Современная информационная система автоматизации деятельности производственных предприятий

В.Н. Брыль

Существенные критерии выбора информационной системы

Информационная система СМАРТ

Функции информационной системы СМАРТ

Существенные критерии выбора информационной системы

Работа современного производства практически невозможна без использования специализированной информационной системы (ИС), обеспечивающей учет всех требуемых ресурсов и затрат и позволяющей контролировать происходящие на производстве процессы. Необходимость информационной системы для автоматизации деятельности производства ни у кого не вызывает сомнения, но в вопросах выбора системы такого единодушия не существует, поскольку каждая из систем обладает как определенными достоинствами, так и рядом недостатков. Проблема выбора усугубляется тем, что руководство предприятия, предполагающее автоматизировать свою деятельность, слабо представляет, что оно получит в результате внедрения той или иной ИС, поэтому, как правило, выбор осуществляется не на основании четких критериев, а из общих соображений или даже в результате случайного стечения обстоятельств.

Выбор ИС может основываться на самых разных критериях, зависящих от множества факторов. Их перечень довольно разнообразен, а значимость определяется особенностями конкретного предприятия. Несмотря на это, можно выделить существенные критерии, являющиеся качественными для оценки ИС. Игнорирование таких критериев или недостаточная оценка их значимости может привести в дальнейшем к большим дополнительным затратам и существенным задержкам во времени. Следует подчеркнуть, что в конечном счете они влияют на совокупную стоимость владения ( Total Cost of Ownership, TCO) ИС, которая включает стоимость не только приобретения ИС, но и ее дальнейшей эксплуатации.

1-й критерий: функциональность ИС

Важнейшим критерием любой ИС является функциональность системы, то есть наличие в ней функций, обеспечивающих решение различных видов задач, необходимых для автоматизации деятельности предприятия.

Существует два вида функциональности:

• универсальная функциональность, мало зависящая от особенностей конкретного производства, — «склады», «договора», «финансы», «кадры» и др.;
• специализированная функциональность, тесно связанная с производством, — «технология», «изделия», «производство», «диспетчирование» и др.

Наличие универсальной функциональности в системе необходимо для решения типовых задач, стоящих перед предприятием. Как правило, в разных ИС различные реализации универсальной функциональности мало чем отличаются друг от друга по предоставляемым возможностям, поскольку требования к решению типовых задач являются общепринятыми и давно формализованы. Если предприятию не подходит универсальное решение типовой задачи, то к ИС предъявляются дополнительные требования — адаптивности и развиваемости.

Наличие в ИС специализированной функциональности, соответствующей специфике производственного предприятия и стоящим перед ним задачам, является обязательным требованием к системе. Такая функциональность хотя и обладает некоторыми общими чертами, свойственными различным типам производства, но имеет существенные отличия и особенности, которые заметно влияют на весь производственный процесс и требуют учета и анализа. Несмотря на адаптивность многих ИС, учет в них специфики конкретного производства может существенно изменить используемые в ИС решения и сильно повлиять на связи с другими подсистемами. В конечном счете адаптация универсальных алгоритмов под особенности конкретного производства может быть сопоставима с реализацией специализированных алгоритмов. В связи с этим наличие специализированных решений для конкретной предметной области (ПО) является необходимым условием для успешного внедрения и дальнейшей эксплуатации системы.

При выборе ИС необходимо также учитывать наличие избыточной функциональности в системе, то есть функциональности, которая не востребована на конкретном предприятии. С одной стороны, ничего плохого в наличие избыточной функциональности нет, а с другой — любая дополнительная функциональность имеет связи внутри системы с другими функциями, которые усложняют интерфейс пользователя и ведут к необходимости внесения в систему дополнительной информации. Сложность разработки многофункциональных систем и большие затраты на нее приводят к тому, что, даже если предприятие приобретает ИС с искусственно ограниченной функциональностью (то есть без избыточной функциональности), оно все равно оплачивает такую функциональность за счет более высокой стоимости остальной функциональности.

2-й критерий: организация единого информационного пространства

Второй важнейший критерий ИС — это принципы организации единого информационного пространства (ЕИП) в системе. Организации ЕИП влияет на все функции и характеристики системы. В конечном счете возможность или невозможность решения тех или иных задач, адаптивность и развиваемость ИС зависят от принципов организации ЕИП.

Организация ЕИП определяется:

• языком представления информации в ИС и его выразительными возможностями: слабые выразительные возможности языка представления информации приводят к потерям разного рода информации из предметной области при описании ее в ЕИП, а также к образованию жестких структур хранения данных, требующих в дальнейшем модификации при изменении требований к задаче;
• средствами представления обобщений и укрупнений: обработка больших объемов разнородной информации невозможна без средств обобщения и укрупнения, позволяющих выполнять массовые операции над большими массивами близкой по смыслу информации, причем должна обеспечиваться возможность динамического формирования таких массивов;
• принципиальной возможностью представления и обработки метаинформации (информации об информации): для решения сложных задач недостаточно иметь только фактическую информацию, необходимо также учитывать метаинформацию, позволяющую значительно более эффективно организовывать управление обработкой массивов конкретной информации;
• средствами отображения в ИС всех существенных взаимосвязей между отдельными компонентами информации: решение многофункциональных задач возможно только при наличии всевозможных связей между компонентами информации, и чем сложнее задача, тем более разносторонними должны быть такие связи;
• средствами поддержки семантики: обработка разнородной информации, составляющей ЕИП, невозможна без формального представления и строгого соблюдения семантических правил, обеспечивающих целостность и непротиворечивость всей информации в системе;
• степенью интеллектуальности средств поиска и анализа информации: одной из основных целей создания ЕИП является необходимость в одновременном анализе различной информации, относящейся к разным функциям системы, при этом, учитывая сложность организации ЕИП и невозможность заранее предугадать и запрограммировать все возможные запросы к системе, потребность в интеллектуальных средствах поиска и обработки информации в ЕИП более чем насущна.

Отсутствие каких-либо из перечисленных компонентов при разработке ЕИП или недостаточная их развитость приводит к существенному усложнению самого ЕИП и всех прикладных алгоритмов. Это, в свою очередь, влечет за собой снижение адаптивности и развиваемости ИС, а также вызывает большие проблемы и затраты при добавлении новой функциональности. Эффективная же организация ЕИП позволяет не только решать насущные задачи, но и со сравнительно небольшими затратами подключать новую функциональность с минимальными изменениями в существующей схеме организации ЕИП.

3-й критерий: адаптивность и развиваемость ИС

Адаптивность системы — это адекватность системы к настройке существующей в ней функциональности в соответствии с требованиями конкретного производства.

Следует различать адаптивность системы и возможность ее конфигурирования. Конфигурирование системы — это задание определенных параметров в системе, обеспечивающих ее работу для различных условий. При этом все возможные варианты конфигурирования заранее задаются в системе, а настройка заключается в выборе одного из них. Адаптивность же системы, в отличие от конфигурирования, позволяет настраивать систему на заранее неизвестные варианты, учитывая различные нюансы, необходимые для решения задачи.

Для обеспечения адаптивности ИС должна быть открытой и иметь специальные механизмы, обеспечивающие простое изменение и расширение описаний используемых в системе объектов, и возможность изменения прикладных алгоритмов.

Как правило, крупные ИС обладают большими возможностями по конфигурированию, но отличаются низкой адаптивностью. Это связано с тем, что в крупных ИС реализован большой объем различной функциональности с множеством связей, которые необходимо менять при адаптации системы. Поэтому разработчики таких систем заранее задают различные варианты решения для того, чтобы своевременно установить все возможные связи в информации.

Развиваемость системы — это возможность включения в нее новой, загодя не известной функциональности (в отличие от адаптивности системы, которая обеспечивает настройку существующей в системе функциональности).

Рис. 1. Новые технологические линии

Добавление новых функций в систему и связывание их с уже имеющейся функциональностью вызывает большие проблемы при построении многофункциональных систем. Это обусловлено необходимостью изменения применяемого представления информации в системе для учета новых данных и их взаимосвязей, а также используемых алгоритмов для того, чтобы они обеспечивали работу с новой информацией. В настоящее время существует много систем с развитой функциональностью, охватывающей решение большого круга задач, но имеющих жесткую структуру, в которой каждая задача имеет свое место, а включение новых задач приводит к изменению самой структуры. Изменение функциональности в таких системах чревато неоправданно большими затратами.

ИС, обладающие высокой адаптивностью и развиваемостью, способны более гибко подстраиваться под различную специфику производства и требуют меньших затрат на сопровождение ИС.

4-й критерий: возможность поэтапного внедрения

Стоимость ИС, обеспечивающих автоматизацию деятельности предприятий, высокая или очень высокая. Конечно, высокая стоимость ИС обусловлена количеством человеко-лет, затраченных на ее создание. Но для конкретного предприятия, которому необходимо автоматизировать свою деятельность, такая цена далеко не всегда является приемлемой. Одним из путей решения этой проблемы является приобретение ИС по частям: сначала покупается минимальная функциональность или отдельный модуль, а затем, в процессе эксплуатации, подключаются новые модули исходя из конкретных потребностей предприятия. Возможность использования ИС с минимальной функциональностью позволяет предприятию оценить ИС на соответствие предъявляемым к ней требованиям.

Резюме

При выборе ИС, хочется того или нет, необходимо вникнуть в ее внутреннюю организацию, соотнести свои требования к ИС с ее реальными возможностями. Оптимальный вариант — попытаться смоделировать типичные ситуации своего производства средствами различных ИС.

Также необходимо учитывать, что затраты на ИС складываются не только из ее стоимости. В  дальнейшем придется постоянно выделять средства на обслуживание и развитие ИС, и эти затраты могут превышать стоимость самой системы.

Информационная система СМАРТ

ОАО «Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники» является одним из передовых предприятий в области производства печатных плат. Летом 2007 года ОАО «НИЦЭВТ» завершило полную модернизацию всех технологических линий, что позволило увеличить производственные мощности предприятия и обеспечило возможность изготовления плат любого уровня сложности с высокой точностью (рис. 1).

Наряду с модернизацией производственного комплекса была начата опытно-конструкторская разработка автоматизированной системы управления производством — СМАРТ. Она ведется сотрудниками ОАО «НИЦЭВТ», имеющими большой опыт в разработке информационных систем, ориентированных на решение сложных информационных задач. Высокий научный потенциал коллектива и существующие наработки в области представления информации позволили выполнять разработку системы управления одновременно с внедрением полученных результатов в производственном комплексе.

ИС СМАРТ — это многофункциональная, адаптивная и развиваемая система, изначально построенная для решения сложных информационных задач. Реализованные в ней принципы позволяют наращивать ее функциональные возможности и обеспечивают простое изменение существующей функциональности под конкретные требования.

Рис. 2. Функциональная схема ИС СМАРТ

Внедрение в производственном комплексе ИС СМАРТ позволяет комплексно автоматизировать весь цикл основных взаимосвязанных задач технической подготовки, производственного планирования и оперативного управления производством. Среди результатов, получаемых при этом предприятием, — сокращение сроков и стоимости подготовки производства, снижение себестоимости и повышение качества продукции, сокращение издержек и увеличение эффективности управления.

Все это достигается благодаря таким характеристикам СМАРТ, как:

• наличие единого информационного пространства, содержащего всю необходимую информацию о различных аспектах деятельности предприятия;
• объединение средствами автоматизированной системы служб технической подготовки, планирования и управления производством в рамках единого, хорошо управляемого процесса;
• повышение информационной обеспеченности руководства и служб предприятия;
• повышение качества контрольных функций;
• использование современных средств автоматизации для решения задач технической подготовки, производственного планирования и оперативного управления;
• снижение количества ошибок, возникающих на всех стадиях технической подготовки и планирования производства.

Успех внедрения информационной системы управления предприятием обусловлен использованием новой технологии обработки и анализа информации, основанной на применении в ИС базы знаний. Среди основных преимуществ, предоставляемых базой знаний (БЗ) перед традиционными технологиями, следующие:

• отображение в БЗ предметной области (ПО) в виде целостной модели ПО — единого информационного пространства, содержащего как фактическую информацию, так и метаинформацию, необходимую для решения задачи;
• наличие языка описания знаний, обеспечивающего семантически корректное построение модели ПО и ее простое расширение при изменении требований к задаче. Высокие выразительные возможности языка описания знаний позволяют адекватно представить в модели сложные сущности, их взаимосвязи и различные нюансы, необходимые для решения задачи;
• полное и адекватное отображение в модели смыслового содержания информации. В Базе знаний дается формализованное определение всех основных понятий в системе, что позволяет делать логические выводы при поиске необходимой информации, обеспечивая ее целостность и непротиворечивость;
• использование уникального механизма запросов, дающего пользователю возможность самостоятельно формировать запросы любой сложности в терминах своей задачи;
• перенос прикладной логики в модель задачи — построение модели ПО существенно упрощает прикладную программу за счет применения декларативного языка описания знаний и высокого уровня абстракции в прикладной программе;
• «браузер» модели ПО — обеспечивает отображение любой информации из модели в виде электронной карточки, обладающей уникальным интерфейсом, который позволяет отобразить информацию независимо от ее содержания и с возможностью редактирования по месту. «Браузер» модели ПО может быть сконфигурирован под любую задачу.

Функции информационной системы СМАРТ

Система управления производством состоит из ряда модулей (рис. 2), обеспечивающих выполнение следующих функций:

• базовые функции — дает возможность выполнять системные и общие, универсальные функции для всей системы управления: обеспечивает работу с иерархическими справочниками объектов и характеристик, интерфейс к системам администрирования, обслуживания модели, архивирования и конфигурирования системы;
• документооборот — позволяет работать с различными типами документов, необходимых для производства. Документ может иметь приложения, ссылки на другие документы и свои фотографии, которые сохраняются в HTML-базе фотографий документов с их кратким описанием. На любой документ могут быть назначены задания для сотрудников и постановка на контроль;
• договора   — один из основных, консолидирующих типов объектов, обеспечивающих взаимо связь различных объектов и событий в системе. В договоре содержится перечень изготавливаемых изделий и выполняемых работ, оплаченные и выставленные счета, структура цены, наряды на изготовление и др. Договор может содержать этапы и находиться в различных состояниях. Поскольку договор может содержать произвольное количество позиций, изготавливаемых в разное время, то для отслеживания конкретных позиций в системе применяются «Заказы» (рис. 3);

Рис. 3. Карточка договора

• документохранилище — в процессе производства используется большое количество различной технической документации, которая может представляться как в бумажном, так и в электронном виде. Данный модуль обеспечивает хранение и каталогизацию электронных и бумажных документов с поддержкой различных версий одного документа. Система осуществляет разграничение доступа и делает возможной коллективную работу с документами;
• изделие   —модуль позволяет создавать, описывать, хранить и обрабатывать состав и структуру выпускаемых изделий. Эта информация применяется как основа для всех дальнейших этапов подготовки производства, планирования и управления. Изделие может относиться к различным типам, иметь сложную структуру, различную геометрическую форму, конструкторскую документацию и т.п. Система позволяет просматривать историю изготовления изделия и использовать ее в случае его повторного изготовления (рис. 4);

Рис. 4. Журнал заказов

Рис. 5. Мониторинг документов

• технология — модуль предназначен для разработки технологических процессов для деталей, узлов и других объектов. Он позволяет задать технологический маршрут, операции, оборудование и переходы, подобрать инструмент и оснастку, рассчитать нормативы и затраты, выпустить необходимые документы;
• диспетчирование —модуль обеспечивает отображение состояния производственных процессов в информационной системе. Для контроля за производственным процессом служат различные методы и средства, предусматривающие ручное и автоматизированное снятие показателей. Для отслеживания изготовления изделий применяются маршрутные карты со штрих-кодом, который считывается в контрольных точках и автоматически информирует систему о выполненных операциях;
• планирование —модуль предназначен для информационной поддержки процессов производственного планирования и оперативного управления. При планировании учитываются загруженность оборудования, его производительность, рассчитываются необходимые запасы материалов. Возможно планирование рисков, возникающих в процессе производства;
• задания — для организации совместной работы сотрудников, а также для отслеживания выполняемых работ используется механизм заданий. Задания можно прикрепить к любому объекту в системе и назначить для выполнения любым сотрудником. При входе сотрудника в систему ему предоставляется постоянно актуализируемый список его текущих работ;
• руководство (мониторинг) —для анализа текущего состояния всех отображаемых в системе процессов применяются соответствующие диалоги-мониторинги, в которых отображаются заданные объекты со всеми взаимосвязями и рассчитанными качественными показателями, причем различные состояния объектов выделяются цветом. Для графического отображения состояния используется MS Excel;
• склады — на производстве применяются три типа складов: склад материалов, промежуточные склады и склады готовой продукции. Модуль «Склад» обеспечивает учет наличия, поступления, выбытия, внутреннего перемещения материалов и готовой продукции в различных единицах измерения. Все склады образуют единую систему, которая позволяет отслеживать реальное состояние на складах и уменьшить производственные запасы;
• финансовый блок — для обработки финансовой информации используется внешняя учетная система — «1С»;
• интернет-интерфейс —модуль обеспечивает интерактивное взаимодействие с заказчиком и позволяет ему подать заявку на изготовление изделий, просмотреть состояние выполнения заказа и оплаты, осуществить обмен информацией и документами, необходимыми для производства. Кроме того, интернет-интерфейс к системе позволяет руководству предприятия удаленно контролировать состояние дел на производстве.

САПР и графика 12`2007