Схемы реализаций интегрированных информационных систем

На предприятии существует три типовые варианта построения систем:

· иерархический вариант (рис.8) характеризуется тем, что выбранные технологические данные или realtime-данные поднимаются с уровня технологических систем на интеграционный уровень. Далее часть realtime-данных и выбранные product- и maintenance-данные поднимаются на уровень бизнес-приложений. Аналогичным образом через интеграционный уровень должны осуществляться управляющие воздействия на технологические приложения со стороны бизнес-уровня;

· централизованный вариант ориентирован на постоянное сохранение всей технологической информации на интеграционном уровне: приложения верхнего (бизнес-уровня) и нижнего (технологического уровня) при необходимости обращаются к данным, хранящимся в инфраструктуре интеграционных систем, при этом, не обязательно сохраняя обработанную информацию на своем уровне. Соответствующее приложение, например, бизнес-уровня по известному алгоритму всегда может получить результат, запросив данные с интеграционного уровня. По конфигурации централизованная система аналогична иерархической, но направления информационных потоков и потоков управления отличаются;

Рисунок 8 – Иерархический вариант

 

· диспетчерский вариант (рис. 9) предполагает, что интеграционные приложения распределены по цехам. Например, в каждом цехе имеется своя БДРВ, клиентское или серверное SCADA-приложение, которое является приложением главного диспетчера, но распределенным по цехам. MES-решение включает один сервер базы данных и клиентские приложения, реализованные в цехах.

Рисунок 9 – Диспетчерский вариант

 

В представленном курсовом проекте информационная система носит смешанный характер.

ERP -системы

ERP (Enterprise Resource Planning) - планирование ресурсов предприятия, называемая иногда также планированием ресурсов в масштабе предприятия (Enterprise-wide Resource Planning). В основе ERP лежит принцип создания единого хранилища данных (репозитария), содержащего всю деловую информацию, накопленную организацией в процессе ведения бизнеса, в частности финансовую информацию, данные, связанные с производством, управлением персоналом, и любые другие данные. Наличие репозитария избавляет от необходимости передавать данные от приложения к приложению. Кроме того, любая часть информации, которой располагает данная организация, становится одновременно доступной для всех работников, обладающих соответствующими полномочиями.

Концепция ERP нашла широкое применение, поскольку планирование ресурсов позволяло сократить время выпуска продукции, снизить уровень товарно-материальных запасов, а также улучшить обратную связь с потребителем при одновременном сокращении административного аппарата. Стандарт ERP позволил объединить все ресурсы предприятия и повысить эффективность управления ими.

Основное отличие ERP-систем среднего уровня от ERP-систем для крупных предприятий состоит в ограниченности решаемых задач и относительной простоте используемых технологий.

Этап выбора системы управлением предприятия является одним из самых важных, и руководство предприятия должно быть крайне заинтересовано в выборе правильного решения. Любой проект в области автоматизации должен рассматриваться предприятием как стратегическое вложение средств, которое должно окупиться за счет усовершенствования управленческих процессов, повышения эффективности производства, сокращения издержек, и ставиться на один уровень с приобретением, например, новой производственной линии или строительством цеха.

В первую очередь руководство предприятия должно определить требования, предъявляемые к системе (в частности, какие функциональные области и какие типы производства она должна охватывать, какую техническую платформу использовать, какие производить документы), и составить документ "Требования к компьютерной системе". Этот документ предназначен, прежде всего, для самого предприятия, так как в нем описаны все характеристики новой системы и содержатся критерии для сравнения разных систем управления предприятием по заранее определенным параметрам: на его основании осуществляется выбор ERP-системы.

С развитием систем электронной торговли (e-commerce) и попытками встроить ERP-системы в управление производством возникла необходимость взаимодействия цеховой и административной информационной структуры. Являясь важнейшим компонентом общей интеграции предприятия, это взаимодействие быстро становится необходимой вехой на пути повышения его эффективности и гибкости. При этом наилучшим способом такой интеграции является методология снизу вверх от цехового уровня до уровня руководства.

Внедрение систем планирования бизнес-ресурсов предприятия (ERP-систем) в системы управления производством привело к необходимости взаимодействия цеховой и административной информационной структуры.

Реальной основой эффективности работы производственного участка является информация, поступающая снизу вверх в реальном времени (т.е. оперативная технологическая информация). Это утверждение опирается на следующие предположения:

- оперативная технологическая информация попадает в нужные руки в нужном контексте;

- оперативная информация передается также и в административные системы, так что снабженцы могут получать истинные цифры запасов материалов и загрузки оборудования;

- потребители имеют возможность получать все необходимые сведения об исполнении их заказов;

- руководство завода может быть уверено, что получает истинную информацию о длительностях циклов производства, издержках, загрузке рабочей силы и оборудования;

- главные бухгалтеры могут получать сведения о выпуске продукции и обороте капитала на основе фактических событий.

Оперативную информацию, отражающую реально происходящие технологические события получают операторы станков и оборудования. Если связать операторов между собой, то потоки информации, поступающей в реальном времени, будут пронизывать все предприятие. Подключение к ним администрации обеспечит поступление оперативных данных в бизнес-системы и системы планирования бизнес-ресурсов. Доступ из ERP-систем к оперативным данным приведёт к улучшению показателей, связанных с эффективностью производства.

 

Предлагается внедрить ERP-систему типа SAP R/3.

 

LIMS – система

 

Не секрет, что для большинства отраслей промышленности процесс производства в значительной степени зависит от работы технической или испытательной лаборатории. Например, в непрерывных производствах, где технологические процессы постоянно контролируются и корректируются со стороны центральной заводской лаборатории. Ежедневно в ней проводятся сотни и даже тысячи различных анализов с учётом множества технических и регламентирующих документов. Это огромный рутинный и ответственный труд, который чрезвычайно нуждается в автоматизации.

Решать задачи автоматизации деятельности лаборатории призваны LIMS -Laboratory Information Management System - Система Управления Лабораторной Информацией. Современные LIMS - это информационная технология, предназначенная для получения достоверной информации по результатам испытаний и позволяющая оптимизировать все аспекты управления деятельностью лаборатории.

А если проще, то это специализированные программные средства, имеющие средства автоматизации всего, что делается в лаборатории и вокруг неё, начиная от планирования испытаний и управления жизненным циклом образцов и заканчивая работой со штрих-кодами и авторизацией электронной подписи пользователя.

В современной рыночной экономике огромное внимание уделяется проблемам качества. Это обусловлено наличием конкурентной среды. Между качеством и эффективностью производства существует прямая связь. Повышение качества способствует повышению эффективности производства, приводя к снижению затрат и увеличению доли рынка для данного предприятия.

Требования к качеству на международном уровне определены стандартами ISO серии 9000. Стандарты ISO 9000 установили единый, признанный в мире подход к договорным условиям по оценке систем качества и одновременно регламентировали отношения между производителями и потребителями продукции. Внедрение их способствует повышению конкурентоспособности предприятий (особенно за рубежом).

Важнейшей составляющей всей системы качества является качество продукции, которое определяется экспериментальным путем в технических лабораториях (отделах технического контроля).

Лаборатория, с одной стороны, должна получить информацию о ходе технологического процесса, с другой - предоставить информацию о том, что требования, предъявляемые к продукции, выполнены в полном объеме, и продукция соответствует зафиксированным нормам. Возрастает и интенсифицируется поток информации, растут требования к квалификации персонала, аналитическому оборудованию, качеству поступающего сырья, остро стоит вопрос о качестве самих испытаний.

Удовлетворить все требования, выдвигаемые системой контроля качества в лабораториях, невозможно без автоматизации лабораторий, и LIMS является той системой, которая может сделать это.

Лабораторно-Информационные Системы качественно меняют облик любой лаборатории, описывая все этапы управления анализами и работой с образцами, начиная с момента появления их в лаборатории и заканчивая проведением анализов и получением результатов.

Итак, большинство LIMS-продуктов позволяют лаборатории:

• регистрировать запросы на работы;

• получать и записывать аналитические данные;

• отслеживать и сообщать о невыполненных заказах по образцам/методам;

• планировать работы;

• отслеживать качество всех аналитических работ;

• утверждать аналитические данные для клиентского выпуска;

• печатать аналитические таблицы;

• печатать и записывать аналитические отчёты и счета;

• защищать доступ к любым данным;

• отслеживать и локализовать записи для образцов;

• отслеживать и сообщать о любых проверках качества в лаборатории;

• выполнять управление лабораторией с точки зрения производственной и финансовой статистики и клиентской информации (имена, адреса, торговые представители и т.д.).

Использование лабораторно-информационных систем компании в качестве инструмента для управления качеством продукции приводит к повышению эффективности бизнеса за счет:

• создания системы управления качеством продукции, удовлетворяющей требованиям международных (ISO 9001:2000, GLP, GALP, GMP) и внутренних (ГОСТ Р ИСО серии 5725 - 2002, ГОСТ Р ИСО 9001-2001, ГОСТ 24297-87) стандартов и требований, поддержание ее на современном уровне;

• улучшения ключевых показателей качества товарной продукции;

• сокращения затрат на управление несоответствующей продукцией;

• предоставления потребителю достоверной информации о том, что требования, предъявляемые к качеству продукции, выполняются в полном объеме;

• интеграции информационной базы системы управления качеством продукции в автоматизированные системы управления предприятием (MES, ERP).

Задачи, связанные с проблемой качества, могут решаться на разных уровнях. С одной стороны, это LIMS, перекрывающие весь спектр требований, предъявляемых к ним со стороны лабораторий. С другой стороны, это средства ERP-уровня, в реальном времени управляющие производственно-хозяйственной деятельностью предприятия в целом. На этом уровне принятие эффективных управленческих решений требует анализа информации о качественных характеристиках сырья, полупродуктов и конечной продукции.

Такая информация важна и для управления закупками, и для планирования и поддержки производства, и для поставок. Таким образом, если не сама лаборатория, то, по крайней мере, результаты её деятельности представляют большой интерес для ERP-систем. Вообще говоря, ERP-системы не берут на себя задачи по управлению лабораториями. Задача этих систем – управление финансами, кадрами, поставками, отгрузками и т.п. Но без информации по качеству, поступающей из лабораторных подразделений, на ERP-уровне обойтись трудно.

Если LIMS функционирует автономно, то это означает, что ввод и вывод указанной выше информации осуществляется вручную. Там, где на долю лаборатории выпадает большая функциональная нагрузка, такое положение дел не может устраивать. И в этом случае всегда встаёт вопрос об интеграции.

С другой стороны, и деятельность лаборатории не обходится без поступающей с верхних уровней информации. Действительно, графики и объём лабораторных испытаний прямо зависят от планируемого выпуска продукции и других процессов, связанных с общим управлением производством и происходящих на ERP-уровне.

РАЗРАБОТКА СЕТИ

Топология сети

Современная система управления предприятия не мыслима без создания единой сети. Главная цель, которая преследуется при соединении компьютеров в единую сеть - это возможность использования ресурсов каждого компьютера всеми пользователями сети. Для того чтобы реализовать эту возможность, компьютеры, подсоединенные к сети, должны иметь необходимые для этого средства взаимодействия с другими компьютерами сети.

Различают три наиболее распространенные топологии - с общей шинной, кольцевая и звездообразная.

Интегрированная сеть управления ОАО «RONEe`S» имеет конфигурацию типа «звезда».

Сети со звездообразной топологией поддерживают технологию Ethernet, что позволяет увеличить пропускную способность сети в десятки и даже сотни раз (разумеется, при использовании соответствующих сетевых адаптеров и кабелей). Ethernet - это самый распространенный на сегодняшний день стандарт локальных сетей. Общее количество сетей, использующих в настоящее время Ethernet, оценивается в 5 миллионов, а количество компьютеров, работающих с установленными сетевыми адаптерами Ethernet - в 50 миллионов.

Для построения сети со звездообразной архитектурой в центре сети необходимо поместить маршрутизатор. Его основная функция - обеспечение связи между подсетями и передача данных по оптимальным маршрутам.

В каждой из подсетей, образующих сеть, все компьютеры не связываются непосредственно друг с другом, а присоединяются к концентратору. Такая структура надежнее, поскольку в случае выхода из строя одной из рабочих станций предприятия, все остальные сохраняют работоспособность.

 

Линии связи

Вычислительные сети предприятий в нашей стране развиваются все более быстрыми темпами. Поэтому обычно перед компанией со временем встают две основные проблемы: модернизация существующей сети в сторону увеличения мощности всех ее компонент и реорганизация обработки информации. Кроме того, потребность в передаче данных с высокой скоростью и без потери качества выходит на первый план. Решение этой проблемы требует, помимо закупки активного сетевого оборудования, организацию линий связи.

Линией связи в общем случае называется среда, используемая для передачи сигналов от передатчика к приемнику.

При построении сетей применяются линии связи, использующие различную физическую среду: телефонные и телеграфные провода, подвешенные в воздухе, медные коаксиальные кабели, медные витые пары, волоконно-оптические кабели, радиоволны. При выборе того или иного типа линий связи разработчики прежде всего учитывают их технические характеристики, стоимость, а также простоту монтажа. Сегодня наиболее перспективными являются волоконно-оптические кабели, но они являются самыми дорогостоящими. На них строятся как магистрали крупных территориальных и городских сетей, так и высокоскоростные линии связи локальных сетей. Популярной средой является также витая пара, которая характеризуется отличным отношением качество/стоимость.

В зависимости от среды передачи данных линии связи разделяются на (рис. 10):

- проводные (воздушные);

- кабельные (медные и волоконно-оптические);

- радиоканалы наземной и спутниковой связи.

Проводные (воздушные) линии связипредставляют собой провода без каких-либо изолирующих или экранирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе. По таким линиям связи традиционно передаются телефонные или телеграфные сигналы, но при отсутствии других возможностей эти линии используются и для передачи компьютерных данных. Скоростные качества и помехозащищенность этих линий оставляют желать много лучшего. Сегодня проводные линии связи быстро вытесняются кабельными.

Кабельные линииимеют достаточно сложную конструкцию. Кабель состоит из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции: электрической, электромагнитной, механической, а также, возможно, климатической. Кроме того, кабель может быть оснащен разъемами, позволяющими быстро выполнять присоединение к нему различного оборудования. В компьютерных (и телекоммуникационных) сетях применяются три основных типа кабеля: кабели на основе скрученных пар медных проводов, коаксиальные кабели с медной жилой, а также волоконно-оптические кабели (первые два типа кабелей называют также медными кабелями).

 

Рисунок 10 – Типы линий связи

 

В зависимости от условий прокладки и эксплуатации кабели делятся на внутренние кабели (кабели зданий) и внешние кабели, которые, в свою очередь, подразделяются на подземные, подводные и кабели воздушной проводки. Скрученная пара проводов называется витой парой. Скручивание проводов снижает влияние внешних и взаимных помех на полезные сигналы, передаваемые по кабелю.

Коаксиальный кабельпредставляет собой медный проводник, покрытый диэлектриком и окруженный свитой из тонких медных проводников экранирующей защитной оплеткой. Коаксиальные кабели для телекоммуникаций делятся на две группы:

- «толстые» коаксиалы;

 - «тонкие» коаксиалы.

Толстый коаксиальный кабель имеет наружный диаметр 12,5 мм и достаточно толстый проводник (2,17 мм), обеспечивающий хорошие электрические и механические характеристики. Скорость передачи данных по толстому коаксиальному кабелю достаточно высокая (до 50 Мбит/с), но, учитывая определенное неудобство работы с ним и его значительную стоимость, рекомендовать его для использования в сетях передачи данных можно далеко не всегда. Тонкий коаксиальный кабель имеет наружный диаметр 5-6 мм, он дешевле и удобнее в работе, но тонкий проводник в нем (0,9 мм) обусловливает худшие электрические (передает сигнал с допустимым затуханием на меньшее расстояние) и механические характеристики. Рекомендуемые скорости передачи данных по «тонкому» коаксиалу не превышают 10 Мбит/с.

Наиболее дорогими являются оптопроводники, называемые также стекловолоконным кабелем. Скорость распространения информации по ним достигает нескольких гигабит в секунду. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются там, где возникают электромагнитные поля помех или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей. Они обладают противоподслушивающими свойствами, так как техника ответвлений в оптоволоконных кабелях очень сложна. Оптопроводники объединяются в ЛВС с помощью звездообразного соединения.

Радиоканалы наземной и спутниковой связи образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн. Существует большое разнообразие типов радиоканалов, отличающихся как используемым частотным диапазоном, так и дальностью канала. Диапазоны коротких, средних и длинных волн (КВ, СВ и ДВ), называемые также диапазонами амплитудной модуляции (Amplitude Modulation, AM) по типу используемого в них метода модуляции сигнала, обеспечивают дальнюю связь, но при невысокой скорости передачи данных. Более скоростными являются каналы, работающие на диапазонах ультракоротких волн (УКВ), для которых характерна частотная модуляция (Frequency Modulation, FМ), а также диапазонах сверхвысоких частот (СВЧ, или microwaves). В диапазоне СВЧ (свыше 4 ГГц) сигналы уже не отражаются ионосферой Земли, и для устойчивой связи требуется наличие прямой видимости между передатчиком и приемником. Поэтому такие частоты используют либо спутниковые каналы, либо радиорелейные каналы, где это условие выполняется.

Bluetooth - это технология передачи данных по радиоканалам на короткие расстояния, позволяющая осуществлять связь беспроводных телефонов, компьютером и различной периферии даже в тех случаях, когда нарушается требование прямой видимости.

Первоначально Bluetoothрассматривалась исключительно как альтернатива инфракрасным соединениям между различными портативными устройствами. Но сейчас специалисты предсказывают уже два направления широкого использования Bluetooth. Первое - это домашние сети, включающие в себя различную электронную технику, в частности компьютеры, телевизоры и т. п. Второе, гораздо более важное, направление - локальные сети офисов небольших фирм, где стандарт Bluetooth позиционируется как замена традиционных проводных технологий.

Недостатком Bluetooth является сравнительно низкая скорость передачи данных - она не превышает 720 Кбит/с, поэтому эта технология не способна обеспечить передачу видеосигнала.

Телефонные линии связи являются наиболее разветвленными и широко используемыми. По ним осуществляется передача звуковых (тональных) и факсимильных сообщений, они являются основой построения информационно-справочных систем, систем электронной почты и вычислительных сетей. По телефонным линиям могут быть организованы и аналоговые, и цифровые каналы передачи информации./4/

При разработке сети для ОАО «RONEe`S» используются в качестве линии связи витая пара. В настоящее время это самая популярная среда, которая характеризуется отличным отношением качества к стоимости, а также простотой монтажа.