Особенности позиционирования MDM-системы на предприятиях промышленного профиля

Андрей Андриченко,
к.т.н., генеральный директор ООО «ЭсДиАй Рисёчь»

Сергей Сережин,
менеджер по продукту ЗАО «ЭсДиАй Солюшен»

Компания ЗАО «ЭсДиАй Солюшен» продолжает активно развивать собственный флагманский программный продукт — Semantic MDM и популяризировать направление автоматизации управления нормативно-справочной информацией (НСИ) в оте­чественном промышленном сегменте. В отличие от большинства присутствующих на российском рынке MDM-систем (в основном зарубежных), предназначенных в первую очередь для решения задач управления НСИ (мастер-данными) в экономическом контуре предприятия, «ЭсДиАй Солюшен» развивает свою MDM-платформу с учетом специфики инженерных данных, востребованных на предприятиях промышленного профиля.

Системы класса MDM предназначены для консолидации и синхронизации мастер­данных, унификации сервисов по работе с этими данными, а также стандартизации форматов их представления и обмена. В отличие от компаний финансового, retail и других не производственно­ориентированных секторов, особенностью предприятий промышленного сектора является наличие двух отдельных и в определенной мере независимых контуров: инженерного и экономического. Обычно эти контуры прослеживаются на промышленных предприятиях как на организационном уровне, так и на уровне архитектуры используемых информационных систем. Инженерные подразделения в основном работают в контуре PDM/CAPP/CAD/CAM/CAE­систем, а финансово­экономические, снабженческие и многие другие службы в большей степени ориентированы на применение ERP­систем и иных прикладных систем смежных классов.

Рис. 1. «Глобальная идентификация» информационных объектов в рамках промышленного предприятия

Роль MDM­системы на предприятии (холдинге, корпорации, отрасли), по определению аналитического агентства Gartner, заключается в «глобальной идентификации» номенклатурных объектов, информация о которых разнесена по различным прикладным системам (рис. 1). Чтобы избежать дублирования информации, любое приложение, несущее на предприятие базу данных НСИ, обязано либо синхронизировать свои информационные объекты с эталонными записями в MDM, либо интегрироваться с MDM­системой при условии отказа от собственных справочных баз данных. В ходе реализации полноценного внедрения системы MDM на предприятии необходимо добиться уникальной идентификации объектов, единой точки ввода данных, обеспечения качества и синхронизации корпоративных мастер­данных, используемых в различных подразделениях организации.

Разработанная компанией «ЭсДиАй Солюшен» методология предполагает идентификацию информационных объектов на основе уникальных глобальных идентификаторов GUID (Globally Unique Identifier) и реализацию средствами MDM­системы эталонных номенклатурных объектов НСИ, атрибутивное представление которых зависит от функциональной роли пользователя или типа прикладной системы, запрашивающей корпоративные мастер­данные.

Специфика работы с инженерными данными в MDM

Эталонный объект НСИ в MDM­системе не обязан содержать совокупный атрибутивный состав всех представлений объекта в прикладных системах, но выступает идентифицирующим связующим звеном, обеспечивающим взаимосвязи между представлениями объекта в MDM­системе и в различных информационных системах. Атрибутивный состав справочников и степень обогащения эталонных объектов НСИ в MDM­системе атрибутивным контентом из интегрированных смежных прикладных систем (PDM/CAD/…, ERP и др.) обычно определяется требованиями функциональных владельцев справочников в MDM­системе.

При необходимости эталонный объект НСИ, размещенный в MDM­системе, может одновременно аккумулировать в себе атрибутивный контент как из прикладных систем инженерного, так и из экономического контура.

Так, при доступе к определенной позиции в справочнике материалов и сортаментов системы Semantic MDM конструктор или технолог сможет увидеть не только характеристики материала, но и информацию из системы планирования ресурсов или складского учета, определяющую, например, наличие требуемого материала на складе (рис. 2).

Рис. 2. Обогащение атрибутивности эталонного объекта НСИ данными из прикладных систем

Еще одна особенность работы MDM­системы с инженерными данными заключается в том, что для доступа к одному и тому же объекту могут использоваться различные классификаторы, которые отражают разные стороны его существования и использования на производстве. То есть один и тот же объект НСИ может классифицироваться по­разному, а его атрибутивное представление будет зависеть от контекстной точки зрения на этот объект. Реализованные в Semantic MDM механизмы позволяют формировать и использовать множественную классификацию и контекстное представление объектов НСИ (рис. 3).

Рис. 3. Множественная классификация объектов НСИ

Семантический поиск

Одной из ключевых особенностей работы MDM с инженерными данными является наличие взаимосвязей между информационными объектами, наиболее часто востребованными в автоматизированном проектировании при подборе материала, приспособления, стандартного изделия, конструктивного элемента и т.д.

Учитывая немалый объем взаимосвязей между инженерными данными, промышленно­ориентированная MDM­система должна обеспечивать возможности формирования и применения ассоциативных связей и правил совместимости между объектами НСИ. Реализованная в системе Semantic MDM объектно­ориентированная модель данных обеспечивает возможность хранения знаний о совместимости объектов НСИ и позволяет MDM­системе осуществлять семантический поиск, в котором используются как параметры искомого объекта, так и правила его взаимодействия со смежными информационными объектами.

Рис. 4. Семантический поиск, основанный на правилах совместимости объектов НСИ

Например, ограничениями при поиске режущего инструмента могут служить предварительно выбранный материал обрабатываемой детали и металлорежущий станок (рис. 4). Реализованные в Semantic MDM инструменты фильтрации по совместимости объектов позволяют в разы сократить область поиска требуемых объектов и тем самым увеличить скорость принятия проектного решения.

Данный механизм, реализованный в Semantic MDM на уровне модели данных, применяется при использовании так называемых ограничительных перечней — списка типоразмеров и параметров стандартных изделий, разрешенных к применению на предприятии. Таким же способом можно фильтровать модели оборудования по их принадлежности цеху или по совместимости с классами деталей, обрабатываемых на этих станках, и т.д.

Применение семантических технологий в системах MDM делает их эффективными при работе с инженерными данными, а интеграция семантической MDM и САПР позволяет создать новый класс конкурентоспособных интеллектуальных программных комплексов с высоким уровнем автоматизации принятия решений.

Рис. 5. Унификация корпоративных мастер-данных в ходе эволюции программных средств

В историческом плане, мы имеем дело с инновациями в области консолидации корпоративных справочных данных, унификации сервисов их обработки, консолидации знаний в семантических моделях и стандартизации форматов представления и обмена мастер­данными (см. статью «Принципы построения семантических MDM­систем», опубликованную в журнале «САПР и графика» № 5’2011) — рис. 5.

Рис. 6. Архитектура программного комплекса Semantic MDM

Архитектура программного комплекса Semantic MDM

Архитектура программного комплекса Semantic MDM построена по модульному принципу (рис. 6). В состав основных компонентов Semantic MDM входят:

• одна из реляционных СУБД — Oracle, MS SQL, Firebird;
• клиентский модуль Semantic MDM;
• конфигуратор модели данных;
• подсистема управления правами групп пользователей;
• модуль управления заявками;
• модуль импорта и репликации данных.

Клиентский модуль Semantic MDM является основным пользовательским инструментом и интерфейсом для работы с мастер­данными. В нем сосредоточен базовый функционал для работы с НСИ, включающий отображение, редактирование справочников и классификаторов, поиск и фильтрацию данных, управление применяемостью и взаимосвязями между объектами НСИ, работу с документами и многие другие возможности.

Объектно­ориентированная модель справочных данных в Semantic MDM реализована в виде COM­сервера, поставляющего сервисы внешним приложениям в виде 700 API­функций и web­сервисов (рис. 6).

Настройкой модели справочных данных в Semantic MDM управляет модуль «Конфигуратор модели данных». С его помощью, оперируя понятиями классов, атрибутов и методов классов, администратор системы может добавлять новые и вносить изменения в уже существующие справочники и классификаторы.

Рис. 7. Импорт/экспорт данных из Semantic во внешнюю ИС

Инструменты подсистемы «Управление правами групп пользователей» позволяют производить аутентификацию и авторизацию пользователей, фиксировать в журнале все их действия, производимые с объектами НСИ, а также разграничивать ролевые права доступа до уровня атрибутов, что обеспечивает различным группам пользователей контекстную точку зрения на объекты НСИ.

Модуль импорта и репликации мастер­данных во внешние информационные системы (ИС) обеспечивает работу интеграционных потоков по обмену справочной информацией в двух направлениях (рис. 7).

Для реализации данной архитектуры на стороне внешней ИС разрабатывается адаптер, с помощью которого измененные данные выгружаются в таблицы импорта Semantic MDM.

Платформа Semantic MDM позволяет использовать два варианта интеграции с внешними ИС: через репликацию (обмен данными в формате XML) и через API COM­сервера (прямое взаимодействие с системами автоматизированного проектирования).

Интеграция MDM­системы с САПР

Разработанная система Semantic MDM обладает реализованными интеграционными решениями с CAD/PDM­системами ведущих отечественных и зарубежных вендоров (рис. 8).

Рис. 8. Интеграция Semantic MDM с ведущими CAD-системами отечественных и зарубежных вендоров

Прямая интеграция Semantic MDM с CAD/PDM­системами инженерного контура позволяет:

• из интерфейса CAD­системы вызывать инженерные справочники, расположенные в Semantic MDM, и обращаться к необходимым объектам НСИ для последующей их автоматизированной вставки в чертежи и 3D­модели;
• создавать библиотеки стандартных изделий, элементы которых включают чертежи в формате DXF и 3D­модели в формате STEP, что позволяет использовать их в любых CAD­системах, поддерживающих эти форматы;
• передавать объекты НСИ из справочников Semantic MDM в PDM/CAPP/CAM/CAE­системы;
• размещать в системе нормативно­техническую документацию в электронном виде и увязывать ее c соответствующими объектами НСИ в Semantic MDM.

В состав Semantic MDM входит справочник «Материалы и Сортаменты» (МиС), предназначенный для работы в составе CAD­системы. При установке инсталлятор автоматически обнаруживает CAD­системы, присутствующие на компьютере пользователя, и предлагает указать, с какими из них будет работать данный справочник. Находясь в среде CAD­системы, пользователь может присвоить модели или чертежу материал или конфигурацию типоразмера из справочника МиС.

Для того чтобы сформировать и вставить в шапку чертежа детали двухстрочную запись о материале, в системе MDM должна быть создана специальная модель данных, позволяющая объединить между собой три самостоятельных справочника: марок материалов, сортаментов и технических условий. Результат формируется из атрибутов трех объектов, принадлежащих различным классификаторам.

Модель данных справочника стандартных изделий (СтИ) в составе Semantic MDM также формируется из отдельных составных частей: классификатор СтИ, классификатор покрытий СтИ, шаблон обозначений, ограничитель материалов и классов прочности СтИ.

Объекты справочника СтИ обладают функцией авторазмещения, что позволяет налагать сборочные зависимости при вставке 3D­модели из Semantic MDM в CAD­систему:

• по отверстию и совпадению плоскости;
• по отверстию и на расстоянии от плоскости;
• по отверстию, совпадению плоскости и повороту на угол;
• по трем плоскостям;
• по цилиндрической поверхности, плоскости и ребру (оси вала);
• по отверстию и совпадению плоскости (на расстоянии) и повороту на угол.

Все информационные объекты, добавленные из Semantic MDM в 3D­сборку CAD­системы, автоматически попадают в спецификацию, причем наименования стандартных изделий формируются в соответствии с ГОСТом.

Справочные объекты, переданные CAD­системе из Semantic MDM, по уникальному идентификатору сохраняют ссылку на первоисточник. Всегда есть возможность при клике на объекте НСИ в чертеже или 3D­модели открыть систему Semantic MDM и позиционироваться на нужном объекте.

Управление качеством мастер­данных в Semantic MDM

Эффективность работы системы класса MDM во многом определяется наличием функциональных возможностей, направленных на автоматизацию процесса управления качеством НСИ, под которым понимается совокупность инструментов, включающих анализ качества импортируемых мастер­данных, дедупликацию, разбор неструктурированных данных из внешних систем и ряд другой специфичной функциональности.

В рамках процесса управления качеством НСИ с использованием Semantic MDM следует выделить:

1. Управление качеством НСИ, уже находящейся под управлением MDM­системы.
2. Управление качеством НСИ, импортируемой в контур управления MDM.

В первом случае предполагается непрерывное осуществление следующих мероприятий:

• экспертный анализ заявок пользователей на добавление, внесение изменений и удаление НСИ в MDM­системе;
• управление структурой справочников и классификаторов, а также управление атрибутивным составом объектов НСИ, в первую очередь — средствами модуля «Конфигуратор» Semantic MDM;
• управление применяемостью всей совокупности объектов НСИ средствами Semantic MDM;
• управление корректностью, актуальностью и достаточностью взаимосвязей между объектами НСИ, в том числе с использованием семантических инструментов Semantic MDM;
• мероприятия по дедупликации объектов НСИ средствами Semantic MDM;
• управление корректностью атрибутивного наполнения объектов НСИ в Semantic MDM.

Для управления корректностью наполнения атрибутивного контента объектов НСИ Semantic MDM обладает целым рядом специализированных инструментов, позволяющих контролировать качество информации на этапе ее ввода: типизация атрибутов, опции обязательности и уникальности значений атрибутов, ввод данных по маске, ограничительные списки значений атрибутов объектов НСИ.

В процессе управления качеством объектов НСИ, импортируемых в MDM­систему, предполагается реализация следующих действий:

• выявление исходных объектов НСИ в прикладных информационных системах инженерного и экономического контура;
• импорт выявленных объектов НСИ в Semantic MDM на основе маппинга данных;
• автоматический разбор результатов импорта объектов НСИ в Semantic MDM, включая поиск дубликатов;
• экспертный анализ результатов импорта, включая нормализацию и формирование эталонных объектов;
• репликация эталонных позиций из Semantic MDM в прикладные информационные системы.

После выявления во внешних прикладных системах объектов НСИ, которые следует передать в Semantic MDM, необходимо настроить сопоставление (маппинг) атрибутов внешних объектов НСИ с атрибутами эталонных объектов НСИ в Semantic MDM. Для этого предназначен модуль импорта и репликации, который обладает соответствующими инструментальными средствами (рис. 9).

Рис. 9. Маппинг атрибутов внешних объектов НСИ
с атрибутами эталонных объектов НСИ в Semantic MDM

Рис. 10. Приложение автоматизированного разбора данных

Зачастую импортируемые объекты НСИ содержат атрибутивный контент, который некорректно импортировать целиком в одно соответствующее атрибутивное поле объекта в Semantic MDM. В такой ситуации необходимо разложить исходные строки с контентом на несколько частей, каждая из которых затем должна быть передана в отдельный атрибут объекта НСИ. Для решения подобных задач в рамках модуля импорта и репликации данных разработано приложение автоматизированной раскладки данных в атрибуты объекта НСИ Semantic MDM (рис. 10).

Рис. 11. Анализ результатов импорта мастер-данных
в MDM из внешней системы

После загрузки данные подвергаются автоматизированному анализу, в ходе которого выявляются статусы импортированных мастер­данных. Результаты анализа представляются в табличной форме, где каждая строка подсвечивается определенным цветом, идентифицирующим определенный статус позиции (рис. 11). Основными статусами являются:

• позиция не импортирована;
• позиция импортирована в Semantic MDM;
• ошибка импорта в Semantic MDM;
• позиция содержит изменения;
• позиция является дубликатом.

По окончании автоматизированного анализа полученные результаты оценивают профильные эксперты НСИ. Для технического осуществления выявления, идентификации и связывания объектов НСИ используются соответствующие инструменты в Semantic MDM. Для работы с дублями в системе реализован алгоритм нечеткого поиска на основе метода N­грамм, который позволяет осуществлять поиск дублей, назначать выявленные объекты эталонами, дубликатами, аналогами эталонных объектов, удалять дубликаты и т.д. (рис. 12).

Рис. 12. Поиск дубликатов объектов НСИ в Semantic MDM

Рис. 13. Модуль объединения атрибутов

Одним из ключевых вопросов, возникающих в ходе удаления дубликатов, является сохранение их уникальных атрибутов в эталонном объекте НСИ. Специализированный модуль (рис. 13) позволяет присваивать объекту­оригиналу значения атрибутов объекта­дубликата, включая ассоциированные документы и связи объектов­дубликатов.

В конечном счете импортированные мастер­данные попадают в Semantic MDM, а затем с помощью интеграционных модулей передаются в соответствующие прикладные информационные системы. Возможности настройки параметров репликации позволяют использовать как ручной, так и автоматический гибко настраиваемый режим репликации с задаваемой периодичностью обмена данными.

Рис. 14. Модуль управления заявками,
интегрированный с Semantic MDM

Модуль управления заявками пользователей

Эффективность организации управления НСИ на уровне корпораций, холдингов и предприятий зависит не только от уровня экспертов НСИ и технических возможностей инструментов по работе с НСИ, но и от уровня организационной составляющей, предполагающей наличие зрелых и в значительной мере автоматизированных процессов управления НСИ. В связи с этим специалистами компании был реализован отдельный модуль управления заявками.

В Semantic MDM идеологически заложен принцип, декларирующий, что для инициации осуществления любого действия с объектами НСИ, предполагающего внесение изменений, создание или удаление объектов НСИ, а также справочников и классификаторов в MDM­системе, необходимо формировать соответствующие заявки от различных пользователей. Эти заявки должны быть рассмотрены ответственными экспертами, обладающими соответствующими ролями и полномочиями в Semantic MDM. После рассмотрения заявок специалисты могут принимать решения как по одобрению выполнения указанного в заявке действия, так и отказу в исполнении заявки. Только в случае одобрения исполнения заявки ответственные специалисты имеют право осуществить в Semantic MDM требуемые действия.

В модуле управления заявками (рис. 14) доступны следующие типы заявок:

• заявка на добавление позиции;
• заявка на изменение позиции;
• заявка на удаление/блокирование позиции.

Каждой заявке присваивается определенный тип, который устанавливает описание создаваемой позиции, реквизиты, маршрут прохождения заявки (список экспертов, контролирующих заявку), историю действий с заявкой.

В модуле имеются средства оповещения о поступлении новых заявок: всплывающие окна либо электронные почтовые сообщения. Управление заявками осуществляется с помощью команд выполнения различных действий: «отправить»; «передать на согласование»; «запросить уточнение»; «отклонить»; «выполнить» и др.

Для автоматизации работы с заявками в модуле предусмотрены различные настройки:

• назначение исполнителей и диспетчеров на отдельные справочники НСИ;
• создание различных маршрутов согласования заявок с возможностью последовательного и параллельного согласования;
• создание шаблонов заявок на добавление новых позиций в справочники (в шаблоне можно задать набор атрибутов для заполнения, маршрут согласования по умолчанию, перечень справочников, для которых используется маршрут).

Работа с заявками предполагает распределение функций пользователей Semantic MDM по ролям. По умолчанию в модуле управления заявками Semantic MDM реализованы следующие роли:

• инициатор — пользователь, который создает заявки;
• диспетчер — пользователь, который распределяет заявки между исполнителями в случае, когда инициатор не может определить, к какому справочнику новый объект, или когда для справочника существует несколько исполнителей;
• исполнитель — пользователь, который по заявке вносит изменения в справочные данные;
• согласующий — пользователь, с которым необходимо согласовать заявку.

Один и тот же пользователь при необходимости может работать под несколькими ролями.

Заключение

Разработка национальных классификаторов и технологической платформы для их сопровождения является стратегической задачей государственного уровня, носящей инфраструктурный характер, реализация которой позволяет вести кооперацию и техническое перевооружение промышленных предприятий на качественно новом уровне. Организация взаимодействия субподрядчиков, поставка и продвижение комплектующих изделий на отечественном и зарубежном рынках невозможны без формирования единых принципов классификации и унификации описания объектов промышленного производства, включая необходимые программные средства синхронизации данных и автоматизированного подбора нужных компонентов.

В целях реализации стратегии поэтапного и рационального замещения импортного программного обеспечения на российских промышленных предприятиях в качестве платформы построения инженерного программного комплекса PLM предлагается использовать отечественную систему класса MDM (Master Data Management), адаптированную для работы с инженерными данными и обеспечивающую централизованное управление нормативно­справочной информацией, без дублирования этой функции в подсистемах CAD/CAM/CAE/CAPP/PDM отечественного комплекса PLM (рис. 15).

Рис. 15. Целевая архитектура инженерного программного комплекса
на платформе MDM-системы

Отечественная кроссотраслевая, кроссплатформенная MDM-?система должна быть реализована с применением методик обеспечения качества корпоративных мастер­данных на основе национальных и международных стандартов, позволяющих точно установить свойства товаров, работ и услуг, а также обмениваться мастер­данными без искажения их смысла между партнерами по промышленной кооперации.

Бизнес­цели предприятия, внедряющего решения на базе MDM­системы:

• снижение трудоемкости кооперации субподрядчиков за счет стандартизации форматов представления и обмена мастер­данными;
• сокращение расходов на централизованные закупки МТР на основе глобальной идентификации номенклатурных объектов;
• сокращение затрат на формирование консолидированной отчетности (до 50%) за счет унификации описаний информационных объектов;
• снижение трудоемкости разработки и интеграции компонентов инженерного комплекса ПО (до 30%) за счет унификации сервисов по управлению корпоративными мастер­данными. 

САПР и графика 7`2016