Управление корпоративными мастер-данными в промышленных холдингах и корпорациях на базе Semantic MDM

Андрей Андриченко,
к.т.н., генеральный директор ООО «ЭсДиАй Рисёчь» (дочерняя компания ЗАО «ЭсДиАй Солюшен») — резидент Инновационного центра «Сколково»

Приобретая то или иное средство производства, предприятие получает вместе с материальным объектом массу сопроводительной документации: товарно­транспортную накладную, паспортные данные, инструкцию по эксплуатации, ремонту, транспортировке, утилизации объекта и  др. Эти сведения распределяются по разным прикладным приложениям: учетные системы в контуре ERP, системы САПР, работающие в конструкторско­технологической подготовке производства, и т.д. Каждая из прикладных систем заносит в собственную базу данных (БД) информацию об объекте в том объеме, который ей необходим. Формат представления этой информации, естественно, различный, наименования объектов в отсутствие единых правил описания могут различаться, например: «электродвигатель», «двигатель», «электромотор» и т.д. (рис. 1).

Рис. 1. Дублирование объектов НСИ в БД прикладных информационных систем

В итоге целостный взгляд на объект потерян. Информация о нем разрозненна, продублирована, несинхронизирована, ее качество не гарантируется. В случае внесения изменений в описание объекта процедуру ввода нужно проделать энное количество раз по числу баз данных, регистрирующих этот номенклатурный объект. Процесс сопровождения разрозненных баз данных нормативно­справочной информации (НСИ) повышает стоимость владения программным обеспечением (ПО) на предприятии и не обеспечивает достоверности предоставляемой информации. Возникает необходимость синхронизации баз данных, без которой невозможно построение консолидированной отчетности в условиях непрерывного обмена результатами работ прикладных информационных систем инженерного и экономического контура.

Нормативно­справочная информация (в зарубежной терминологии — мастер­данные, основные данные) — это условно­постоянная информация нетранзакционного характера, которая не претерпевает существенных изменений в процессе повседневной деятельности компании. К данному типу информации относятся классификаторы, справочники, каталоги продукции, нормативно­техническая документация, таблицы нормативов времени для оценки трудоемкости изготовления изделий и т.д.

Передача информации в электронном виде от одной прикладной системы в другую подразумевает, что отправитель и получатель используют одни и те же справочные данные, то есть базы данных НСИ прикладных информационных систем должны быть либо объединены, либо синхронизированы (рис. 2). Данный тезис справедлив как при взаимодействии различных подразделений одного предприятия, так и при кооперации территориально­распределенных структур холдинга.

Рис. 2. Отправитель и получатель должны использовать одни и те же справочные данные

Для решения комплекса задач, связанных с синхронизацией и централизованным управлением корпоративной справочной информацией, существует специализированный класс систем — Master Data Management (MDM), предназначенный для консолидации справочных данных, унификации сервисов по работе с этими данными, стандартизации форматов их представления и обмена.

По определению аналитического агентства Gartner, «MDM — это поддержка глобальной идентификации, связывание и синхронизация информации об объектах в гетерогенных источниках данных через семантическое согласование мастер­данных». Иными словами, MDM — это системный подход к построению единого информационного пространства предприятия на уровне справочных данных, позволяющий реализовать единый корпоративный язык общения информационных систем.

Мировой рынок MDM­систем в 2015 году оценивается в 3,2 млрд долл. Ключевые потребители MDM­систем: концерны, холдинги и корпорации, заинтересованные в централизованном управлении НСИ. По данным агентства Gartner, в 2014 году в 66% организаций, входящих в Fortune 1000, развернуто два и более решения для поддержки MDM­стратегии. Основные решения на рынке MDM: IBM InfoSphere MDM Collaboration Server, SAP NetWeaver MDM, Oracle Product Information Management Data Hub. Ориентировочная стоимость владения таким ПО определяется схемой лицензирования: 10 тыс. записей — 100 тыс. евро.

Существует специфика позиционирования MDM­систем в промышленном сегменте. Наличие на предприятии систем класса CAD/PDM и ERP, реализующих функции ведения НСИ, не означает, что нет необходимости в применении MDM­решения. Архитектура PLM/ERP ориентирована на выполнение конкретных прикладных задач, в рамках которых управление НСИ — вспомогательный сервис, в то время как MDM — это совокупность методик и регламентов ведения корпоративных мастер­данных, а также специализированных процедур по гармонизации, очистке, дедубликации, синхронизации и репликации справочных данных (рис. 3).

Рис. 3. Позиционирование MDM в промышленном сегменте

Область применения MDM шире, чем PLM, ERP и других прикладных систем, работающих в сфере промышленных предприятий, поскольку носит инфраструктурный характер. Перспектива MDM­систем в том, чтобы наряду с приложениями класса СУБД стать общесистемным компонентом ИТ­архитектуры предприятия. В потенциале рынок MDM­систем сопоставим с рынком SQL­серверов.

Компанией SDI Solution разработан первый отечественный программный комплекс класса MDM, адаптированный к условиям промышленного производства. История развития Semantic MDM насчитывает не один десяток лет. Система прошла эволюцию от простого справочника инженерных данных в составе САПР технологических процессов «Автопроект», разработанной в НИАТе в 1991 году, до корпоративной системы управления НСИ предприятия и корпорации. Проект компании SDI Solution в области семантичес­кого управления справочными данными принят ИЦ «Сколково», прошел внешнюю оценку экспертной коллегии направления «Стратегические компьютерные технологии и программное обеспечение» ИЦ «Сколково», признан инновационным и профинансирован.

Функциональное назначение программного комплекса Semantic MDM:

• централизованное управление корпоративными мастер­данными;
• интеграция компонентов комплекса PLM на базе единых, централизованных классификаторов и справочных данных;
• классификация и кодирование материально­технических объектов;
• информационно­поисковая система;
• электронный архив нормативно­технической документации;
• каталогизация продукции.

Semantic MDM устраняет дублирование справочных данных, обеспечивает их централизованное хранение и предоставление НСИ в стандартизованном виде всем заинтересованным пользователям и прикладным приложениям. Система может поставляться как самостоятельное решение — интеллектуальное хранилище мастер­данных и нормативно­технической документации, реализующее функции информационно­поисковой системы, и как поставщик НСИ внешним приложениям: CAD, CAE, PDM, ERP и др. В базе данных системы содержится большое количество наполненных промышленных классификаторов: материалы, сортаменты, стандартные изделия, оборудование, гостированный инструмент, приспособления, таблицы общемашиностроительных укрупненных норм времени на выполнение различных технологических операций и т.д.

Semantic MDM реализует объектную модель НСИ, позволяющую абстрагироваться от способа представления данных в реляционной СУБД. Система может работать с различными SQL­серверами: Oracle, MS SQL Server, FireBird. Средствами конфигурирования модели можно добавлять новые и модифицировать уже существующие справочники и классификаторы, оперируя при этом классами, атрибутами и методами. Доступ к функциям модели реализуется с помощью 700 документированных API­функций, позволяющих производить настройку и интеграцию системы (рис. 4).

Рис. 4. Конфигурируемая объектная модель данных Semantic MDM

Рис. 5. Три уровня реализации проекта Semantic MDM

В отличие от зарубежных аналогов, существует три уровня реализации проекта Semantic MDM в территориально­распределенной структуре промышленного холдинга (рис. 5).

Управляющая компания холдинга

Корпоративная MDM холдинга представляет собой систему связанных территориально­распределенных баз данных, взаимодействующих с головным центром ведения НСИ. Все бизнес­процессы управления мастер­данными в такой структуре подчиняются общему регламенту и обеспечиваются единой программной средой (рис. 6).

Рис. 6. Территориально-распределенная схема управления НСИ в холдинге

Центральная служба ведения НСИ осуществляет разработку эталонной модели корпоративных мастер­данных, позволяющей описывать свойства классифицируемых объектов и семантику их взаимосвязей. Региональные службы ведения НСИ холдинга организуют сопровождение закрепленных за ними классификаторов НСИ, осуществляя в пределах своей компетенции сбор, идентификацию, классификацию и ввод справочных данных.

В задачи головного центра MDM входит:

• разработка бизнес­процессов и унификация регламентов ведения НСИ во всех подразделениях корпорации;
• создание корпоративной базы данных НСИ, поддерживающей механизм репликации;
• разработка эталонных моделей данных НСИ, реализующих контекстное представление мастер­данных;
• глобальная идентификация объектов НСИ с помощью GUID (Globally Unique Identifier);
• унификация описаний объектов (создание тезаурусов — словарей терминов предметной области);
• разработка принципов классификации и кодирования номенклатурных объектов;
• унификация форматов обмена справочными данными на основе международных стандартов.

Каждое из предприятий, подключенное к головной MDM­системе, имеет собственную копию MDM, необходимую выборку справочников из корпоративной БД и возможность обмениваться информацией с центральной базой данных НСИ (рис. 7).

Рис. 7. Автоматическая репликация мастер-данных в холдинговой структуре

Головной центр ведения НСИ с заданной периодичностью реплицирует в локальные MDM­системы актуальные изменения мастер­данных и собирает заявки на ввод новых номенклатурных позиций со всех предприятий. Заявки на изменение объектов НСИ принимаются и обрабатываются экспертами отдела НСИ холдинга.

Территориально­распределенная схема управления НСИ оптимально подходит для организаций со сложной, разветвленной структурой региональных отделений. Она, с одной стороны, позволяет централизованно обслуживать удаленные предприятия: распространять отраслевые стандарты, осуществлять общий контроль качества и полноту данных, с другой стороны, предоставляет предприятиям определенную самостоятельность, позволяющую учитывать местную специфику. Такой подход существенно снижает риск неудачи при глобальном развертывании системы MDM, поскольку каждая локальная система ведения НСИ меньше по масштабу, лучше адаптирована к специфике конкретного производства и может управляться сотрудниками местного центра НСИ.

Ключевые задачи системы MDM в тер­риториально­распределенной структуре — поддержка кооперации предприятий холдинга и снижение затрат на формирование корпоративной отчетности. Благодаря тому что все номенклатурные объекты, представленные в системе Semantic MDM, имеют уникальный идентификатор GUID, управляющая компания холдинга может собирать отчеты о потребляемых предприятиями товарно­материальных ценностях (ТМЦ) и формировать сводные ведомости ТМЦ с целью оптимизации закупочной деятельности.

Проблема создания справочников корпоративного уровня выходит далеко за рамки отдельных предприятий корпорации и должна решаться с учетом отраслевых, государственных и международных стандартов. 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.

Таким образом, централизованная форма управления НСИ в холдинге позволяет снизить издержки на координацию действий участников производственного процесса и повышает эффективность принимаемых управленческих решений. По данным различных аналитических агентств, внедрение системы MDM позволяет:

• сократить затраты на формирование консолидированной отчетности на 50%;
• снизить затраты на создание и сопровождение корпоративных справочных данных за счет их централизации на 50%;
• сократить расходы на централизованные закупки ТМЦ за счет унификации номенклатурных позиций от 5 до 20%.

Предприятие, подразделение холдинга

Каждое из предприятий холдинга имеет точную копию MDM­системы, установленной в управляющей компании, и определенную выборку баз данных, востребованных с учетом местной специфики. Одновременно с корпоративными справочниками в локальной MDM­системе могут находиться наборы данных, применяемые исключительно в пределах конкретного предприятия.

Функция MDM­системы на предприятии состоит в «глобальной идентификации» номенклатурных объектов, информация о которых разнесена по различным прикладным системам (рис. 8). Настройка взаимосвязей объектов происходит в момент синхронизации MDM с базами данных НСИ прикладных систем. Автоматизированная процедура слияния данных идентифицирует совпадение объектов по заданным ключевым полям, относит их к категории дублирующих записей, сохраняя при этом связь с эталонной записью об объекте (рис. 9).

Рис. 8. Глобальная идентификация объектов в среде Semantic MDM

Рис. 9. Процедура синхронизации объектов в среде MDM

Теперь любой информационный объект, где бы он ни находился, имеет связь с уникальным идентификатором (GUID) эталонной записи в БД MDM, по которому определяется эталонное название объекта, принадлежность его к определенной классификационной группе и набор унифицированных атрибутов, определяющих его свойства. Перемещаясь из одного приложения в другое (CAD — CAPP — PDM — ERP) в составе электронных документов, справочные объекты не теряют связи с MDM. Любая прикладная система, оперирующая ими, всегда может обратиться к первоисточнику — Semantic MDM и по уникальному идентификатору GUID извлечь дополнительную информацию об объекте: сопроводительные документы (ГОСТ, инструкции, описания), информацию экономического характера, изображения различных форматов, чертежи, 3D­модели и т.д.

Любое приложение, несущее на предприятие базу данных НСИ, обязано либо синхронизировать свои объекты НСИ с эталонными записями в MDM, либо интегрироваться с MDM­системой при условии отказа от собственных справочных данных.

К преимуществам централизации и унификации корпоративных мастер­данных на предприятии можно отнести:

• снижение затрат на ведение НСИ путем организации единой точки входа для управления справочной информацией, используемой всеми информационными системами предприятия;
• повышение качества и достоверности НСИ за счет унификации справочных данных, устранения дублирования и разработки корпоративных регламентов ведения НСИ;
• снижение трудоемкости интеграции информационных систем за счет устранения перекрестного обмена мастер­данными;
• повышение уровня ответственности и надежность процессов управления справочной информации за счет их централизации.

Конструкторско­технологические подразделения предприятия

Интеграция приложений контура конструкторско­технологической подготовки производства (КТПП) подразумевает сохранение результатов работы в электронном архиве PDM­системы, которая одновременно является местом и сбора, и хранения общих данных (BOM), передаваемых от одного этапа проектирования к другому. Связующим элементом комплекса КТПП является система Semantic MDM, обеспечивающая единство конструкторского и технологического этапов проектирования за счет централизации корпоративных мастер­данных: основных и вспомогательных материалов, сортаментов, стандартных изделий, комплектующих и т.д. (рис. 10).

Рис. 10. Интегрированный конструкторско-технологический комплекс на базе Semantic MDM

Рис. 11. Концепция построения комплекса КТПП на базе Semantic MDM

В рамках комплекса КТПП Semantic MDM унифицирует всю работу по вводу и сопровождению НСИ, консолидирует базы данных, отвечает за их целостность, обеспечивает синхронизацию с объектами НСИ приложений экономического сегмента (рис. 11). Semantic MDM интегрирована с ведущими отечественными и зарубежными CAD/PDM­системами, что позволяет им отказаться от собственных локальных баз данных НСИ в пользу корпоративных:

• Autodesk — Vault, Inventor, AutoCAD;
• Siemens PLM Software — Teamсenter Engineering, NX, Solid Edge;
• PTC — Windchill, Creo;
• Dassault Systemes — SolidWorks;
• Топ Системы — T­FLEX CAD и др.

Комплекс КТПП включает подсистемы, разработанные компанией SDI Solution:

• «Система управления НСИ Semantic MDM»;
• «САПР технологических процессов Timeline»;
• «Система трудового нормирования (СТН)»;
• «Система материального нормирования»;
• «Система расчета режимов резания».

Каждая из этих подсистем имеет отдельную лицензию и может поставляться как самостоятельное приложение. В составе комплекса САПР ТП Timeline проектирует технологические процессы (ТП) для различных видов производств и формирует комплект технологической документации в формате PDF в соответствии с ЕСТД. В отличие от существующих аналогов САПР ТП Timeline:

• позволяет разрабатывать типовые и групповые процессы;
• реализует режим коллективного проектирования технологий;
• формирует более 50 видов технологических карт в формате PDF и позволяет настраивать шаблоны карт;
• реализует интеграцию с корпоративной системой управления справочными данными Semantic MDM и системой трудового нормирования (СТН);
• интегрирована с ведущими отечественными и зарубежными PDM­системами;
• позволяет формировать технологические эскизы в различных CAD­системах: AutoCAD, T­FLEX и др.

Система трудового нормирования определяет трудовые затраты производства изделий на основе общемашиностроительных укрупненных норм времени. Поставщиком исходной информации в СТН является технологический процесс, созданный в САПР ТП Timeline, а первоисточником НСИ — Semantic MDM, в БД которой содержится порядка 4 тыс. таблиц для нормирования основных видов технологических операций. В отличие от существующих аналогов, СТН вместе с рассчитанными нормами времени запоминает историю расчета, что делает эти нормы технически обоснованными.

Роль Semantic MDM в комплексе КТПП не ограничена функцией поставщика корпоративных мастер­данных. Благодаря объектно­ориентированной модели данных, позволяющей хранить знания о правилах совместимости материально­технических объектов (рис. 12), система реализует семантический, «осмысленный» поиск объектов (запатентованный метод), в котором принимают участие как параметры искомого объекта, так и правила его взаимодействия с другими объектами.

Рис. 12. Консолидация данных и знаний в семантической MDM-системе

Так, при поиске режущего инструмента в качестве критериев можно указать не только его характеристики (диаметр, длина сверла и т.д.), но и любой другой взаимосвязанный с ним объект: материал обрабатываемой детали, схему обработки, металлорежущий станок. Список найденных вариантов решения при этом может сократиться на порядок.

Семантический поиск способен обеспечить конкурентное преимущество MDM­системе в областях, связанных с автоматизацией проектной деятельности. 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.

Таким образом, использование решений класса MDM в комплексе КТПП позволяет:

• сократить трудоемкость разработки компонентов комплекса КТПП (до 30%) за счет унификации сервисов по управлению корпоративными мастер­данными;
• повысить уровень автоматизации принятия проектных решений в САПР на основе консолидации знаний о совместимости объектов в семантической MDM­системе;
• снизить трудоемкость интеграции компонентов комплекса КТПП за счет устранения перекрестного обмена мастер­данными между подсистемами;
• снизить трудоемкость ведения корпоративных мастер­данных за счет их централизации.

Заключение

Semantic MDM — это стратегическая инновация в области консолидации справочных данных, унификации сервисов их обработки, консолидации знаний в семантических моделях и стандартизации форматов обмена данными. Semantic MDM — первая отечественная MDM­система, адаптированная к промышленному производству и обладающая следующими преимуществами:

• низкая стоимость одного рабочего места по сравнению с зарубежными аналогами;
• гибкая метамодель корпоративных справочных данных, позволяющая настраивать MDM­систему под конкретные требования заказчика;
• уникальная идентификация, связывание и синхронизация информации об объектах в гетерогенных источниках данных;
• репликация данных в территориально­распределенной структуре;
• ведение электронного архива нормативно­технической документации;
• наличие актуальных баз данных, наполненных промышленным контентом;
• поддержка различных СУБД: Oracle, MS SQL Server, FireBird;
• стандартизация терминов и определений при построении классификаций;
• наличие специализированного интерфейса для работы с инженерными данными;
• прямая интеграция с системами инженерного контура CAD/PDM;
• многокритериальный и семантический поиск объектов;
• множественная классификация и контекстная точка зрения на объекты НСИ;
• обеспечение качества данных: нормализация, очистка данных, поиск дубликатов;
• безопасность доступа, конфиденциальность, разграничение прав доступа пользователей до уровня атрибутов;
• поддержка коллективного режима работы и обмена сообщениями.

Semantic MDM — это кросс­отраслевое решение, позволяющее вести кооперацию и техническое перевооружение промышленных предприятий на качественно новом уровне. Данное решение востребовано везде, где есть большие массивы данных, существуют сложные взаимосвязи объектов и работают процедуры принятия решений, основанные на эмпирических знаниях. Внедрение в промышленности систем класса MDM откроет предприятиям перспективу свободного участия в глобальном обмене информацией. 

САПР и графика 4`2015