураций изделий.

Для примера на рисунке 8.1 показан небольшой фрагмент дерева изделия.

Рисунок 8.1.  Фрагмент дерева изделия

Целостность данных поддерживается в процессе управления конфигурацией проекта, а также тем, что нельзя одновременно изменять один и тот же объект разным разработчикам, каждый из них должен работать со своей рабочей версией.

Для этого выполняется авторизация пользователей и разрабатываются средства ведения многих версий проекта. Во-первых, пользователи подразделяются на классы (администрация системы, руководство проектом и частями проекта, группы исполнителей-проектировщиков), и для каждого класса вводят определенные ограничения, связанные с доступом к разделяемым данным; во-вторых, доступ регламентируется по типам разделяемых данных. Данным могут присваиваться различные значения статуса, например, "правильно", "необходимо перевычисление", "утверждено в качестве окончательного решения" и т.п. Собственно синхронизация выполняется с помощью механизмов типа рандеву или семафоров, рассматриваемых в пособиях по параллельным вычислениям.

Типичная схема разделения рабочего пространства между параллельно работающими пользователями показана на рисунке 8.2.

Рисунок 8.2.  Информационные связи разработчиков с зонами базы данных

Следующими важными функциями PDM являются управление документами и документооборотом. Проектная документация характеризуется разноплановостью и большими объемами. В процессе проектирования используют чертежи, конструкторские спецификации или BOM, пояснительные записки, ведомости применяемости изделий, различного рода отчеты и др. Кроме того, в интегрированных автоматизированных системах проектирования и управления в документооборот входит большое число документов, связанных с процедурами маркетинга, снабжения, планирования, администрирования и т.п. .

Важно обеспечить автоматический учет влияния и распространения вносимых в проект изменений на другие части проектной документации.

Для подготовки, хранения и сопровождения необходимых документов, в том числе чертежей и схем, в PDM включают специализированные системы управления документами и системы управления документооборотом или адаптируют полнофункциональные системы делопроизводства, разработанные независимо от конкретных PDM.

Следует отметить, что параллельное проектирование (совмещенное проектирование), интеграция автоматизированных систем проектирования и управления на современных предприятиях возможны только в распределенной среде. Распределенные хранение и обработка информации в большинстве случаев осуществляются на базе применения технологий SOAP, CORBA или DCOM, языков Java и XML. Данные проекта при этом находятся в хранилищах данных, т.е. в нескольких базах распределенного банка данных. Находят применение трехзвенные распределенные системы с уровнями сервер баз данных — сервер приложений — клиенты. Принимаются меры по защите информации, типичные для корпоративных информационных систем. Разработаны рекомендации по внедрению операций с электронными цифровыми подписями.

                 

9 Лекция. Задачи CALS-технологий

 

Цель лекции:  Задачи CALS-технологий

 

Содержание лекции: управление качеством. Интегрированная логистическая поддержка. Анализ логистической поддержки. Системы технического обслуживания и ремонта, материально-техническое обеспечение.

 

9.1. Управление качеством

 

Система управления качеством на промышленных предприятиях основана на CALS-технологиях, стандартах ISO 9000 и TQM Total Quality Management).

В наиболее общем виде управление качеством сводится к выполнению ряда процедур, представленных на рисунке 9.1.

Рисунок 9.1.  Процедуры управления качеством

Федеральный институт качества США сформулировал семь рабочих принципов, которые в совокупности дают определение TQM. Это:

-  демонстрация поддержки и персонального руководства мероприятиями по оптимизации процессов со стороны руководителей организации;

- стратегическое планирование кратко— и долгосрочных направлений деятельности организации и объединение усилий по борьбе за качество со стратегическим планированием;

- обеспечение концентрации каждого работника на потребностях и ожиданиях клиентов;

- разработка четко определенных мер по фиксированию изменений и улучшений и обнаружению возможностей усовершенствования;

- выделение адекватных ресурсов на обучение и стимулированию работников к повышению качества процессов;

- наделение работников полномочиями для принятия решений и поощрение командной работы;

- разработка систем, обеспечивающих осуществление контроля качества с самого начала и на протяжении всех операций.

 

9.2. Интегрированная логистическая поддержка.

 

К числу CALS-технологий относят технологии интегрированной логистической поддержки изделий (ИЛП). Под ИЛП понимают подход к комплексному решению логистических задач в процессе создания и эксплуатации изделий и прежде всего обеспечение их эффективной эксплуатации на основе создания необходимых средств обслуживания изделий, в том числе документации и баз данных, предназначенных для обучения персонала, диагностики изделий, их ремонта и т.п.

В понятие ИЛП обычно включают решение следующих групп задач:

-анализ логистической поддержки;

-управление техническим обслуживанием и ремонтом (ТОиР);

-управление материально-техническим снабжением (МТО);

-управление документами и документооборотом;

-обучение персонала.

В число этих групп задач входят:

-исследование состояния рынка и прогнозирование перспектив сбыта изделий, планируемых к производству;

-определение инфраструктуры системы обслуживания изделий в период эксплуатации, в том числе планирование процедур МТО, диагностики состояния изделий, ремонта и т.п.;

-учет требований ремонтопригодности при проектировании изделий, разработка средств обслуживания сложной техники параллельно с разработкой самого изделия;

-расчет надежности и длительности безотказной работы изделий;

-расчет затрат на производство и эксплуатацию изделий;

-определение состава и необходимого объема запасных частей;

-обучение обслуживающего персонала;

-поддержка связей между производителем и потребителем путем доступа потребителя к интегрированной базе данных изделия с целью упрощения диагностики состояния и ремонта изделий, а также получения изготовителем данных о неисправностях и отказах с целью принятия мер по повышению надежности изделий;

-классификация и кодификация изделий и материалов, необходимые для упрощения поиска нужных данных в справочниках и БД, исключения дублирования проектов, ускорения составления заявок на поставки комплектующих и т.п.;

-разработка и сопровождение электронной эксплуатационной и ремонтной документации;

-традиционные логистические процедуры такие, как упаковка, складирование, транспортировка изделий.

Следует отметить, что ИЛП тесно связана с обеспечением управления качеством продукции в соответствии со стандартами серии ISO 9000.

До недавнего времени процесс ИЛП регламентировался стандартом министерства обороны США MIL-STD-1388. В настоящее время в качестве основного стандарта ИЛП де-факто признан стандарт Великобритании DEF STAN 00-60, ставший фактически международным стандартом.

Рисунок  9.2.  Основные процедуры и потоки в системе ИЛП.

9.3. Анализ логистической поддержки.

Анализ логистической поддержки (АЛП) — группа важных задач, с выполнения которых начинается интегрированная логистическая поддержка (ИЛП). Под АЛП понимают формализованную технологию всестороннего исследования как самого изделия, так и вариантов системы его эксплуатации и поддержки с целью сокращения затрат на постпроизводственных стадиях жизненного цикла при обеспечении требуемого уровня готовности изделия

На ранних стадиях разработки (техническое предложение, эскизный проект) основное внимание должно быть сосредоточено на оценке конструкции разрабатываемого изделия с точки зрения поддерживаемости и формировании требований к изделию и системе поддержки.

Вся информация, получаемая и используемая в процессе АЛП, должна храниться в специализированной базе данных АЛП. В БД АЛП фиксируется конкретная конфигурация изделия, требования и процедуры по обслуживанию. БД АЛП используется для разработки других элементов ИЛП, таких как электронная эксплуатационная документация, учебные материалы и т.д. На стадии эксплуатации в БД АЛП поддерживаются данные о фактической конфигурации изделия с учетом возможных изменений.

Информация о ходе эксплуатации и фактических характеристиках "пригодности к поддержке" должна передаваться проектанту, обеспечивая обратную связь и возможность дополнения и корректировки результатов первоначального анализа.

Поэтому БД АЛП физически должна состоять из двух частей:

1) непоставляемая часть, находящаяся в распоряжении подрядчика;

2) поставляемая часть, передаваемая заказчику.

Поставляемая часть должна обеспечить функции обслуживания изделия заказчиком, в то время как непоставляемая часть должна обеспечивать функции логистической поддержки и сопровождения изделия подрядчиком. При поставке изделия подрядчик должен передать заказчику поставляемую часть БД АЛП, заполненную всей необходимой информацией о данном экземпляре изделия.

 

9.4. Системы технического обслуживания и ремонта.

 

Планирование процессов технического обслуживания и ремонта (ТОиР) в системах интегрированной логистической поддержки предполагает:

-разработку концепции ТОиР;

-анализ и конкретизацию требований к изделию в части его обслуживания и ремонта;

-разработку и оперативную корректировку плана ТОиР.

Концепция ТОиР предопределяет стратегию этих работ и их системную организацию.

Система ТОиР — совокупность взаимосвязанных технических средств, специальной технической документации и исполнителей, необходимых для поддержания и восстановления качества изделий, относящихся к компетенции этой системы.

Принято различать следующие виды ТО изделий:

-ТО при использовании;

-ТО при хранении;

-ТО при перемещении;

-ТО при ожидании использования по назначению.

Помимо перечисленных выше понятий, в стандарте DEF STAN 00-60 введено понятие уровня ТОиР

 

9.5. Материально-техническое обеспечение.

 

Системы материально-технического обеспечения (МТО) в составе систем интегрированной логистической поддержки предназначены для выполнения следующих процедур:

-кодификация предметов материально-технического обеспечения (Codification);

-определение параметров начального МТО (Initial Provisioning);

-определение параметров текущего МТО (Provisioning);

-планирование закупок (Procurement Planning);

-управление поставками (Supply Management);

-управление заказами (Order Administration);

-управление счетами (Invoicing).

 

 

10 Лекция. Электронные документы в CALS технологиях

 

Цель лекции: знакомство со средствами унификации электронных документов и структурой электронных документов.

 

Содержание лекции: языки разметки. Конструкторская документация. Интерактивные электронные технические руководства

 

10.1. Языки разметки.

 

Электронные документы в современных автоматизированных системах являются структурированными гипертекстовыми документами, оформляемыми с помощью языков разметки.

Одним из первых был разработан язык разметки SGML (Standard Generalized Markup Language), представленный в стандарте ISO 8879. Этот язык принят в качестве основного языка оформления технической документации, в том числе интерактивных электронных технических руководств на создаваемые изделия в CALS-технологиях.

В языке SGML определяется структура документов в виде последовательности объектов данных. Объекты данных, представляющие части документа, могут храниться в различных файлах. Стандарт SGML устанавливает такие множества символов и правил для представления информации, которые позволяют различным системам правильно распознавать и идентифицировать эту информацию. Названные множества описывают в отдельной части документа, называемой декларацией DTD (Document Type Decfinition), которую передают вместе с основным SGML-документом.

Однако язык SGML сложен для освоения и применения. Поэтому для широкого применения разметки в документах, представляемых в WWW-технологиях, в 1991 г. на базе SGML был разработан упрощенный язык HTML (HyperText Markup Language), а в 1996 г. язык XML (eXtensible Markup Language), который становится в сочетании с HTML основным языком представления документов в различных приложениях.

Язык HTML разработан с целью широкого применения разметки в документах, представляемых в WWW-технологиях.

Язык XML, как и HTML, считается подмножеством языка SGML. В настоящее время язык XML претендует на роль основного языка представления документов в информационных технологиях, его можно рассматривать как метаязык, служащий основой для создания частных языков разметки в различных приложениях. При этом XML более удобен, чем SGML, что обеспечивается устранением в XML некоторых второстепенных особенностей SGML. Описания на XML легче воспринимаются, приспособлены для использования в современных браузерах при сохранении основных возможностей SGML.

Для конкретных приложений создаются свои варианты XML, называемые XML-словарями или XML-приложениями. Так, для описания текстов со специфической математической символикой разработано XML-приложение OSD (Open Software Description). Для CALS интерес представляет вариант Product Definition eXchange (PDX), посвященный обмену данными. Известны словари для химии (CML — Chemical Markup Language), биологии (BSML — Bioinformatic Sequence Markup Language) и др.

10.2. Конструкторская документация.

 

Конструкторский документ (КД) — документ, который в отдельности или в совокупности с другими документами определяет конструкцию изделия и имеет содержательную и реквизитную части, в том числе установленные подписи.

По ГОСТ 2.001-93 (ЕСКД) установлены две равноправные формы представления конструкторской документации (КД) — бумажная и электронная.

К КД отнесены графические, текстовые, аудиовизуальные (мультимедийные) и иные документы, содержащие информацию об изделии, необходимую для его разработки, изготовления, контроля, приемки, эксплуатации, ремонта (модернизации) и утилизации.

Реквизит документа — элемент оформления документа, содержащий сведения о нем. Подпись — реквизит документа, представляющий собой собственноручную роспись полномочного должностного лица, а для электронных документов — аналог собственноручной росписи — электронная цифровая подпись по ГОСТ 34.310. Перечень реквизитов устанавливается ГОСТ 2.104.

В 2006 г. введен ГОСТ 2.052-200* "ЕСКД. Электронные модели изделия. Общие положения", в соответствии с которым электронная модель изделия — набор данных, которые вместе определяют свойства, необходимые для изготовления, контроля, приемки, сборки, эксплуатации, ремонта и утилизации изделия. Электронная геометрическая модель — математическая модель, описывающая форму, размеры и иные свойства изделия, зависящие от его формы и размеров.

 

10.3. Интерактивные электронные технические руководства.

 

Одним из важнейших компонентов ИЛП и CALS является обеспечение персонала эксплуатационной и ремонтной документацией, выполненной в электронном виде. Характерным свойством такой документации является ее интерактивность, т.е. возможность для обслуживающего и ремонтного персонала получать необходимые сведения о процессах и процедурах в форме прямого диалога с компьютером. Для реализации такой возможности, а также для презентаций проектов и для обучения персонала, занимающегося обслуживанием и эксплуатацией изделий, создаются технические руководства IETM — Interactive Electronic Technical Manual (или IETP — Interactive Electronic Technical Publication) и учебные пособия (ICW — Interactive Courseware). В них содержатся описания изделий, технологии эксплуатации, поясняются приемы обслуживания, методы диагностики и ремонта. В частности, в технических руководствах должны быть сведения о планировании регламентных работ, типовых отказах, способах обнаружения неисправностей и замены неисправных компонентов, испытательном оборудовании, способах заказа материалов и запасных частей и т.п.

Для создания и применения ИЭТР используются специализированные программные продукты.

ИЭТР включает в себя базу данных (БД) и электронную систему отображения (ЭСО).

 

         11 Лекция. CALS-стандарты

 

         Цель лекции:обзор CALS-стандартов

 

Содержание лекции: Обзор CALS-стандартов, стандарт ISO/IEC 15288

 

11.1. Обзор CALS-стандартов

 

Одно из центральных мест в системе CALS-стандартов занимают стандарты, разработанные под эгидой Международной организации стандартизации ISO и получившие название STEP (Standard for Exchange of Product data) и номер 10303. Стандарты ISO 10303 определяют средства описания (моделирования) промышленных изделий на всех стадиях жизненного цикла. Единообразная форма описаний данных о промышленной продукции обеспечивается введением в STEP языка Express, инвариантного к приложениям. Первая версися стандарта ISO 10303-11, посвященного языку Express опубликована в 1990 г. В стандартах STEP использован ряд идей, ранее воплощенных в методиках информационного IDEF1X и функционального IDEF0 проектирования. Но роль стандартов STEP не ограничивается введением только грамматики единого языка обмена данными. В рамках STEP предпринята попытка создания единых информационных моделей (онтологий) целого ряда приложений. Эти модели получили название прикладных протоколов.

Развитие CALS-технологий нашло выражение в разработке серий стандартов ISO 13584 Parts Library (сокращенно P-Lib), ISO 14959 Parametrics, ISO 15531 Manufacturing management data (Mandate), ISO 8879 Standard Generalized Markup Language (SGML). Разработка новых российских CALS-стандартов и изменений к стандартам ЕСКД должна быть увязана со стандартами и проектами стандартов серий ГОСТ Р ИСО 10303 и ГОСТ Р ИСО 13584, являющихся русскоязычными версиями стандартов ISO 10303 и ISO 13584.

Для оформления технической документации на создаваемые изделия в CALS-технологиях был рекомендован язык разметки SGML (Standard Generalized Markup Language). Этот язык представлен в семействе стандартов ISO 8879 и предназначен для унификации представления текстовой информации в автоматизированных системах.

Для CALS интерес представляют варианты Product Definition eXchange (PDX) и 3D XML, посвященные обмену данными в САПР, а стандарт ISO 10303-28 посвящен созданию схем XML (XML Schema) для представления информации в CALS системах.

Стандарт MIL-STD-1840C посвящен представлению и обмену данными в CALS-технологиях. Основные положения этого стандарта признаны в России и представлены в документе Р50.1.027-2001. Стандарт определяет международные, национальные, военные стандарты и спецификации для электронного обмена информацией между организациями или системами. Так, для передачи и представления в технических руководствах иллюстративного материала (схем, рисунков) в соответствии с американским стандартом MIL-PRF-28003 можно использовать формат BMP, но более экономичен формат JPEG. Для 2D чертежей (но не в САПР) рекомендуется использовать формат CGM (Computer Graphics Metafile), ранее введенный в ISO/IEC 8632. Растеризация выполняется в соответствии с рекомендацией MIL-PRF-28002. Стандартный растровый формат — TIFF. Отметим, что документы MIL-PRF-28000 и MIL-PRF-28001 посвящены соответственно форматам IGES и SGML. Формат IGES (Initial Graphics Exchange Specification), утвержденный в качестве стандарта в начале 80-х годов, был предшественником STEP, но он был ориентированным в основном на описание геометрических свойств изделий.

Для унификации структуры документов и правил деловой переписки прежде всего в торговых операциях Организация Объединенных Наций приняла в 1986 г. спецификации EDIFACT (Electronic Data Interchange For Administration, Commerce and Transport). Это международный стандарт (ISO 9735) для представления и обмена электронными данными, которые могут группироваться в сегменты, смысл которых частично описан в стандарте, но может быть обусловлен договоренностью между партнерами.

Особенности проектирования радиоэлектронной аппаратуры находят отражение и в форматах обмена данными. Основные методики функционального и логического проектирования электронных устройств основаны на использовании языка VHDL (Very high-speed integrated circuits Hardware Design Language), получившего статус международного стандарта IEEE 1076 в 1987 г. При конструкторском проектировании для описания топологии СБИС и печатных плат широко применяются форматы EDIF (Electronic Design Interchange Format) и CIF (Caltech Intermediate Format).

Развитие методологии моделирования на базе языка VHDL привело в 1999 г. к принятию стандарта IEEE 1076.1, посвященного смешанному (mixed mode) моделированию.

В CALS-технологиях представлены не только вопросы описания данных и организации информационных обменов, но и вопросы моделирования приложений. Для выполнения начальных шагов моделирования сложных слабоструктурированных приложений рекомендуется использовать методики объектного моделирования на базе языка UML (Unified Modeling Language), функционального моделирования систем IDEF0, информационного моделирования IDEF1X. В частности, методики IDEF0 и IDEF1X представлены в федеральных рекомендациях США соответственно FIPS 183 и FIPS 184.

К CALS-стандартам относят также стандарты интегрированной логистической поддержки изделий и группу стандартов, посвященных созданию интерактивных электронных технических руководств

В эту группу входит спецификация MIL-D-87269 - Interactive Electronic Technical Manual (IETM) Database - описывает требования к создаваемым подрядчиками-поставщиками систем вооружений базам данных для интерактивных электронных технических руководств и справочников.

 

11.2. Стандарт ISO/IEC 15288

 

Жизненный цикл систем описывается в стандарте ISO/IEC 15288, жизненный цикл ПО — в ISO/IEC 12207, обследование процессов — в ISO/IEC 15504.

Название стандарта ISO/IEC 15288 — "Системная инженерия — Процессы жизненного цикла систем" (Standard for Systems Engineering — System Life Cycle Processes). Стандарт описывает общую структуру процессов, составляющих жизненной цикл любого рода систем, созданных человеком. Основное внимание уделено вопросам непрерывной оценки качества систем, контроля качества циркулирующей информации, управления рисками, анализа рисков и оптимизации процессов на всех стадиях разработки и эксплуатации систем.

Каждый процесс описывается набором его результатов (outcomes), которые достигаются при помощи различных видов деятельности. Всего выделено 26 процессов, объединяемых в 5 групп.

Адаптация описываемых стандартом процессов под нужды конкретного проекта.

В стандарте определено 123 различных результата и 208 видов деятельности, нацеленных на достижение результатов.

 

12 Лекция 12. Структура стандартов STEP. Другие стандарты CALS

Цель лекции: ознакомление со структурой стандартов

 

Содержание лекции: структура стандартов STEP, стандарты Mandate, стандарты Parts Library, стандарт DEF STAN 00-60, стандарт AECMA S2000M, стандарт AECMA S1000D, стандарты для CAPP и CAM систем, стандарты управления качеством промышленной продукции

 

12.1. Структура стандартов STEP

 

При разработке стандартов STEP были поставлены цели обеспечения единообразного описания и интерпретации данных в автоматизированных системах на различных этапах жизненного цикла изделий. К их разработке стандартов STEP под эгидой ISO был привлечен ряд ведущих компаний и специалистов фирм в разных отраслях промышленности.

Основу STEP составляет язык Express. Это язык унифицированного представления данных и обмена данными в компьютерных средах. Язык инвариантен к приложениям. Хотя он разрабатывался с ориентацией прежде всего на описание жизненных циклов промышленной продукции, области его применения значительно шире.

В STEP используются следующие важные понятия:

AAM — Application Activity Model; это функциональная модель IDEF0 для определенного приложения;

ARM — Application Requirements Model; это модель, представляющая данные с точки зрения пользователя. В частности, в этой модели данные могут быть выражены как средствами, типичными для приложения, так и с использованием синтаксиса языка Express;

AIM — Application Interpreted Model; это ARM модель, переведенная в STEP представление с использованием ряда унифицированных в STEP понятий, закрепленных в интегрированных ресурсах;

AP — Application Protocol; это STEP стандарт, отражающий специфику конкретного приложения;

SDAI — Standard Data Access Interface; программный интерфейс к базе данных, разделяемой рядом прикладных систем (в том числе CAD/CAM системами) и представленной на языке Express. SDAI представляет собой унифицированный набор процедур доступа к базе данных, используется в STEP средах для организации обменов между приложениями через общую базу данных.

STEP — это совокупность стандартов и состоит из ряда томов. Тома имеют свои номера N и обозначаются как "часть N" или ISO 10303-N. К настоящему времени разработано более сотни томов, часть из них имеет статус проектов, часть уже утверждена в качестве стандартов ISO.

Том 1 (ISO 10303-1) — вводный стандарт, выполняющий роль аннотации всей совокупности томов. В этом стандарте вводится ряд терминов, используемых в других стандартах, например, таких, как продукт (product), приложение (application), проектные данные (product data), модель (model), модели AAM, AIM, ARM, прикладной протокол (AP), интегрированный ресурс (integrated resource), элемент функциональности (unit of functionality — UoF);

Тома 11- 14 — методы описания (Description methods);

Тома 21- 29 — методы реализации (Implementation methods);

Тома 31-35 — основы тестирования моделей (Conformance testing methodology and framework);

Тома 41- 50 — интегрированные основные ресурсы (Integrated generic resources);

Тома 101 -108 — интегрированные прикладные ресурсы (Integrated application resources);

Тома 201- 236 — прикладные протоколы (Application protocols);

Тома 301- 332 — абстрактные тестовые наборы" (Abstract test suites);

Тома 501 — 520 — прикладные компоненты (Application interpreted constructs).

 

12.2. Стандарты Mandate

 

Стандарты Mandate относятся к группе CALS стандартов и посвящены представлению данных, относящихся к функционированию предприятий, управлению территориально распределенными производственными системами, обмену данными о производстве с внешней для предприятия средой.

Часть стандарта, обозначаемая ISO 15531-21, содержит обзор и основные принципы представления данных о промышленной продукции.

Том ISO 15531-31 посвящен обзору и основным принципам использования данных о производственных ресурсах. Излагаются модель, форма и атрибуты представления данных о производственных ресурсах, об управлении их применением.

Том ISO 15531-41 содержит обзор и основные принципы управления потоками производственных данных.

 

12.3. Стандарты Parts Library.

Стандарты Parts Library (P-LIB) содержат обзор и основные принципы представления данных о стандартных компонентах промышленных изделий. В этих стандартах представлены в виде библиотек данные о семействах таких типовых широко используемых компонентов изделий, как болты, подшипники, электронные компоненты и т.п., с целью использования этих данных в различных системах автоматизированного проектирования. В P-LIB содержатся также правила использования, интерфейса и модификации библиотечных описаний. Цель стандарта — обеспечить инвариантный для приложений механизм оперирования частями библиотеки.

Стандарты P-LIB состоят из нескольких частей.

Часть 1 содержит обзор и основные принципы серии стандартов.

Часть 10 посвящена концептуальной модели, а часть 24 — логической модели построения библиотек. Библиотеки могут компоноваться из данных от разных поставщиков. В части 26 определяются поставщики библиотек, в части 31 описан программный интерфейс. Описание методологии структуризации семейств содержится в части 42. Протоколам обмена посвящены части, начинающиеся с номера 101. Часть под номером 101 содержит протокол обмена геометрической параметризованной информацией; часть под номером 102 — протокол обмена согласованными с STEP данными.

 

12.4.Стандарт DEF STAN 00-60.

 

Стандарт DEF STAN 00-60 посвящен интегрированной логистической поддержке, разработан в Великобритании и де-факто стал международным стандартом. Состоит из 12 частей, описывающих руководства по анализу логистической поддержки (АЛП), электронное документирование, процедуры МТО и ТОиР.

Стандартом установлены сущности и атрибуты (элементы данных - ЭЛД) информационных моделей ИЛП и их отношения в виде словарей и таблиц реляционной БД. Каждый ЭЛД имеет уникальный номер. Таблицы формируются из колонок ЭЛД. Примеры ЭЛД: тип структуры (физическая или функциональная), код организации, номер изделия, вид отказа и др.

 

12.5. Стандарт AECMA S2000M.

 

Стандарт AECMA S2000M посвящен вопросам материально-технического обеспечения, технического обслуживания и ремонта в авиационной промышленности. По своему назначению близок к стандарту DEF STAN 00-60. Включает разделы, описывающие планирование МТО, кодификацию, управление заказами, счетами, ремонтом.

В стандарте описаны информационные модели МТО. Для примера часть информационной модели на языке Express-G приведена на рис. 1 (указана лишь часть сущностей и атрибутов).

Рисунок 12.1.   Фрагмент модели связи структуры изделия и его МТО

 

12.6. Стандарт AECMA S1000D

 

Спецификация AECMA S1000D — технология представления технической документации, признанная в авиационной промышленности (AECMA — European Association of Aerospace Constructors). Кроме стандартизации перечня информации предметной области стандарт регламентирует определение общей базы данных эксплуатационной документации. Основная цель общей базы данных заключается в предоставлении исходной информации для создания технической публикации.

 

12.7. Стандарты для CAPP и CAM систем

 

Прикладной протокол AP224 — STEP стандарт, посвященный планированию технологических процессов в CAPP и CAM системах.  

Прикладной протокол AP238 возник в результате стандартизации режущего инструмента и режимов резания. Протокол позволяет описывать программы для станков с ЧПУ в виде последовательности операций по удалению материала, основанных на базовых примитивах.

Стандарт ISO 6983-1:1982 "Формат данных для систем управления позиционированием, прямолинейным перемещением и перемещением по контуру". Программирование большинства современных систем ЧПУ основано на стандарте ISO 6983 (DIN 66025), который устарел и тормозит развитие ЧПУ-технологии.

Стандарт ISO 14649 "Data model for Computerized Numerical Controllers" посвящен модели данных для передачи геометрической информации для обработки на станках с ЧПУ.

 

12.8. Стандарты управления качеством промышленной продукции

 

Управление качеством включает следующие виды деятельности:

-сбор и анализ информации о производственных процессах и от потребителей продукции;

-выработка и корректировка целей и принятие решение, направленных на реализацию целей;

-распределение и перераспределение ресурсов.

Международные стандарты серии ISO 9000 разработаны для управления качеством продукции, их дополняют стандарты серии ISO 14000, отражающие экологические требования к производству и промышленной продукции. Хотя эти стандарты непосредственно не связаны со стандартами STEP, их цели — совершенствование промышленного производства, повышение его эффективности — совпадают.

ISO предлагает следующие внешние стандарты:

-ISO 9001 — модель качества, достигаемого при проектировании, производстве, обслуживании;

-ISO 9002 — сокращенная по сравнению с ISO 9001 модель (без процессов проектирования);

-ISO 9003 — модель качества при финальном тестировании продукции.

Вторичные стандарты включают в себя:

-ISO 9000 — основные понятия, руководство по применению ISO 9001;

-ISO 9004 — элементы систем управления качеством.

Поддерживающие стандарты предназначены для развития и установки систем качества:

-ISO 10011 — аудит, критерии для аудита систем качества;

-ISO 10012 — метрологическое подтверждение качества;

-ISO 10013 — пособие для развития руководств по управлению качеством.

Часть этих стандартов утверждена в качестве государственных стандартов РФ. В частности, это:

-ГОСТ Р ИСО 9001-96 "Системы качества. Модель обеспечения качества при проектировании, разработке, производстве, монтаже и обслуживании";

-ГОСТ Р ИСО 9002-96 "Системы качества. Модель обеспечения качества при производстве, монтаже и обслуживании";

-ГОСТ Р ИСО 9003-96 "Системы качества. Модель обеспечения качества при окончательном контроле и испытаниях".

В настоящее время разработана новая версия стандартов серии ISO 9000 под названием ISO 9000:2000 Quality management systems (Системы управления качеством), в которую включены документы:

-ISO 9000:2000 Fundamentals and vocabulary (Основы и терминология);

-ISO 9001:2000 Requirements (Требования к системам качества);

-ISO 9004:2000 Guidelines for performance improvement (Руководство по развитию).

Главные отличия новой версии от предыдущей обусловлены стремлением упростить практическое использование стандартов и направлены на их лучшую гармонизацию.

 

13 Лекция. Язык Express

 

Цель лекции: основные понятия и определения языка  Express

 

Содержание лекции: структура моделей на языке Express. Типы данных в языке Express. Язык Express: Супертипы и подтипы, ограничения,  процедуры и функции. Организация в STEP информационных обменов. Express-X. Расширения языка Express. Интегрированные ресурсы и компоненты в STEP. Прикладные протоколы STEP. Примеры моделей на языке Express. Программное обеспечение CALS-технологий

 

13.1. Структура моделей на языке Express.

 

Базовый для STEP-технологий язык Express описан в стандарте ISO 10303, том 11.

Описание некоторого приложения на языке Express в рамках стандартов STEP называют Express моделью (мodel). В модели декларируются множества понятий и объектов, входящих в приложение, свойства и взаимосвязи объектов.

Модель состоит из одной или нескольких частей, называемых Express схемами (schema) или просто схемами, и обменного файла. Схема — раздел описания, являющийся областью определения данных. В ней вводятся необходимые типы данных. При описании свойств типов данных могут применяться средства процедурного описания — процедуры, функции, правила, константы. Обменный файл содержит конкретные экземпляры типов данных.

 

13.2. Типы данных в языке Express.

В теле схемы декларируются типы данных (Data Type). Тип данных — это множество значений некоторой величины или множество объектов (набор экземпляров). В языке Express используются следующие типы данных: сущность (Entity), простой (Simple Type), агрегативный (Aggregation Data Type), определяемый (Defined Data Type), нечисловой (Enumeration Data Type) и выделяемый (Select Data Type) типы.

 

 

 

13.3. Язык Express: Супертипы и подтипы.

 

Отношения агрегирования (типа целое-часть) или отношения обобщения (функция-вариант реализации), характерные для представления структур объектов в виде альтернативных (И-ИЛИ) деревьев, в языке Express выражаются в форме отношений между типами данных. Для этого введены понятия супертипа (supertype), как более общего типа, и подтипов (subtypes), как подчиненных типов. На рис. 1 верхняя сущность относится к супертипу, а три нижних прямоугольника изображают подтипы, линии связи прямоугольников должны быть утолщенными.

13.4. Язык Express: ограничения.

 

Ограничения, накладываемые на экземпляры сущности, выражаются с помощью правил (rules). Правила могут быть общими или локальными.

Описание правила, общего для ряда сущностей, начинается со служебного слова rule, далее следуют идентификатор правила, служебное слово for, ссылки на сущности, на которые правило распространяется, и, наконец, собственно ограничения.

Локальные правила могут описывать ключевые атрибуты (uniqueness rules) или выражать ограничения, накладываемые на атрибуты некоторой сущности (domain rules).

 

13.5. Язык Express: процедуры и функции.

Процедуры и функции в языке Express служат для описания процедурной части модели. Как и в алгоритмических языках, используется концепция формальных и фактических параметров. Описание процедуры начинается с служебного слова procedure, за которым следуют идентификатор процедуры и описание формальных параметров в круглых скобках.

13.6. Организация в STEP информационных обменов.

 

Обменные файлы (STEP-файлы) служат для передачи данных из одной автоматизированной системы в другую.

Наибольшее распространение в MCAD получили форматы IGES (стандарт ANSI), DXF (стандарт де факто, разработанный в компании Autodesk), формат STEP (стандарт ISO 10303.21).

Для обмена конкретными значениями атрибутов в STEP введен обменный файл (протокол ISO 10303-21).

 

13.7. Express-X.

Семантически эквивалентные прикладные объекты и элементы могут фигурировать в разных моделях. Естественно, что авторы этих моделей, работающие независимо друг от друга, могут использовать разные средства для их описания (например, разные идентификаторы). Если же независимо созданные модели потребуется использовать совместно и соединить в некоторой общей модели, то необходимо описать имеющиеся соответствия параметров. Для таких описаний разработан язык Express-X, вошедший в качестве стандарта ISO 10303-14 в лингвистическое обеспечение STEP.

13.8. Расширения языка Express.

 

Расширение возможностей языка Express достигается путем введения его разновидностей. Так, в языке Express-C добавляются возможности описания событий и транзакций.

При описании соответствия между двумя Express-моделями используются языки Express-X или Express-M.

 

14 Лекция. Интегрированные ресурсы, компоненты и прикладные протоколы  в STEP.

 

Цель лекции: интегрированные ресурсы и протоколы

 

Содержание лекции: Интегрированные ресурсы и компоненты в STEP, прикладные протоколы  в STEP, общие задачи программного обеспечения CALS.

 

14.1. Интегрированные ресурсы и компоненты в STEP

В прикладных протоколах широко используются типовые фрагменты информационных моделей, встречающиеся более чем в одном приложении. Эти фрагменты называют интегрированными общими и прикладными ресурсами.

Четвертая группа стандартов STEP (тома с номерами 41...50) "Интегрированные общие ресурсы" описывает общие для приложений части моделей.

Тома с номерами 101 по 199 отведены для документов, относящихся к более специальным средствам, называемым интегрированными прикладными ресурсами (Integrated application resources).

Группа стандартов с номерами, начинающимися с N=501, служит для описания данных о геометрических элементах и моделях некоторых конкретных типовых объектов и конструкций, часто используемых в ряде интегрированных ресурсов и прикладных протоколов. Например, описания геометрических объектов в виде форм Безье или B-сплайнов могут использоваться во многих прикладных протоколах. Поэтому подобные общие описания вынесены в группу прикладных компонентов.

 

 

 

 

14.2. Прикладные протоколы STEP.

Прикладные протоколы, вводимые в стандартах STEP, создаются для однозначного понимания спецификаций приложений разными пользователями информационных моделей.

Прикладным протоколом в STEP называют информационную модель определенного приложения, которая описывает с высокой степенью полноты множество сущностей, имеющихся в приложении, вместе с их атрибутами, и выражена средствами языка Express. Предполагается, что эта модель содержит в себе описание данных любой конкретной задачи соответствующего приложения, т.е. практические информационные модели прикладных задач оказываются частными случаями прикладных протоколов. Другими словами, прикладной протокол выражает онтологию приложения, поскольку под онтологией понимают совокупность концепций, объектов, отношений и ограничений, выражающих семантику определенной предметной области.

Прикладные протоколы в стандарте ISO 10303 содержатся в томах, начиная с N=201. Прикладные протоколы принято обозначать аббревиатурой AP с указанием номера, например, AP203, AP214. Для связи прикладной системы со STEP используемые ею данные должны быть описаны в соответствующем AP.

Ниже дана краткая характеристика большинства имеющихся к настоящему времени прикладных протоколов. Их число может расширяться за счет разработки новых протоколов.

AP-201. Explicit draughting; явное черчение. При использовании протокола оперируют такими понятиями, как структура чертежа, аннотация, геометрическая форма детали, группирование. В число сущностей входят спецификация, утверждение, номер листа, организация-исполнитель, слой, вид и т.п.

AP-202. Associative draughting; ассоциативное черчение. Протокол, относящийся к описанию конструкторской документации. В протоколе фигурируют данные, в значительной мере пересекающиеся с данными протокола AP201 и сгруппированные по UoF следующим образом:

-структура документации (иерархия, заголовки, утверждающие подписи);

-связь с изделием (версия, изготовитель);

-аннотация формы изделия (2D или 3D CAD-модель);

-связь модели с ее визуализацией (масштаб);

-форма аннотации (месторасположение аннотации, символы, заполняемые позиции);

-оформление документов (шрифты, цвета);

-размеры (допуски);

-группирование деталей по тем или иным признакам.

AP-203. Configuration controlled design; проектирование с управляемой конфигурацией. Это один из важнейших прикладных протоколов. В нем унифицированы геометрические модели, атрибуты и спецификации: сборок; 3D поверхностей, разделенных на несколько классов; параметры управления версиями и внесением изменений в документацию и др.

AP-204. Mechanical design using boundary representation; конструирование механических деталей на основе твердотельной модели. В протоколе введены такие сущности, как имя изделия, шифр, версия, сборочный узел, модель (элементарная, фасеточная или универсальная BREP-модель), цвет, ширина линий представления и т.п.

AP-207. Sheet metal die planning and design; проектирование штампов для листовой штамповки.

AP-209. Composite and metallic structural analysis and related design; анализ композитных и металлических конструкций; комбинирование данных геометрии и управления конфигурацией с данными для анализа, например, по методу конечных элементов. Поддерживаются статический и частотный анализ, 3D сеточные модели для анализа по МКЭ, вводятся определения свойств сборок, средства для представления свойств композитных и однородных материалов.

AP-210. Electronic assembly, interconnect and packaging design; компоновка и проектирование межсоединений в электронной аппаратуре, управление конфигурацией и представление данных о печатных платах и сборках при их проектировании и при передаче данных на производственную стадию. В протоколе используются данные о форме и материале изделия, размещении компонентов и имеющихся ограничениях, проводящих и изолирующих слоях, вносимых изменениях в проект и т.д.

AP-212. Electrotechnical design and installation; проектирование и монтаж электротехнических изделий. В протоколе описываются электротехнические системы на стадиях проектирования, монтажа, поставки. Имеются средства для представления функциональной декомпозиции систем, физического размещения оборудования и кабельных соединений, информационного обмена между частями систем, документирования, управления конфигурацией и др.

AP-214. Core Data for Automotive Mechanical Design Processes; основные данные для проектирования механических частей автомобилей. Имеются средства для представления данных по структуре и геометрии изделий, презентации проектов, моделированию, производственным процессам (числовое управление, допуски, материалы) и др.

AP-215. Ship arrangement: расположение частей судна. Затрагиваются такие аспекты, как декомпозиция на пространственно выделенные части (например, грузовые отсеки, машинное отделение, каюты, переборки), форма корпуса, водоизмещение и т.п.

AP-216. Ship moulded form; форма судна. Описываются общие характеристики, размеры, гидростатика, протяженные внутренние поверхности, геометрия надстроек.

AP-218. Ship structures; устройство судна. В этом приложении рассматриваются характеристики внутреннего устройства судна.

AP-221. Functional data and their schematic representation for process plant; функциональная модель и ее схемное представление для производственных процессов. Протокол предназначен для описания иерархического построения предприятий химического, нефтеперерабатывающего производства, атомной энергетики. Рассматриваются состав оборудования, система трубопроводов, характеристики потоков в них.

AP-223: Exchange of design and manufacturing product information for casting parts; обмен проектными и технологическими данными для литейного производства. В протоколе предусмотрены следующие аспекты приложения: литье в песчаные формы, моделирование процессов литья, литейное оборудование и материалы, процессы плавления, заливки, охлаждения, экстракции, контроль и тестирование.

AP-224. Mechanical product definition for process plans using machining features; описание механических деталей для планирования станочной обработки. Имеются средства для описания особенностей конструкции деталей (например, отверстий, бобышек, буртов), требований к качеству обработки, свойств материалов, геометрической формы и др. AP-225: Building elements using explicit shape representation; элементы строительных конструкций с явным представлением их формы.

AP-227. Plant spatial configuration; пространственная конфигурация предприятий.

AP-232. Technical data packaging core information and exchange; представление и обмен технических данных. Протокол посвящен взаимодействию систем управления данными разных проектирующих систем. Объектами описания служат проектные данные как выраженные средствами прикладных протоколов, так и не соответствующие стандартам STEP. Это чертежи, программы для оборудования с ЧПУ, модели проектируемых объектов, спецификации, бизнес-документация и др.

AP-233. Systems engineering data representation — системы представления инженерных данных. Имеются в виду данные (единицы функциональности), характеризующие состояния системы и ее параметры (например, цена, производительность, надежность, технологичность, контролепригодность и т.п.), связанные с требованиями к продукту, его функциональной архитектурой, поведением, управлением конфигурацией. Рассматриваются как количественные, так и лингвистические (в том числе нечеткие) переменные вместе с единицами измерения.

         AP-235.Materials information for the design and verification of products - данные о материалах для проектирования и верификации изделий.

AP-236. Furniture product data and project data

AP-237. Fluid dynamics - гидрогазодинамика.

AP-238. Application interpreted model for computerized numerical controllers; протокол посвящен вопросам числового программного управления.

AP-239. Product life cycle support; описываются понятия, относящиеся к информационной поддержке жизненного цикла промышленных изделий.

AP-240. Process plans for machined products - планирование технологических процессов.

 

14.3. Программное обеспечение CALS-технологий

Программное обеспечение CALS-технологий должно выполнять те функции, которые обеспечивают создание и поддержку интегрирующей информационной среды для промышленных автоматизированных систем.

Во-первых, это функции управления данными, разделяемыми разными автоматизированными системами и подсистемами на этапах жизненного цикла изделий. Эти функции в настоящее время выполняют системы управления жизненным циклом PLM или на этапе проектирования — системы управления проектными данными PDM.

Во-вторых, это функции управления данными и программами в распределенной сетевой среде, включая функции защиты информации. Эти функции реализуются в технологиях распределенных вычислений таких, как удаленный вызов процедур RPC, архитектура на основе посредников объектных запросов CORBA, объектная модель COM/DCOM, технология SOAP и др.

В-третьих, это программные средства логистической поддержки изделий, обслуживания сложной техники и обучения обслуживающего персонала правилам эксплуатации и ремонта изделий, представленные, в частности, интерактивными электронными техническими руководствами (ИЭТР), создаваемыми в CALS-системах с помощью специальных инструментальных средств.

В-четвертых, к программному обеспечению CALS-технологий следует отнести многочисленные средства поддержки моделирования и обмена данными с использованием языка Express, которые можно объединить под названием STEP-средств (STEP Tools). К STEP-средствам относятся редакторы, компиляторы, визуализаторы, анализаторы, конверторы и т.п., связанные с языком Express.

Технологии распределенных вычислений и их программное обеспечение используются, но не являются специфичными в CALS-приложениях. Поэтому основными компонентами ПО CALS являются системы PDM (или их развитие в виде систем CPC и PLM) и интерактивные электронные технические руководства (IETM).

Системы PDM предназначены преимущественно для информационного обеспечения проектирования — упорядочения информации о проекте, управления соответствующими документами, включая спецификации и другие виды представления данных, обеспечения доступа к данным по различным атрибутам, навигации по иерархической структуре проекта. В ряде систем PDM поддерживаются информационные связи не только внутри САПР, но также с производственной и маркетинговой документацией. Аналогичные системы, в большей мере ориентированные на управление информацией в системах типа ERP, SCM, CRM и т.п., часто называют системами EDM (Enterprise Data Management).

В последнее время усилия многих компаний, производящих программно-аппаратные средства автоматизированных систем, направлены на создание систем электронного бизнеса (E-commerce). В основе развитых систем E-commerce лежит управление данными на протяжении всего жизненного цикла изделий, т.е. CALS-технологии, средства PDM и CPC.

 

15 Лекция. Автоматизированные системы управления

 

Цель лекции: структура АСУ, современные подходы к проектированию АСУ.

 

Содержание лекции: введение, типы производства и стратегии позиционирования изделий, реинжиниринг, референтная модель, моделирование бизнес-процессов, процессный подход, ITIL, кросс-платформенные приложения

 

 

Развитие промышленного производства продолжается по пути роста разнообразия производимый продукции, усложенения технологических процессов и процедур управления. Сегодня ни одно предприятие не может обойтись без использования информационных технологий для поддержки выполняемых управленческих процедур. Эти процедуры выполняются в автоматизированных системах управления.

Автоматизированные системы управления подразделяются на автоматизированные системы управления предприятием (АСУП или в анлоязычном выражении ERP) и на автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП).

Системы ERP имеют модульную структуру, в которой выделяют подсистемы планирования, логистики, управления производством, финансами, персоналом и др. Изучение технологий ERP базируется на предварительных знаниях в областях экономики и планирования предприятий, баз данных, дискретной математики, интеллектуальных систем, вычислительных сетей.

Различают системы АСУТП для непрерывных и дискретных производств. В этих системах осуществляется контроль и регулировка параметров процессов, разработка и исполнение программ для технологического оборудования с числовым управлением, сбор статистики по технологическим параметрам и загрузке оборудования и т.п. Изучение технологий АСУТП базируется на предварительных знаниях в областях технологий производства, программирования, вычислительных сетей и микропроцессорной техники.

 

 

15.1. Типы производства и стратегии позиционирования изделий

Тип производства определяется стратегией позиционирования изделий и производственных процессов.

Стратегия позиционирования изделий определяет оперативность удовлетворения запросов потенциальных клиентов. Возможны следующие стратегии:

-производство "на склад" (MTS - Manufacture-To-Stock)

-сборка на заказ (ATO - Assemble-To-Order) из типовых компонентов.

-производство на заказ. При этом на складах хранятся запасы материалов для производства.

-разработка на заказ ETO (Engineer-To-Order) характерна для единичного производства, при котором производственный цикл начинается с этапа конструкторской подготовки изделия.

Стратегии позиционирования процесса:

-поточное производство (поток может быть непрерывным, одно- и многопредметным, пакетным);

-универсальное производство;

-производство с фиксированным местоположением (например, сборка самолета или космического аппарата — перемещается не предмет, а средства производства).

Различаются производства также типом систем реализации календарных планов и оперативного управления производством. Возможные типы таких систем:

-пополнение запасов;

-проталкивание — поступление сырья и переходы между операциями планируются так, чтобы изделие появилось на выходе именно тогда, когда оно требуется по заказу;

-притягивание или JIT (Just-in-Time) — минимизация запасов.

-развязка узких мест.

15.2. Реинжиниринг

 

Реинжиниринг (BPR — Business process reengineering) — процесс преобразования информационной структуры предприятия, изменение процессов функционирования, правил и систем производства на предприятии на основе внедрения новых информационных технологий с целью повышения эффективности бизнеса.

Рекомендуется неоднократное проведение на предприятии реинжиниринговых мероприятий.

Основные этапы реинжиниринга:

-обоснование и стратегия проведения реинжиниринга;

-определение бизнес-процессов предприятия;

-отбор бизнес-процессов для реинжиниринга;

-составление и анализ карты бизнес-процессов;

-планирование корректировок бизнес-процессов с целью улучшения их характеристик;

-внедрение скорректированных бизнес-процессов.

Реинжиниринг предприятий включает в себя моделирование бизнес-процессов. При проектировании бизнес-процессов, прежде всего, нужно определить, какими показателями оценивается эффективность деятельности предприятия и далее разработать модель «To Be» («как должно быть»).

На основе разработанной модели выполняется синтез структуры (реструктуризация) предприятия, определяется система документооборота, разрабатываются должностные инструкции работников.

Для моделирования бизнес-процессов применяют методики концептуального моделирования IDEF0, IDEF3, модели UML, сети Петри.

15.3. Референтная модель

Референтные модели — это эталонные схемы организации бизнеса, разработанные для конкретных бизнес-процессов, на основе реального опыта внедрения в различных компаниях по всему миру. Они включают в себя проверенные на практике процедуры и методы организации управления. Референтные модели позволяют предприятиям начать разработку собственных моделей на основе уже готового набора функций и процессов.

Референтная модель - аналог паттерна проектирования.

15.4. Моделирование бизнес-процессов.

Проект внедрения АСУП (система ERP) состоит из трех этапов:

-бизнес-моделирование деятельности предприятия для выработки планов развития предприятия и его корпоративной информационной системы;

-пилотное тестирование и разработка прототипа будущей системы (результатом данного этапа является настройка АСУП на специфику предприятия и выход на опытную эксплуатацию);

-развертывание АСУП и выход на промышленную эксплуатацию системы.

Моделирование бизнес-процессов (бизнес-моделирование) сводится к формализованному и понятному всем заинтересованным сторонам описанию процессов предприятия и их взаимодействия через материальные, финансовые и информационные потоки. При создании бизнес- модели формируется понятийный аппарат консультантов, разработчиков, пользователей и руководителей предприятия, позволяющий выработать единое представление о том, что и как должна делать АСУП.

Необходимость трехуровневого моделирования обосновывается наличием трех взаимосвязанных видов деятельности на предприятии:

Вид А – это выполнение бизнес-процессов, реализующих основные задачи предприятия (производство и реализация изделий или оказание услуг). Описание деятельности вида А именуется физической моделью. Средствами выполнения бизнес-процессов являются АСУП и система менеджмента качества (СМК).

Вид В является логическим моделированием, направленным на улучшение деятельности вида А. Логическое моделирование заключается в анализе и проектировании бизнес-процессов предприятия. Логическое моделирование подразумевает наличие описания текущих и желаемых бизнес-процессов предприятия. Основными средствами логического моделирования являются методики, основанные на языке UML и спецификации IDEF1X. Предприятие, осуществляя реорганизацию бизнес-процессов, не получит устойчивого эффекта, если не будет опираться на информационную поддержку. Таким образом, АСУП должна развивать физическую модель предприятия в соответствии с выбранным курсом развития.

Вид С является концептуальным моделированием, направленным на улучшение деятельности вида В, что подразумевает постоянное отслеживание передового опыта, заключенного в мировых стандартах управления (ERP, CALS, ИСО 9001:2000 и т.п.). Деятельность вида С обычно реализуется на основе разработки функциональных моделей IDEF0.

Наряду с моделями UML и IDEF0, для моделирования бизнес-процессов предприятия находит применение ряд других графических средств моделирования. Это диаграммы цепей стоимости (VCD - Value Chain Diagram), управляемая событиями цепь процессов (EPC - Event-driven Process Chain), диаграммы описания потоков (PFDD - Process Flow Description Diagrams).

Переход от логической модели к физической может осуществляться с помощью систем Rational Rose и ERwin. При этом классы логической модели преобразуются в сущности реляционной модели IDEF1X и формируется описание структуры базы данных.

Средство моделирования Rational Rose совместно с генератором отчетов Rational SoDА позволяет формировать из логической модели отчеты по заранее описанному шаблону документа с соблюдением бизнес-логики предприятия. Средствами Rational Rose может генерироваться программный код для клиентской части АСУП предприятия.

На третьем этапе внедрения АСУП выполняется нормативное моделирование. Под нормативным моделированием понимается определение временных и стоимостных характеристик процессов предприятия (т.е. их нормирование).

При внедрении решаются задачи тестирования модели нормативного управления.

 

15.5. Процессный подход

 

Процессный подход к управлению предприятием и обеспечению качества продукции и услуг ставит в центр внимания бизнес-процессы и является альтернативой функциональному подходу, в котором управление основано на моделировании совокупности функций, выполняемых структурными подразделениями предприятий. Процессно-ориентированное управление подразумевает выявление взаимосвязи процессов, осуществляемых структурами предприятия, с качеством продукции и обеспечение требуемого класса качества соответствующим построением бизнес-процессов. Концепцию процессного подхода составляют установление характера и меры влияния различных процессов на качество продукции, разделение процессов на составные части и выделение из них тех, которые определяют качество товаров, определение величины соответствующих затрат, связанных с организацией и осуществлением этих процессов. Процессный подход фактически стирает границы между управлением качеством и управлением самим предприятием.

15.5. ITIL

 

ITIL (Библиотека Инфраструктуры ИТ) — это методология управления услугами ИТ, основанная на передовом опыте и использующая процессный подход к управлению информационной инфраструктурой организации. Разрабатывается департаментом коммерции Правительства Великобритании OGC ((The Office of Government Commerce). В ITIL входят методы и обобщение опыта общественных, государственных и частных организаций, представленные в ряде книг и руководствах, разработанных Отделом Торговли Правительства Великобритании. Первоначально (конец 80-х) в библиотеку входило около 60 книг. На рынке имеются программные продукты для реализации описанных в Библиотеке процессов.

Наиболее известная часть ITIL — десять базовых процессов, обеспечивающих поддержку и предоставление ИТ сервисов, составляющих основную часть библиотеки — ITSM (управление IT услугами).

Предоставление сервисов (Service Delivery):

- управление уровнем сервисов (Service Level Management);

- управление возможностями (Capacity Management);

- управления непрерывностью (Continuity Management);

- управление затратами (Cost Management);

- управление доступностью (Availability Management).

Поддержка сервисов (Service Support):

- управление инцидентами (Incident Management);

- управление проблемами (Problem Management);

- управление конфигурациями (Configuration Management);

- управления релизами (Software Control & Distribution);

- Управление изменениями (Change Management).

ITSM (IT Service Management) — подмножество библиотеки ITIL, описывающее процессный подход к предоставлению и поддержке IT услуг. В отличие от традиционного технологического подхода, ITSM рекомендует сосредоточиться на клиенте и его потребностях, на услугах, предоставляемых пользователю информационными технологиями, а не на них самих. При этом процессная организация предоставления услуг и наличие параметров эффективности, заранее оговоренных в соглашении об уровне услуг SLA, позволяет IT-подразделениям предоставлять качественные услуги, измерять и улучшать их качество.

15.6. Кросс-платформенные приложения.

Сегодня многие аналитики, руководители и архитекторы корпоративных информационных систем полагают, что очень важный, если не важнейший, ключ к дальнейшему росту эффективности ИТ-проектов лежит в переходе от построения систем по функциональному признаку к процессному принципу их разработки.

Для реализации этой идеи пришлось создать кросс-платформенные приложения (BPF — Business Process Fusion Cross-Component Applications) — новый класс корпоративных информационных приложений с открытой архитектурой, предназначенных для быстрого внедрения основополагающих для данного предприятия бизнес-процессов.

BPF-приложения объединяют сотрудников, знания и документы, унаследованные системы, партнеров и заказчиков в единый комплекс — надежный, гибкий и настраиваемый. Современная корпоративная система предприятия строится из отдельных BPF-приложений, устанавливаемых на общей программной платформе по мере надобности.

BPF-приложения позволяют автоматизировать наиболее существенные аспекты бизнеса предприятия быстрее и дешевле, чем это было возможно когда-либо раньше.

 

16 Лекция. Управление предприятиями

 

         Цель лекции: структура планов

 

Содержание лекции: планы производства, введение в MRP/ERP,

планирование в ERP системах, спецификация изделия BOM.

 

16.1. Планы производства

 

Производственная деятельность регулируется несколькими видами планов.

Наиболее укрупненным и долгосрочным является стратегическое планирование. Горизонт стратегического планированияя — несколько лет.

Бизнес-планы обычно содержат данные по следующим аспектам: сроки, количество продукции, ее качество, затраты и доходы. Бизнес-план называется также планом продаж и операций. Горизонт планирования — 1-2 года, интервал планирования — квартал или месяц.

Позиции плана продаж и операций конкретизируются в главном календарном плане (MPS — Master Production Schedule), называемом также основным производственным планом-графиком. Составляется ежемесячно с горизонтом планирования от квартала до года, в нем указываются сроки и объемы выпуска изделий, рассчитываются требуемые производственные мощности.

План оперативного управления производством (Production Activity Control) составляется ежедневно с горизонтом в 1-4 недели.

К числу других относятся планы закупок, потребностей в материалах (MRP), ресурсного обеспечения (DRP), разделяемые на иерархические уровни. В планах ресурсного обеспечения фигурируют следующие виды ресурсов:

Рисунок 16.1.  Структура планирования

-рабочее время персонала;

-субподрядчики;

-запасы;

-оборудование (измеряется в машино-часах);

-другие (материалы, энергия, оборотные средства, площади и т.п.).

16.2. Введение в MRP/ERP

Методология Enterprise Resource Planning (ERP), то есть планирование ресурсов предприятия, является результатом последовательного развития, начавшегося с концепции Material Requirement Planning (MRP), обеспечивавшей планирование потребностей предприятий в материалах.

Преимущества, даваемые MRP, состоят в минимизации издержек, связанных со складскими запасами сырья, комплектующих, полуфабрикатов и прочего, а также с аналогичными запасами, находящимися на различных участках непосредственно в производстве. В основе этой концепции лежит понятие Bill Of Material (BOM), то есть спецификации изделия, которая показывает зависимость внутреннего для предприятия спроса на сырье, комплектующие, полуфабрикаты и т.д. от плана выпуска (бюджета реализации) готовой продукции. При этом очень важную роль играет фактор времени, поскольку несвоевременная доставка материалов может привести к срыву планов выпуска готовой продукции.

Для того чтобы учитывать временную зависимость производственных процессов, информационной системе, поддерживающей реализацию концепции MRP на предприятии, необходимо знать технологию выпуска продукции (технологическую цепочку), то есть последовательность технологических операций и их продолжительность. На основании плана выпуска продукции, BOM и технологической цепочки в MRP–системе осуществляется расчет потребностей в материалах в зависимости от конкретных сроков выполнения тех или иных технологических операций.

Однако у методологии MRP есть серьезный недостаток. При расчете потребности в материалах не учитываются загрузка и амортизация производственных мощностей, стоимость рабочей силы, потребляемой энергии и т.д. Поэтому в качестве логического развития MRP была разработана концепция Manufacturing Resource Planning (планирование производственных ресурсов), сокращенно называемая MRP II. В рамках MRP II можно уже планировать все производственные ресурсы предприятия: сырье, материалы, оборудование, людские ресурсы, все виды потребляемой энергии и пр.

К MRP II постепенно добавлялись возможности по учету и управлению другими затратами предприятия. Так появилась концепция ERP, называемая иногда также Enterprise-wide Resource Planning (планированием ресурсов в масштабе предприятия). В основе методологии ERP лежит принцип единого хранилища данных (repository), содержащего всю деловую информацию, накопленную организацией в процессе ведения бизнеса, включая финансовую информацию, данные, связанные с производством, управлением персоналом, или любые другие сведения. Это устраняет необходимость в передаче данных от одной информационной системы к другой и создает дополнительные возможности для анализа, моделирования и планирования. Кроме того, любая часть информации, которой располагает данная организация, становится одновременно доступной для всех работников, обладающих соответствующими полномочиями.

 

16.3. Планирование в ERP системах.

 

В системах ERP предусматривается сквозное планирование, согласование и оперативная корректировка планов и действий снабженческих, производственных и сбытовых звеньев предприятия.

Подсистема планирования реализует следующие основные функции:

Product Line Planning (PLP) – финансовое планирование товарно-номенклатурных групп (ТНГ);

Master Scheduling Planning (MSP) – объемно-календарное планирование (формирование главного календарного графика);

Distribution Resource Planning (DRP) – планирование распределения ресурсов;

Materials Requirements Planning (MRP) – планирование потребности в материалах;

Capacity Requirements Planning (CRP) – планирование потребления мощностей.

К числу планов, используемых на предприятии, относятся:

-стратегический план развития предприятия;

-план продаж и операций или план ТНГ (Sales and Operations Plan), составляемый ежемесячно или ежеквартально с перспективой (горизонтом планирования) на 1-2 года;

-главный календарный план производства или генеральный план-график производства (Master Production Schedule), с понедельным или помесячным составлением и горизонтом на квартал или год;

-план оперативного управления производством (Production Activity Control), составляемый ежедневно с горизонтом в 1-4 недели;

-план потребностей в материалах MRP;

-план использования ресурсов DRP ;

-план загрузки мощностей CRP.

 

16.4. Спецификация изделия BOM

 

Сведения о деталях, материалах, сборочных единицах, используемых в изделии, представляют в виде спецификаций, называемых BOM (Bill Of Materials). Понятие BOM лежит в основе концепции MRP.

Пример заголовка спецификации изделия приведен в табл. 1. В спецификации указаны все компоненты, входящие в изделие. К числу спецификаций относятся также списки применяемости (входимости) компонентов, показывающие, в какие родительские изделия и в каком количестве входят компоненты. Заголовок такого списка имеет вид табл. 2.

Таблица 1   

Компонент

Наименование компонента

Норма расхода

Единица измерения

Таблица 2   

Родительское изделие

Наименование компонента

Норма расхода

Единица измерения

 

17 Лекция. Управление предприятием. Системы ERP.

 

Цель лекции: системы ERP.

 

Содержание лекции: системы ERP, логистические системы, стандарт MRP II, основы систем класса MRP-MRP II.

 

Функции автоматизированных систем управления предприятием (АСУП) в различных сочетаниях объединяются в несколько групп, соответственно появляются разновидности АСУП с названиями ERP, MRP, MES, SCM и др. Обычно функции управления поставками и отношениями с заказчиками относят к функциям ERP, но иногда эти функции реализуются в самостоятельных системах SCM и CRM соответственно. Наиболее полно функции управления предприятиями представлены в системах ERP (Enterprise Resource Planning), т.е. АСУП обычно отождествляют с системами ERP.

Основные требования, предъявляемые к АСУП:

-легкость сопровождения;

-адаптация к специфике предприятия и динамичным условиям бизнеса;

-возможность функционального расширения (доработок), в том числе силами самой компании или сторонних разработчиков;

-возможность включения в систему компонентов, расширяющих круг решаемых прикладных задач, интеграция с другими системами (например, с САПР, АСУТП).

Характерные особенности современных систем ERP:

-ориентация на процессный подход к управлению предприятием. Процессно-ориентированное управление подразумевает выявление взаимосвязи процессов, осуществляемых структурами предприятия, с качеством продукции и обеспечение требуемого класса качества соответствующим построением бизнес-процессов.

-адаптируемость к конкретным заказчикам и условиям рынка. Для этого важно наличие в системе инструментальных средств, в том числе языка расширения или 4GL (языка четвертого поколения).

-техническое обеспечение АСУП — компьютерная сеть, узлы которой расположены как в административных отделах предприятия, так и в цехах.

В современных системах ERP выделяют ряд подсистем. Ниже приведен список основных подсистем, встречающихся во многих системах ERP, вместе с присущими им функциями.

Подсистемы планирования. Типичная иерархия планов представлена на рисунке 17.1. Основные функции: планирование производства, расчет потребностей в мощностях и материалах, межцеховые спецификации и учет движения изделий, контроль выполнения .

Рис. 17.1.  Иерархия производственных планов

Наиболее популярными в мире и развитыми системами ERP являются SAP R3, Baan IV, Oracle Applications, J.D.Edwards, а среди отечественных АСУП выделяются системы Галактика, 1С:Предприятие, Флагман.

В системах ERP важная роль отводится системам управления данными EDM, аналогичным системам PDM в САПР.

 

Рисунок 17.2.  Схема основных финансовых потоков предприятия

 

17.2. Логистические системы.

 

Сложность задач управления, которые приходится решать в современных производственных системах, обусловливает интерес к логистике и развитию логистических систем. Традиционно логистику связывали с управлением процедурами движения сырья от источников снабжения к месту производства продукции, ее складирования и движения от производственной линии к месту потребления.

Примерами логистических систем являются системы MRP (часто обозначаемая MRP-1) и MRP-2. В системе MRP-1 исходными данными являются сведения о заказах потребителей, объем запасов, объем и сроки производства конечной продукции, а результатом работы системы — необходимое количество материалов и компонентов (точнее, заказ на их изготовление или приобретение). Система MRP-2 — логистическая система, объединяющая функции MRP-1, планирование производственных ресурсов и финансов, контроль над всеми стадиями производственного процесса с целью минимизации издержек.

Логистическая система MRP-2 — система для дискретных производств различных типов. Она может быть самостоятельной системой или составной частью системы ERP.

 

17.3. Стандарт MRP II.

 

Под MRP понимают методологию эффективного планирования ресурсов производственного предприятия, включая бизнес-планирование, планирование продаж и операций, планирование производства, формирование главного календарного плана производства, планирование потребности в материалах, в мощностях, обеспечение поддержки исполнения планов для производственных мощностей и материалов.

Название MRP относят также к системам, реализующим методологию MRP. Системы, сконцентрированные на управлении производством, оперирующие информацией о материальных потоках и сопровождающих их в процессе производства информационных потоках, называют системами планирования ресурсов производства MRP-2 (или MRP II — Manufacturing Resource Planning). Предшественником системы MRP-2 была система планирования потребностей в материалах MRP-1 (или MRP I — Material Requirement Planning).

Стандарты MRP/ERP поддерживаются Американским обществом по контролю за производственными запасами APICS (American Production and Inventory Control Society). MRP/ERP – это набор проверенных на практике разумных принципов, моделей и процедур управления и контроля, предназначенных для повышения показателей экономической деятельности предприятия. Так, изданный APICS в 1989 г. стандарт "MRP II Standard System", содержит 16 групп функций производственно-сбытовой системы:

-планирование продаж и производства (Sales and Operation Planning);

Управление спросом (Demand Management);

-составление плана производства (Master Production Scheduling) — расчет календарных планов основан на синтезе расписаний, при диспетчировании и запуске заказов на рабочих центрах устанавливаются приоритеты заказов, примеры правил — FIFO, SPT — Shortest Processing Time, STPT — Shortest Total Processing Time Remaining — минимальное оставшееся время обработки заказа, EDD — Earliest Due Time — минимальный срок исполнения заказа и др.;

-планирование материальных потребностей (MRP — Material Requirement Planning);

спецификация продуктов, формирование ВОМ (Bill of Materials);

-управление запасами (Inventory Transaction Subsystem) — запасы характеризуются местом хранения и объемом, их сопровождение в MRP-2 включает операции: отпуск со складов по наряду, на продажу, возврат поставщику, получение по заказу из производства, заказу на закупки, возврат от покупателя, списание, корректировка из-за потерь, изменения цен и т.п.;

-управление плановыми поставками (Scheduled Receipts Subsystem);

-управление на уровне производственного цеха (Shop Flow Control);

планирование производственных мощностей (CRP – Capacity Requirement Planning) — каждой позиции календарного плана сопоставляется список ресурсов с указанием требуемого объема и сроков использования;

-контроль входа/выхода рабочих потоков (Input/output control);

-материально техническое снабжение (Purchasing) — типичный процесс снабжения включает шаги: выявление потребности, определение потенциальных поставщиков, получение от них коммерческих предложений. выбор поставщика, формирование договора, контроль исполнения заказа;

-планирование ресурсов для распределения (DRP – Distribution Resource Planning);

-планирование и контроль производственных операций (Tooling Planning and Control);

-управление финансами (Financial Planning);

-моделирование процессов и выполнения производственной программы (Simulation);

-оценка результатов деятельности предприятия (Performance Measurement).

 

17.5. Основы систем класса MRP-MRP II

 

Идея использовать вычислительную технику для планирования деятельности предприятия, в том числе для планирования производственных процессов, возникла в начале 60-х годов прошлого века, т.е. практически сразу же после появления первых быстродействующих ЭВМ. Эта идея была воплощена в методологии планирования потребности в материалах MRP (Material Requirements Planning) [1]. Системы MRP предназначались для регулирования поставки комплектующих и контроля запасов на складах с целью обеспечения необходимого количества требуемых материалов и комплектующих на складе, включая страховой запас.

Функции MRP-системы заключаются в преобразовании информации, иллюстрируемом рисунком 17.3.

Рисунок 17.3.  Входные элементы и результаты работы MRP-программы

Основными результатами MRP-системы являются:

-план Заказов (Planned Order Schedule);

-изменения к плану заказов (Changes in planned orders);

-отчет об "узких местах" планирования (Exception report);

-исполнительный отчет (Performance Report);

-отчет о прогнозах (Planning Report).

На рисунке 17.4. представлена функциональная схема системы планирования ресурсов производственного предприятия.

Рисунок 17.4.  Логическая структура системы планирования ресурсов производственного предприятия

После того как MRP II превратились в интегрированные системы многих модулей, поддерживающих коммерческую деятельность современного предприятия, включая планирование бизнес-процессов и финансовое планирование, их стали называть системами бизнес-планирования ERP (Enterprise Requirements Planning).

 

 

 

 

 

18 Лекция. Подсистемы ERP

 

Цель лекции: подсистемы ERP

 

Содержание лекции:  управление снабжением, управление производством, управление запасами, управление проектами, управление персоналом, информационно-аналитическая система.

 

18.1. Управление снабжением.

 

Управление снабжением — одна из основных функций логистических систем и ERP-систем, заключающаяся в формировании и реализации потребностей предприятия в товарах и услугах. Объектами снабжения могут быть оборудование, материалы и комплектующие изделия для основного производства, офисные и вспомогательные производственные услуги.

 

18.2. Управление производством.

 

Основные объекты управления производством, контролируемые в одноименной подсистеме ERP (частично нижеперечисленные процедуры могут выполняться в систем MES)

 

18.3. Управление запасами.

 

Подсистема ERP "Управление запасами" обеспечивает реализацию следующих функций:

-Inventory Control — мониторинг запасов;

-Physical Inventory — регулирование и инвентаризация складских остатков.

Существуют два типа систем управления запасами, различающиесямоментами обновления сведений о запасах:

-с периодическим обновлением;

-с событийным обновлением.

Второй тип предпочтительнее с точки зрения возможности отслеживания путей движения запасов, но сложнее в реализации.

Основной компонент системы управления запасами — база данных. В ней хранятся как нормативно-справочные, так и оперативные данные о запасах.

 

18.4.Управление проектами.

Управление проектами (Project Management) — вид деятельности, включающий планирование, контроль за выполнением работ и коррекцию плана путем применения современных методов управления.

Управление проектами (процессом проектирования) также входит в число функций PDM.

 

18.5. Управление персоналом.

 

Управление персоналом – это система организационных, социально-экономических, психологических, нравственных и правовых отношений, обеспечивающих эффективную реализацию возможностей человека в интересах как самого человека, так и организации.

 

18.6.Информационно-аналитическая система.

 

Информационно-аналитическая система (ИАС) в составе ERP-системы предназначена для сбора, очистки и анализа данных с целью принятия управленческих решений.

На рисунке 18.1 представлена архитектура типичной информационно-аналитической системы. Данные поступают из подсистем ERP или из внешних источников.

 

Рисунок 18.1.  Архитектура информационно-аналитической системы

Например, в ИАС в составе среды SAP Netweaver для очистки данных используется компонент SAP Master Data Management, функции хранилища данных выполняет SAP Business Information Warehouse, а управление данными возлагается на SAP Business Intelligence.

 

19 Лекция 19. Подсистемы ERP

 

Цель лекции: подсистемы ERP.

Содержание лекции: CRM — системы взаимоотношений с заказчиками, системы SCM, планирование производственных мощностей с помощью CRP-cистемы, производственная исполнительная система MES

 

 

19.1. CRM — системы взаимоотношений с заказчиками.

 

Система CRM — это система, на вход которой поступают данные, связанные с клиентами компании, а на выходе появляется информация, влияющая на поведение компании в целом или на поведение ее отдельных элементов (вплоть до конкретного работника компании). Другими словами, CRM-система — это прежде всего база данных с информацией о клиентах. и набор приложений, которые позволяют, во-первых, собирать информацию о клиенте, во-вторых, ее обрабатывать, в третьих, делать определенные выводы на базе этой информации, экспортировать ее в другие приложения или просто при необходимости предоставлять эту информацию в удобном виде.

 

19.2. Системы SCM.

 

Системы SCM предназначены для обеспечения эффективного управления материальными и соответствующими им информационными потоками: от поставщиков сырья и комплектующих через производство до продажи готовых изделий конечному потребителю.

 

19.3. Планирование производственных мощностей с помощью CRP-cистемы.

 

Система CRP (Capacity Requirements Planning) предназначена для планирования производственных мощностей. Она, в частности, применяется для проверки пробной программы производства, созданной в соответствии с прогнозами спроса на продукцию, на возможность ее осуществления имеющимися в наличии производственными мощностями. В процессе работы CRP-системы разрабатывается план распределения производственных мощностей для обработки каждого конкретного цикла производства в течение планируемого периода. Также устанавливается технологический план последовательности производственных процедур и, в соответствии с пробной программой производства, определяется степень загрузки каждой производственной единицы на срок планирования. Если программа производства признается реально осуществимой, то она автоматически подтверждается и становится основной для MRP системы

 

19.4. Производственная исполнительная система MES.

 

Производственная исполнительная система MES занимает промежуточное положение между АСУП и АСУТП и имеет ряд подсистем, выполняющих следующие функции:

-распределение ресурсов, в том числе распределение исполнителей по работам в рамках технологического процесса;

-диспетчирование потоков заказов и работ;

-управление документами, относящимися к выполняемым операциям;

-оперативный контроль качества;

-оперативная корректировка параметров процессов на основе данных о протекании процессов;

-связь систем ERP и SCADA и др.

 

20 Лекция. Управление технологическими процессами

 

Цель лекции: управление технологическими  процессами.

 

Содержание лекции: автоматизированное управление технологическими процессами, автоматизированная система оперативного диспетчерского управления, интеграция подсистем АСУТП, системы SCADA, интеграция АСУП/АСУТП.

 

20.1. Автоматизированное управление технологическими процессами.

 

В автоматизированных системах управления технологическими процессами, часто называемых системами промышленной автоматизации, можно выделить свои иерархические уровни.

На верхнем (диспетчерском) уровне АСУТП осуществляются сбор и обработка данных о состоянии оборудования и протекании производственных процессов для принятия решений по загрузке станков и выполнению технологических маршрутов. Эти функции возложены на систему диспетчерского управления и сбора данных, называемую SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition). Кроме диспетчерских функций, система SCADA выполняет роль инструментальной системы разработки программного обеспечения (ПО) для промышленных систем компьютерной автоматизации.

На уровне управления технологическим оборудованием (на уровне контроллеров) в АСУТП выполняются запуск, тестирование, выключение станков, сигнализация о неисправностях, выработка управляющих воздействий для рабочих органов программно управляемого оборудования. Для этого в составе технологического оборудования используются системы управления на базе программируемых контроллеров — компьютеров, встроенных в технологическое оборудование. Поэтому системы промышленной автоматизации часто называют встроенными системами (Embedded Computing System), а используемые при этом компьютеры - промышленными компьютерами.

Техническое обеспечение АСУТП представлено персональными ЭВМ и микрокомпьютерами (программируемыми контроллерами), распределенными по контролируемым участкам производства и связанными друг с другом с помощью шин.

На верхнем уровне иерархии шин осуществляется связь компьютеров системы SCADA и серверов баз данных, здесь используются технологии локальных вычислительных сетей, как правило, сети Ethernet (рисунок 20.1.) Для связи компьютеров с высокоскоростными периферийными устройствами служат шины Infiniband, Fiber Channel, USB, FireWire 1394, с низкоскоростными устройствами связь осуществляют через интерфейсы RS-232, RS-422, RS-485.

Рисунок 20.1.  Архитектура АСУТП

На среднем уровне (уровне контроллеров) АСУТП для связи компьютеров с системами ЧПУ обычно применяют сети Fieldbus — так называемые полевые шины. Особенностями Fieldbus являются режим реального времени, детерминированность поведения, повышенная надежность при работе в промышленной среде. В полевых шинах имеют место протоколы трех уровней: физического уровня, канального уровня, прикладного уровня. Примерами полевых шин являются последовательные шины Profibus, Interbus/S, CANbus. Всего на рынке имеется несколько десятков типов таких шин.

На нижнем уровне АСУТП соединение модулей контроллеров, датчиков, измерительного и другого оборудования в пределах одного функционального узла (например, соединение слотов в крейте) выполняется посредством магистрально-модульных параллельных шин, таких как VMEbus, CompactPCI, или последовательных шин типа Infiniband или CompactPCI Express.

Программное обеспечение АСУТП представлено операционными системами, программами SCADA, драйверами и прикладными программами контроллеров.

 

20.2.Автоматизированная система оперативного диспетчерского управления.

Автоматизированная система оперативного диспетчерского управления (АСОДУ или SCADA) предназначена для организации сбора, обработки, представления и архивирования данных, поступающих с различных цехов и участков предприятия и различных подсистем АСУТП. База технологических данных служит источником оперативных сводок для центрального диспетчерского пульта, главных специалистов завода, руководства предприятия.

АСОДУ представляет собой открытую систему с поддержкой стандартных межсистемных интерфейсов, позволяющих решать задачу интеграции подсистем АСУТП с АСУП.

Все типовые компоненты АСОДУ можно разделить на следующие группы:

-АСУТП основного и вспомогательного производства;

-АРМ цеха и заводоуправления;

-Автоматизированные рабочие места заводоуправления;

-АРМ систем коммерческого и технологического учета энергоресурсов;

-Оперативно-технологический сервер данных.

 

20.3. Интеграция подсистем АСУТП.

 

Современные интегрированные системы автоматизации должны обладать такими свойствами, как открытость, стандартизация, типизация решений, масштабируемость систем, комплексность подхода и тиражируемость.

Системы автоматизации, построенные на основе различных решений, должны интегрироваться в единые системы и комплексы без серьезных дополнительных разработок. Это осуществляется с помощью типизации системных решений и стандартизации, которая, в свою очередь приводит к открытости систем и возможности их масштабирования. Масштабируемость позволяет создавать и модернизировать системы автоматизации с минимальными средствами, обеспечивающими необходимые функции. Каждая система автоматизации должна обладать свойством воспроизводимости и тиражируемости, что имеет важное экономическое значение. Комплексный подход означает использование средств автоматизации разных уровней.

 

20.4. Системы SCADA.

 

Функции систем SCADA:

-сбор первичной информации от датчиков;

-хранение, обработка и визуализация данных;

-регистрация аварийных сигналов, выдача сообщений о неисправностях и аварийных ситуациях;

-связь с корпоративной информационной сетью;

-формирование отчетов;

-автоматизированная разработка прикладного программного обеспечения (ПО).

SCADA-системы состоят из терминальных компонентов, диспетчерских пунктов и каналов связи. Различаются SCADA-системы типами поддерживаемых контроллеров и способами связи с ними, операционной средой, типами алармов, числом трендов (тенденций в состоянии контролируемого процесса) и способом их вывода, особенностями человеко-машинного интерфейса (HMI) и др.

С развитием сетевой инфраструктуры появляется возможность более тесной интеграции АСУП и АСУТП, ранее развивавшихся автономно. Использование информации непосредственно от технологических процессов позволяет более рационально планировать производство и управлять предприятием. Интеграция выражается в использовании на этих уровнях общих программных средств, баз данных, связей с Internet на основе развития РС совместимых контроллеров и се

 

20.5. Интеграция АСУП/АСУТП.

 

EAI (Enterprise Application Integration) — под этим названием понимают как технологию объединения прикладных систем, так и программные средства, реализующие эту технологию. Концепция EAI охватывает все аспекты интеграции корпоративных систем, включая интеграцию бизнес-процессов, программно-аппаратных средств и данных. Важную роль в интеграции играет стандартизация форматов используемых данных.

Выделяют следующие виды интеграции: информационно-ориентированная, сервисно-ориентированная и процессно-ориентированная

Технология информационно-ориентированной интеграции включает брокеры сообщений, ПО middleware, серверы репликации баз данных, SQL и ODBC и другие технологии и языки, которые имеют дело с распространением информации между двумя или больше системами.

Сервисно-ориентированная интеграция основана на совместном использовании функций приложений и информации. Те прикладные сервисы, которые уже существуют, могут использоваться многократно, что избавляет от необходимости создавать их каждый раз заново. Примерами сервисно-ориентированной интеграции могут служить распределенные объектные стандарты типа CORBA и DCOM, серверы приложений типа BEA WebLogic и IBM WebSphere, корпоративная сервисная шина Enterprise Servise Bus (ESB), основанная на SOA и веб-сервисы.

Процессно-ориентированная интеграция объединяет прикладные процессы путем создания связующего мета-процесса. Чем больше систем, которые нужно интегрировать, и чем менее автоматизированы поддерживаемые ими процессы, тем чаще применяется процессно-ориентированная интеграция.

Основу интеграции АСУП/АСУТП составляют продукты и решения интеграционного слоя, которые должны обеспечить получение технологических данных, их передачу на уровень системы управления предприятием и выдачу управляющих воздействий на технологический уровень.

Общий ход работ по интеграции АСУ можно разбить на несколько этапов.

Этап 1. Решение задач коммерческого (для связи с налоговыми и генерирующими компаниями) и технологического (межцехового) учета энергоресурсов. Сюда включаются системы учета электроэнергии, тепла, воды, газа, пара и т.д.

Этап 2. Горизонтальная интеграция подсистем автоматизации может быть решена в рамках создания оперативно-технологического сервера данных, который будет служить объединяющим звеном всех потоков данных с подсистем АСУТП и служить источником для информационных приложений предприятия.

Этап 3. Вертикальная интеграция подсистем включает в себя следующие последовательные шаги:

-интеграция оперативно-технологической базы данных реального времени (оперативно-технологический сервер АСУТП) с корпоративной базой данных, например Oracle;

-интеграция с автоматизированной системой управления бизнес-процессами предприятия (напр. SAP/R3, BAAN, Галактика и т.д.);

создание или интеграция с существующей системой управления активами (основными фондами) предприятия.

К базовым компонентам интегрированной АСУ относятся следующие продукты и классы продуктов.

Аппаратные средства (промышленные компьютеры и контроллеры), отвечающие требованиям повышенной надежности и устойчивости для промышленных условий эксплуатации, открытости, масштабируемости, горячей замены коммуникационных модулей. Примеры аппаратных платформ: VME и CompactPCI.

Программные средства интеграции включают:

-SCADA-системы, предназначенные для создания АРМ специалистов. Они имеют поддержку стандартных протоколов обмена (OPC, SQL, DDE, OLE DB) как с технологическими системами АСУТП, так и с бизнес-приложениями.

-базы данных реального времени, служащие основой создания оперативно-технологических серверов АСУТП, которые, в свою очередь, являются источниками данных для бизнес-приложений уровня предприятия.

-системы управления производством (MES системы), обеспечивающие регулирование процесса движения материалов от сырья до конечного продукта.

-системы управления основными фондами (EAM системы), поддерживающие в рабочем состоянии станочный парк и другое производственное оборудование.

Коммуникационные средства интеграции представлены локальными сетями:

-сеть Ethernet (Ethernet, Industrial Ethernet, Radio Ethernet) для связи оперативно-технологического сервера АСУТП, АРМ операторов цехов и участков, подсистем учета энергоресурсов, центральной диспетчерской и АСУ предприятия.

-промышленные сети (fieldbus) для организации связи интеллектуальных датчиков и механизмов, локальных (цеховых) подсистем автоматизации, оперативно-технологического сервера АСУТП. Основными прикладными протоколами являются Profibus, MODBUS, TCP/IP-MODBUS, Fieldbus Foundation.

  

Список литературы

1. Любашин А.Н. Интегрированные системы автоматизации для отраслевых применений. — http://www.kaskadgroup.ru/integrirovannye-sistemy-a.php

2. Норенков И.П., Кузьмик П.К. Информационная поддержка наукоемких изделий (CALS-технологии). - — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002.

3. Колчин А.Ф., Овсянников М.В., Стрекалов А.Ф., Сумароков С.В. Управление жизненным циклом продукции. - М.: Анахарсис, 2002.

4. Судов Е.В., Левин А.И., Петров А.В., Чубарова Е.В. Технологии интегрированной логистической поддержки изделий машиностроения. - М.: "Информбюро", 2006.

  

 Содержание 

Лекция 1. Основные понятия и определения                                                  1

Лекция 2. Информационно-управляющие системы. Примеры                       5

Лекция 3. Информационные системы. Определения                                     10

Лекция 4. Фактографические системы                                                           13

Лекция 5. Вопросы проектирования информационно-

управляющих систем                                                                                      15

Лекция 6. Проектирование баз данных                                                          21

Лекция 7. CALS-технологии. Задачи CALS-технологий                                25

Лекция 8. Основные положения и принципы CALS                                      30

Лекция 9. Задачи CALS-технологий                                                               36

Лекция 10. Электронные документы в CALS технологиях                            40

Лекция 11. CALS-стандарты                                                                           42

Лекция 12. Структура стандартов STEP. Другие стандарты CALS               45

Лекция 13. Язык Express                                                                                 50

Лекция 14. Интегрированные ресурсы, компоненты и прикладные              

протоколы  в STEP                                                                                         52

Лекция 15. Автоматизированные системы управления                                 57

Лекция 16. Управление предприятиями                                                         62

Лекция 17. Управление предприятием. Системы ERP                                  65

Лекция 18. Подсистемы ERP                                                                                   71

Лекция 19. Подсистемы ERP                                                                                   72

Лекция 20 Управление технологическими процессами                                 74