Средства производственной автоматизации

Далее будет рассмотрено программное обеспечение, созданное специально в целях производственной автоматизации, начиная от самого низкого, наиболее близкого к реальному процессу производства, уровня, до автоматизации управления в масштабах предприятия.

Системы SCADA

В сегодняшней интерпретации «нижний» класс задач в иерархии управления производством относят к системам типа SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition). Этот тип систем принадлежат классу HMI (Human-Machine Interface), что означает «человеко-машинный интерфейс» в смысле обеспечения двусторонней связи «оператор — технологическое оборудование». Система класса MMI означает, что технический персонал может наблюдать за ходом технологического процесса и оказывать влияние на него, то есть MMI — это средство отображения и представления технологической информации. Системы подобного класса в СССР назывались АСУТП (Автоматизированные системы управления технологическими процессами).

MES (Manufacturing Execution Systems)

MES - группа систем, образовавшаяся между MMI и системами управления производством ERP/MRP II. К системам MES принято относить приложения, выполняющие следующие функции:

 управление ресурсами в рамках технологического процесса;

 планирование и контроль последовательности операций технологического процесса;

· управление качеством продукции;

 хранение исходных материалов и произведенной продукции по технологическим подразделениям;

 техническое обслуживание производственного оборудования;

 интеграция систем ERP и SCADA.

Одна из причин возникновения таких систем — попытка выделить задачи управления производством на уровне технологического подразделения. Это стало возможно только с активным внедрением технологии клиент-сервер: теперь можно использовать общие серверы базы данных и приложений, а клиентские места распределить по цехам и заводоуправлению.

Системы ERP/ MRP II

Системы ERP (Enterprise Resource Planning) ориентированы на предприятие в целом, a MRP (Manufacturing Resource Planning) — на его технологические подразделения. По традиционной отечественной терминологии, это задачи АСУП (Автоматизированные системы управления предприятием). В истории развития этого класса систем можно выделить четыре этапа.

Первый этап.

Начало практической реализации технологической базы информационных систем управления (ИСУ) стало возможным только с появлением компьютеров третьего поколения с такими базовыми элементами, как средства хранения информации большого объема с "прямым доступом" и средства интерактивного доступа к хранимой информации. Все это появилось в конце 60-х - начале 70-х гг., и связано было прежде всего с выходом на рынок системы IBM/360 и монитора CICS. В ИСУ первого поколения практически все программное обеспечение было создано на самих предприятиях. Программы были приспособлены к конкретном}' предприятию, либо к узкому кругу родственных компаний и требовали поддержки силами высококлассных программистов.

Второй этап.

Дальнейшая эволюция ИСУ была связана прежде всего с совершенствованием инструмента, обеспечивающего уменьшение трудозатрат на создание и сопровождение ИСУ путем углубления специализации, стандартизации и кооперации, а также с появлением новых средств хранения, переработки и передачи информации. Все это сопровождалось существенным расширением функциональных возможностей ИСУ.

В конце 70-х/начале 80-х гг. появились фирмы, специализирующиеся на разработке и внедрении ИСУ. К этому времени базовой моделью для ИСУ стало направление MRP (Material Resource Planning) - планирование материальных ресурсов. Следующим шагом стал стандарт MRP II, который, в отличие от предшествующей концепции MRP, включает также и планирование производственных мощностей. Основа концепции MPR заключается в следующих принципах:

 производственная деятельность описывается как поток взаимосвязанных заказов, при выполнении которых учитываются ограничения ресурсов;

 заказы снабжения и производства формируются на основе заказов реализации и производственных графиков;

 полная инвентаризация всех видов ресурсов предприятия в "едином информационном пространстве";

 все виды регистрации хозяйственных операций максимально приближены к местам их возникновения и используют общую базу данных;

 базовые понятия обобщены и типизированы для любого предприятия (рабочие центры, запасы, центры затрат, маршруты, операции, планирование мощностей и т.п.);

 использование типовой методологии согласования планов и отчетов разных уровней от предприятия и до участков производства/агрегатов.

В последующие годы обновление концепции осуществлялось по пути расширения функциональных возможностей, соответствующих растущим потребностям предприятий по обслуживанию клиентов. С накоплением опыта моделирования производственных и непроизводственных операций эти понятия постоянно уточняются, постепенно охватывая все больше функций.

Задачей информационных систем класса MRP II является оптимальное формирование потока материалов (сырья), полуфабрикатов (в том числе находящихся в производстве) и готовых изделий. Система класса MRP II -имеет целью интеграцию всех основных процессов, реализуемых предприятием, таких как снабжение, запасы, производство, сбыт, планирование, контроль за выполнением плана, затраты, финансы, основные средства и т.д.

Каждый производитель систем класса MRP использовал в основном собственные средства поддержки базы данных и собственные средства разработки приложений. Впоследствии некоторые начали использовать и появившиеся коммерческие иерархические и сетевые СУБД.

Третий этап.

В конце 80-х гг. начали появляться производители нового поколения MRP систем. Новые поставщики MRP/ERP систем начали использовать появившиеся на рынке коммерческие реляционные СУБД и ориентированные на SQL средства разработки. Это позволяло новым поставщикам, с одной стороны, не тратить ресурсы на собственные инструментальные средства, а с другой, оперативно отслеживать и использовать новейшие достижения ИТ. Пользователям при внедрении новых систем не требовалось дополнительно изучать новые инструментальные средства, отличные от стандартно поставляемых на рынок.

По мере внедрения систем MRP/ERP появилась возможность пересмотреть традиционные подходы к учету затрат и планированию, которые были основаны на "ручной " информационной технологии. Например, в подсистеме типа "Главный Планировщик" начали использовать "проигрывание" нескольких вариантов плана по сценарию "что-если", а в подсистеме учета затрат началось применение новых возможностей так называемого АВС метода (Activity Based Costing).

Четвертый этап.

К четвертому поколению ИСУ можно отнести системы, для которых характерно:

 активное использование типовых процедур и функций, выполняемых на уровне СУБД;

 использование средств CASE для поддержки "электронного проекта" на всех этапах жизненного цикла ERP системы;

 применение стандартных средств графического пользовательского интерфейса (в том числе и Web);

 выделение в подсистемы аналитических средств поддержки принятия решений и средств поддержки реинжиниринга (BPR) в процессе эксплуатации.

Последнее поколение ИСУ еще больше связано со "специализацией и кооперацией" и основано на использовании объектно-ориентированного подхода для описания производственного процесса.

Системы САПР

Отдельная группа ПО - системы САПР. Современные технологии САПР для предприятий представлены системами CAD/CAM/CAE (Computer Aided Design, Manufacturing, Engineering). Эти системы позволяют обойтись без «бумажной» документации, осуществляя прямую связь между процессами разработки изделия и его производства, что позволяет повысить качество продукции и сократить период разработки. САПР не входит непосредственно в систему управления производством, но является важным компонентом компьютерного интегрированного производства (КИП) и играет существенную роль в проектировании и подготовки производства, а на дальнейших этапах жизненного цикла (ЖЦ) изделия - в качестве элемента системы электронного документооборота.

Системы управления производственной информацией

Системы PDM возникли на стыке ПО класса MRP/ERP и CAD. Их функция -обеспечение поддержки всего жизненного цикла продукции от разработки (CAE/CAD) до маркетинга. Одни PDM-системы представляют собой самостоятельные программные продукты, другие реализованы в виде модулей в рамках созданных ранее ERP-систем. Системы PDM, находясь между условными входами и выходами корпорации, аккумулируют все циркулирующие внутри компании данные по продукции, осуществляют планирование процессов и пошаговый контроль. В отличие от баз данных, они интегрируют информацию любых форматов и типов, поступающую от различных источников, предоставляя ее пользователям уже в структурированном виде, причем структуризация привязана к особенностям современного промышленного производства.

Основные функциональные возможности систем PDM:

 организация хранения данных и управление документами;

 управление потоком работ и процессами, управление структурой продукта, автоматизация генерации выборок и отчетов.

Управление хранением данных и документами

В PDM-системах реализованы следующие функции организации хранения данных и управления документами: возможности электронных хранилищ данных, управление уровнями версий, контроль авторизации для защиты доступа к информации. В лидирующих разработках модуль управления хранением включает в себя также интегрированную систему электронной почты, распределенное по сети хранение данных и управление файлами, контроль защиты/доступа, резервирование/восстановление, генерацию сообщений и возможности архивирования. Функции управления хранением позволяют определять различные ревизии частей/элементов данных и отношения между частями и элементами (или документами), которые определяют эти части. Пользователь может легко и быстро создавать новые типы объектов, которые наследуют атрибуты и связанные с ними действия или процессы объектов-родителей. В области управления хранением документами интерес представляет также возможность хранения как текстовых, так и графических документов, с поддержкой множества функций поиска.

Управление потоками заданий и процессами

Поставщики продуктов PDM стремятся предоставить возможности управления потоками заданий и процессами в виде стандартных функциональных модулей. Все большее значение уделяется графике как средству определения и управления потоками и процессами. Определение процесса изменений - это важная часть управления изменениями. Сюда относится определение упорядоченных этапов процесса, правила, связываемые с этими этапами и правила для подтверждения каждого этапа.

Управление структурой продукта

При решении задач управления структурой продукта используется наглядный подход к отображению сложного изделия в виде иерархического дерева отношений типа "деталь-сборка-агрегат-изделие"; При таком подходе корень дерева структуры - это собственно имя изделия, а концевые листья -конкретные детали, составляющие это изделие. Компонентное наполнение подобной структуры может быть различным и разнотипным - текстовый файл, графическое изображение, файл базы данных и т.д.