Модель интегрированного управления производством

АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ

ЖИЗНЕННЫМ ЦИКЛОМ ПРОДУКЦИИ  

ВВЕДЕНИЕ

Развитие современной мировой экономики характеризуется усилени­ем конкуренции на мировых рынках и ставит перед производством в каче­стве основной задачи экономию ресурсов (материальных, интеллектуаль­ных, информационных и временных), привлекаемых для реализации кон­кретного проекта или программы на всех стадиях жизненного цикла изде­лий - от разработки и производства до модернизации и утилизации.

Особую роль в решении этой группы проблем сыграли и продолжа­ют играть информационные технологии, развитие которых теперь уже можно охарактеризовать следующей динамикой:

- 1960 годы - автоматизация выполнения простейших функций;

- 1970 годы - интеллектуальная направленность информационных технологий, развитие информационного моделирования, прогнозирования и управления;

- 1980 годы - расширение областей применения информационных технологий, создание локальных сетей и электронных баз данных. Привле­чение к использованию информационных технологий руководителей всех уровней управления;

- 1990 годы - стремление к объединению информационных ресурсов и кооперации при создании информационных технологий; совместное ис­пользование информации; создание виртуальных предприятий.

Таким образом, автоматизация технологических процессов и произ­водств, основанная на информационных технологиях, является одним из главных средств подъема промышленного производства, создания конку­рентоспособных изделий, продвижения продукции на рынок.

Глобальные процессы информатизации и компьютеризации открыли широкие возможности для повышения эффективности промышленного про­изводства на базе параллельного проектирования, широкомасштабной коопе­рации и рациональной специализации, унификации и стандартизации про­ектной, производственной и эксплуатационной документации. Эти возмож­ности нашли свое выражение в развивающейся совокупности методов и средств, получивших название CALS-технологий и представленных в серии международных стандартов STEP, P LIB, MANDATE, EDIFACT и др.

Аббревиатура CALS в ходе своего развития имела целый ряд интер­претаций:

- Computer-Aided Acquisition and Logistics Support - компьютеризи­рованная поддержка логистических систем - 1980 г.;

- Computer-Aided Acquisition and Support - компьютеризированные поставки и поддержка - 1988 г.;

- Computer-Aided Acquisition and Lifecycle Support - поддержка не­прерывных поставок и жизненного цикла - 1993 г.;

- Commerce At Light Speed - Бизнес в высоком темпе - 1998 г.

Использование CALS-технологий позволяет:

- создать информацию один раз и использовать ее всеми членами виртуального предприятия много раз, на всех стадиях жизненного цикла - от выработки концепции до утилизации;

- получить хорошую отдачу, обрести более широкие международные связи, повысить конкурентоспособность и эффективность производства товаров и услуг.

Развитие CALS-технологий должно привести к появлению так назы­ваемых виртуальных производств, при которых процесс создания специ­фикаций с информацией для программно управляемого технологического оборудования, достаточной для изготовления изделия, может быть распре­делен во времени и пространстве между многими организационно авто­номными проектными студиями. Среди несомненных достижений CALS- технологии следует отметить легкость распространения передовых про­ектных решений, возможность многократного воспроизведения частей проекта в новых разработках и др.

Построение открытых распределенных автоматизированных систем для проектирования и управления в промышленности составляет основу современной CALS-технологии. Главная проблема их построения - обес­печение единообразного описания и интерпретации данных, независимо от места и времени их получения в общей системе, имеющей масштабы вплоть до глобальных. Структура проектной, технологической и эксплуа­тационной документации, языки ее представления должны быть стандар­тизированными. Тогда становится реальной успешная работа над общим проектом разных коллективов, разделенных во времени и пространстве и использующих разные системы.

В учебном пособии рассматриваются основные аспекты использова­ния этих систем для структурирования и моделирования данных об изде­лиях и процессах, создания и сопровождения документации, необходимой для поддержки всех этапов жизненного цикла изделий, а также обеспече­ния эффективного управления и обмена данными между всеми участника­ми этого цикла.

1. ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ ИЗДЕЛИЙ И ПРОБЛЕМАТИКА
ЕГО ИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДДЕРЖКИ

1.1. Немного истории

Идея CALS родилась в оборонном секторе США и была названа CALS- стратегия Министерства обороны США. В 1984 г. оно осознало, что компью­терная технология, поддерживающая распределенные данные и обмен ин­формацией, является важной стратегией и для промышленности. Она должна помочь осуществлять все более сложные государственные закупки и позво­лит оснастить армию более надежным вооружением. Министерство рассчи­тывало также снизить время на разработку сложных вооружений и ограни­чить стоимость поддержки изделия в эксплуатации, которая может длиться 30-40 и более лет. При этом затраты на эксплуатацию могут намного пре­восходить затраты на закупку изделия.

Формально программа CALS в США началась в 1988 г. Она предпо­лагает, что обмен технической информацией между государственными службами, поставщиками и субподрядчиками будет осуществляться элек­тронным способом на всем протяжении жизненного цикла изделий.

В Великобритании эта инициатива также началась в министерстве обо­роны, которое в 1990 г. разработало свою собственную стратегию примене­ния CALS, названную CIRPLS (Компьютерная интеграция требований, заку­пок и логистической поддержки). Была сформирована Регламентная группа, которая занялась вопросами обработки данных, стандартами, IPR (правами интеллектуальной собственности) и безопасностью, управлением данными, заключением электронных контрактов, потоками электронной информации, изменениями в составе персонала и процессах - всем, что необходимо для получения преимуществ от повой технологии. С тех пор многое удалось сде­лать. Поскольку основная концепция не имеет чисто военной специфики, этот подход распространился и на промышленность: он стал применяться при производстве и товаров широкого потребления, и самолетов, и на хими­ческих предприятиях, и в компаниях по строительству дорог. Не все называ­ют это CALS, но все могут пользоваться преимуществами этого подхода.

CALS интернационален и применим как в частном, так и в государст­венном секторе. Многие мелкие компании часто перестраиваются и извле­кают выгоду быстрее, поскольку им легче перестраивать и меньше менять. Многие важные проекты уже используют CALS для снижения стоимости, затрат времени и достижения поставленных целей с меньшими усилиями.

1.2. Основные концепции CALS-технологий

Современное производство сложных изделий машиностроения под­разумевает согласованную работу многих предприятий, участвующих в проектировании, производстве, реализации и эксплуатации изделий. Для обеспечения согласованной работы используются соответствующая ин­формационная поддержка и компьютерное сопровождение, получившие название CALS-технологий. Их назначение - обеспечивать представление необходимой информации в нужное время, в нужном виде, в конкретном месте любому пользователю на всех этапах жизненного цикла изделия (ЖЦИ), под которым понимается период времени от замысла изделия до его ликвидации по истечении срока эксплуатации. В недалеком будущем внедрение CALS станет необходимым условием выживания промышлен­ных предприятий при существующей жесткой конкуренции товаров на международных и национальных рынках.

По аналогии с системами автоматизированного проектирования в со­ставе CALS различают лингвистическое, информационное, математическое, программное, методическое, техническое и организационное обеспечение.

К лингвистическому обеспечению CALS относятся языки и форматы данных о промышленных изделиях и процессах, используемые для представ­ления и обмена информацией на всех этапах жизненного цикла изделий.

Информационное обеспечение составляют базы данных, содержащие сведения о промышленных изделиях, используемые различными системами в процессе проектирования, производства, эксплуатации и утилизации изде­лий. В состав информационного обеспечения входят также серии междуна­родных и национальных CALS-стандартов и спецификаций.

Математическое обеспечение CALS включает модели и алгоритмы взаимодействия различных систем и их компонентов в CALS-технологиях, реализуемые методами структурного и имитационного моделирования, пла­нирования и управления процессами, распределения ресурсов и т.п.

Программное обеспечение CALS представлено программными ком­плексами, предназначенными для поддержки единого информационного пространства на всех этапах ЖЦИ. Это системы управления документами и документооборотом, проектными данными, взаимодействия предприятий в электронном бизнесе, подготовки интерактивных электронных техниче­ских руководств и некоторые другие.

Методическое обеспечение CALS представлено методиками вы­полнения таких процессов, как структурирование сложных объектов, их функциональное и информационное моделирование, параллельное (со­вмещенное) проектирование и производство, объектно-ориентированное проектирование, создание онтологии приложений.

К техническому обеспечению CALS относят аппаратные средства получения, хранения, обработки и визуализации данных при информацион­ном сопровождении изделий. Взаимодействие частей виртуальных пред­приятий, систем, поддерживающих разные этапы жизненного цикла изде­лий, происходит через линии передачи данных и сетевое коммутирующее оборудование.

Следует отметить, что технические средства, используемые в CALS, не являются специфическими, предназначенными только для CALS-технологий. Специфическими являются, прежде всего, средства лингвистического, математического и программного обеспечения CALS, а также международные CALS-стандарты, регламентирующие средства информационного и методического обеспечения. Основные типы авто­матизированных систем обработки нформации в CALS, используемых в ЖЦИ, представлены на рис. 1.1 и поддерживают следующие этапы и процедуры:

- CAE - Computer Aided Engineering (автоматизированные расчеты и анализ);

- CAD - Computer Aided Design (автоматизированное проектирование);

- САМ - Computer Aided Manufacturing (автоматизированная техно­логическая подготовка производства);

- PDM - Product Data Management (управление проектными данными);

- ERP - Enterprise Resource Planning (планирование и управление предприятием);

- MRP II - Manufacturing (Material) Requirement Planning (планирова­ние производства);

- MES - Manufacturing Execution System (производственная исполни­тельная система);

- SCM - Supply Chain Management (управление цепочками поставок);

- CRM - Customer Relationship Management (управление взаимоот­ношениями с заказчиками);

- SCADA - Supervisory Control And Data Acquisition (диспетчерское управление производственными процессами);

-

CPC Рис. 1.1. Этапы жизненного цикла промышленных   изделий и системы их автоматизации

CNC - Computer Numerical Control (компьютерное числовое управ­ление);

- S&SM - Sales and Service Management (управление продажами и обслуживанием);

- CPC - Collaborative Product Commerce (совместный электронный бизнес).

Рассмотрим кратко названные этапы и соответствующие им сис­темы.

Современные системы автоматизации проектирования (САПР или системы CAE/CAD), обеспечивающие сквозное проектирование изде­лий или, по крайней мере, выполняющие большинство проектных проце­дур, имеют многомодульную структуру. Модули различаются своей ори­ентацией на те или иные проектные задачи применительно к тем или иным типам устройств и конструкций. При этом возникают естественные про­блемы, связанные с построением общих баз данных, выбором протоколов, форматов данных и интерфейсов разнородных подсистем, организацией совместного использования модулей при групповой работе.

Эти проблемы усугубляются на предприятиях, производящих слож­ные изделия, в частности с механическими и радиоэлектронными подсис­темами, поскольку САПР машиностроения и радиоэлектроники до недав­него времени развивались самостоятельно, в отрыве друг от друга.

Для решения проблем совместного функционирования компонентов САПР различного назначения разрабатываются системы управления про­ектными данными - системы PDM. Они либо входят в состав модулей конкретной САПР, либо имеют самостоятельное значение и могут рабо­тать с разными САПР.

Уже на этапе проектирования требуются услуги системы SCM, ино­гда называемой системой управления поставками комплектующих (Component Supplier Management), которая на этапе производства обеспе­чивает поставки необходимых материалов и комплектующих.

Автоматизированные системы технологической подготовки произ­водства, составляющие основу системы САМ, выполняют синтез технологи­ческих процессов и программ для оборудования с ЧПУ, выбор технологиче­ского оборудования, инструмента, оснастки, расчет норм времени и т.п. Мо­дули системы САМ обычно входят в состав развитых САПР, и потому интег­рированные САПР часто называют системами CAE/CAD/CAM/PDM.

Функции управления на машиностроительных предприятиях выполня­ются автоматизированными системами на нескольких иерархических уровнях.

Автоматизацию управления на верхних уровнях от корпорации (про­изводственных объединений предприятий) до цеха осуществляют автома­тизированные системы управления предприятием (АСУП), классифици­руемые как системы ERP или MRP II, от цеха и ниже - автоматизирован­ные системы управления технологическими процессами (АСУТП).

Наиболее развитые системы ERP выполняют различные бизнес- функции, связанные с планированием производства, закупками, сбытом продукции, анализом перспектив маркетинга, управлением финансами, персоналом, складским хозяйством, учетом основных фондов и т.п. Систе­мы MRP II ориентированы, главным образом, на бизнес-функции, непо­средственно связанные с производством.

АСУТП контролируют и используют данные, характеризующие состоя­ние технологического оборудования и протекание технологических процессов. Именно их чаще всего называют системами промышленной автоматизации.

Для выполнения диспетчерских функций (сбора и обработки данных о состоянии оборудования и технологических процессов) и разработки про­граммного обеспечения для встроенного оборудования в состав АСУТП вводят систему SCAD А. Для непосредственного программного управления технологическим оборудованием используют системы CNC на базе кон­троллеров (специализированных компьютеров, называемых промышленны- ^Ми), встроенных в технологическое оборудование.

На этапе реализации продукции выполняются функции управления отношениями с заказчиками и покупателями, проводится анализ рыночной ситуации, определяются перспективы спроса на планируемые к выпуску изделия. Эти задачи решаются с помощью системы CRM. Маркетинговые функции иногда возлагаются на систему S&SM, которая, кроме того, слу­жит для решения проблем обслуживания.

На этапе эксплуатации применяются специализированные компью­терные системы, занятые вопросами ремонта, контроля, диагностики экс­плуатируемых систем. Обслуживающий персонал использует интерактив­ные учебные пособия и технические руководства, а также средства для дистанционного консультирования при поиске неисправностей, програм­мы для автоматизированного заказа деталей взамен отказавших.

Следует отметить, что функции некоторых автоматизированных сис­тем часто перекрываются. В частности, это относится к системам ERP и MRP II. Управление маркетингом может быть поручено как системе ERP, так и системе S&SM.

На решение оперативных задач управления проектированием, произ­водством и маркетингом ориентированы системы MES. Они близки по не­которым выполняемым функциям к системам ERP, PDM, SCM, S&SM и от­личаются от них именно оперативностью, принятием решений в реальном времени, причем важное значение придается оптимизации этих решений с учетом текущей информации о состоянии оборудования и процессов.

Перечисленные автоматизированные системы могут работать авто­номно, и в настоящее время так обычно и происходит. Однако эффектив­ность автоматизации будет заметно выше, если данные, генерируемые в одной из систем, будут доступны в других системах, поскольку принимае­мые в них решения станут более обоснованными.

Чтобы достичь должного уровня взаимодействия промышленных автоматизированных систем, требуется создание единого информаци­онного пространства не только на отдельных предприятиях, но и, что более важно, в рамках объединения предприятий. Единое информацион­ное пространство обеспечивается благодаря унификации как формы, так и содержания информации о конкретных изделиях на различных этапах их жизненного цикла.

Унификация формы достигается использованием стандартных фор­матов и языков представления информации в межпрограммных обменах и при документировании. Унификация содержания, понимаемая как однозначная правильная интерпретация данных о конкретном изделии на всех этапах его жизненно­го цикла, обеспечивается разработкой онтологии (метаописаний) прило­жений, закрепляемых в прикладных CALS-протоколах.

Унификация перечней и наименований сущностей, атрибутов и от­ношений в определенных предметных областях является основой для еди­ного электронного описания изделия в CALS-пространстве.

Одной из важнейших проблем CALS-технологий является обеспече­ние единого смыслового содержания данных при использовании их на раз­личных этапах жизненного цикла изделия. Классические подходы к реали­зации систем управления базами данных имеют весьма ограниченные се­мантические возможности. Они очень мало говорят о реальном смысловом значении данных и семантических требованиях к ним. Важность этой про­блемы в CALS обусловлена тем, что различные системы могут использовать одни и те же данные - данные об одних и тех же объектах - но с разных то­чек зрения; при этом одни и те же данные могут использоваться в одно и то же время при параллельном решении разных задач. Поэтому в CALS- технологиях широко используются концептуальные модели данных, кото­рые отражают смысловое содержание информации в большей степени.

1.3. Концептуальное проектирование

Концептуальное проектирование занимает особое место в создании и освоении производства новых изделий. При концептуальном проектирова­нии принимается большинство решений, важнейших по степени влияния на конечный результат машиностроительного производства. Процесс концеп­туального проектирования трудно автоматизировать: он плохо поддается формализации из-за существенной неопределенности исходных данных и преобладания творческих методов поиск решений.

При концептуальном проектировании применяются методы классиче­ской логики, оперирующей понятиями, суждениями и умозаключениями. Суждение в отличие от высказывания в математической логике понимается как сложная структура, неразрывно связанная со смысловым содержанием. Удобным средством логического описания технических систем являются ас­серторические суждения традиционной двузначной логики. Истинность или ложность суждения определяется его соответствием или несоответствием объективной реальности. При использовании аппарата традиционной логики рассматриваемые предметы отображаются в суждениях соответствующими

понятиями. Совокупность существенных свойств, отраженных в данном по­нятии, называется содержанием этого понятия. В классической логике состав предметов, образующих объем понятия А, представляется как множество А элементов а_к е А, но средства формализованного описания содержания поня­тия отсутствуют. Для формализованного представления содержания и объема понятий при концептуальном проектировании используется математический аппарат теории полихроматических множеств и графов.

При концептуальном проектировании вначале создается абстракт­ная модель изделия, которая затем последовательно детализируется вплоть до получения состава элементов конструкции изделия. Формируемая при этом структура моделей изделия интерпретируется как система понятий, со­ответствующих моделям изделия на различных этапах проектирования.

Иерархическая система понятий строится в виде графа-дерева, корневой вершиной которого является исходное понятие. Построение такой системы осуществляется путем выявления общих свойств предметов в объ­еме рассматриваемого понятия А, выступающего в качестве родового, и ис­пользования этих свойств как основания для деления А на соподчиненные понятия так, чтобы их объемы не пересекались, а объединение объемов этих понятий было равно объему делимого понятия:

т

A = \JA,, VA'.A'cA (Л,'ГК=0).   (1.1)

/=1

В силу закона обратного отношения

VA,. с A (f(A_i)^l о F(A)ⁱ).        (1.2)

Соотношение содержаний родового и соподчиненных понятий имеет вид VA С Л {F(Ai)^L^F(AX{jF(Ay_A, F(A,Y_K= F{A)^L). (1.3)

В этих формулах F(A)^L - содержание родового понятия, F(A,)_;/ и F(Aj)/ - родовые свойства и видовые отличия в содержании видового по­нятия с объектом Л,. Деление исходного понятия заканчивается, когда все соподчиненные понятия оказываются единичными понятиями, соответст­вующими предметам исходного понятия. При этом содержание любого единичного понятия а_к, непосредственно подчиненного родовому делимому понятию Л,, имеет вид

Уа.еЛ,. {F{a_k)\=F{a_ky_A[}F{a_k)l, На_к)\ = FiA^). (1.4)

(1.5)

Л=>Л,=>Л0...=>Лч=>а1' ; F(A)L ,

F{AJ)L=F(Ai)L[}F(<AjyAi,

Тем самым иерархическая структура системы понятий полностью определена и представляется в виде графа-дерева. В этом графе корневой вершиной является исходное понятие А, промежуточными вершинами - соподчиненные понятия вида (1.3), а висячими вершинами - единичные понятия вида (1.4). В графе-дереве иерархической системы понятий любая цепь от корневой до конечной висячей вершины графа определяет после­довательность непосредственно соподчиненных понятий, содержание ко­торых определяется отношениями (1.3), (1.4):

При таком представлении родовое содержание каждого понятия включает описание полных содержаний всех иерархических вышестоящих понятий. Для специалистов, работающих в конкретной предметной облас­ти, такой способ описания системы понятий часто оказывается избыточ­ным, и вместо него применяется упрощенная форма описания, когда в со­ставе родовых свойств каждого подчиненного понятия указываются только видовые отличия непосредственно подчиняющего понятия. Такая форма описания иерархической системы понятий особенно эффективна в случае многоступенчатой иерархии понятий.

И состав корневой вершины графа-дерева иерархической структуры понятий, и составы промежуточных вершин этого дерева могут представ­ляться не только как наборы общих соподчиненных понятий, но и как на­боры единичных понятий, соответствующих предметам в объемах этих общих понятий. Однако структура содержания любого единичного поня­тия, соответствующего одному и тому же предмету, но соподчиненного понятиям иерархически разных уровней, будет различной при неизменном составе существенных свойств в содержании данного единичного понятия. Действительно, содержание любого единичного понятия включает родо­вые свойства подчиняющего понятия, а эти свойства у подчиняющих по­нятий иерархически разных уровней будут различными.Информация, содержащаяся в графе-дереве иерархической структу­ры, соответствует преставлению объекта моделирования на различных этапах проектирования: от концептуальной модели на логическом уровне до подробного описания свойств элементов проектируемого объекта, по­лучаемых на последующих этапах проектирования.

1.4. Интегрированные производственные системы

Рассмотрим подход к общему понятию производственной системы, отражающий идею структурно-функциональной декомпозиции - основно­го метода анализа сложных организационно-технических систем. В его ос­нове лежит понятие так называемой открытой системы, получившее осо­бое распространение в связи с работами по архитектуре сетей ЭВМ, трак­туемых как взаимодействие открытых систем.

Одним из основных результатов исследований в этом направлении явилось ясное представление о замкнутой на рынок модели расширенной производственной системы, схема которой показана на рис. 1.2.

В реальных условиях схема удовлетворения потребностей сложнее и может включать, кроме производственного цикла, циклы распределения, потребления и утилизации отходов. Совокупность этих циклов образует производительную сеть для удовлетворения рассматриваемой потребности рынка и составляет содержательное ядро CALS.

Как уже отмечалось, целью CALS-технологий является разработка ме­тодологии ускорения ведения проектов по созданию объектов высоких тех­нологий, т.е. увеличение производительности труда на всех этапах ЖЦИ.

Детальная разработка понятия открытой производственной системы является задачей дальнейших исследований. Прогнозируется, что их ре­зультатом станет архитектура интеграции открытых производствен­ных систем (OMSI - Open Manufacturing System Integration), создающая общую концептуальную и терминологическую базу для работ по автома­тизации производства и CALS-технологиям.

Понятия изделия и его жизненного цикла являются центральными в рассматриваемой концепции производственной системы. Они лежат в ос­нове анализа организационной структуры системы, а также методологии создания новых видов сложной продукции. Более того, рассматривая саму производственную систему как сложное изделие, можно в рамках общего подхода исследовать задачу построения методологии проектирования, внедрения и сопровождения производственных систем.

Рис. 1.2. Модель расширенной производственной системы, замкнутой на рынок

Обобщая, можно сказать, что на повестку дня выходит проблема разработки обшей концепции управления созданием изделий, в значитель­ной степени не зависящей от их конкретного вида.

Под изделием будем понимать сложный технический объект, удов­летворяющий долговременные интересы многих потребителей и допус­кающий, вообще говоря, множество вариантов его использования самими потребителями без непосредственного контакта с производителем.

Данное определение подчеркивает главные черты изделия:наличие потребительной стоимости (служебное назначение);

- сложность проектирования и/или изготовления;

- наличие многих (и даже непредвиденных) вариантов использования;

- возможность использования без непосредственной помощи изгото­вителя;

- долговременный характер использования (несколько лет и более).

Примерами изделий в смысле данного определения могут служить

такие виды промышленной продукции, как станки, автомобили, ЭВМ, про­граммное обеспечение.

В настоящее время все большее распространение получает концеп­ция управления предприятием на основе понятия ЖЦИ, в соответствии с которой ЖЦИ разбивается на ряд отрезков. При этом для каждого вида из­делий могут существовать свои варианты разбиения.

Рассмотрим один из таких вариантов, который может быть в даль­нейшем уточнен. Жизненный цикл разбивается на ряд фаз. В каждой фазе решаются свои специфические задачи в общем процессе создания изделий. Фазы могут частично перекрываться, что соответствует естественному хо­ду вещей и, кроме того, позволяет сократить сроки создания изделия.

Предлагаемый вариант декомпозиции включает следующие фазы: анализ потребности в изделии, проектирование изделия, техническая под­готовка производства изделия, производство изделия, продвижение изде­лия к потребителю, использование и утилизация изделия.

Разбиение жизненного цикла на фазы позволяет произвести в первом приближении декомпозицию задачи управления ЖЦИ. Однако ее недоста­точно для определения функциональной структуры предприятия, создаю­щего новые изделия. Необходима дополнительная декомпозиция по функ­циям управления жизненным циклом.

В число функции управления жизненным циклом входят: менедж­мент, обеспечение качества, разработка, изготовление, сопровождение, до­кументирование, обслуживание.

Каждая функция имеет свою интерпретацию для каждой фазы. Так, например, функция изготовления в фазе технической подготовки может включать изготовление опытного образца, а в фазе производства - выпуск серийных (промышленных) образцов. Соответственно, в этих двух фазах существенно различаются требования к уровню автоматизации, методы планирования и др.

В результате получается матрица задач «фаза-функция», которая фактически определяет матричную структуру предприятия.На втором уровне декомпозиции можно рассматривать разбиение фаз на более мелкие этапы и/или уточнить список функций. В результате получается новый набор матриц, каждая из которых соответствует клетке исходной матрицы, определяющей декомпозицию первого уровня.

Подобная процедура декомпозиции, следующая методологии струк­турного анализа, носит регулярный характер, что позволяет упорядочить процесс построения организационной структуры предприятия и структури­ровать сам процесс управления его (этого предприятия) жизненным циклом.

Из сказанного следует, что управление производственной систе­мой, по существу, означает параллельное управление жизненным циклом изделий, одновременно существующих в системе.

Введение понятий изделия и функций управления процессом его создания позволяет уточнить понятие интегрированной производственной системы.

Под интегрированной производственной системой (ИПС) естест­венно понимать производственную систему, которая:

а) ориентирована на выпуск именно изделий;

б)   поддерживает полный жизненный цикл выпускаемых изделий от момента осознания потребности в новом изделии до сопровождения его у потребителя.

В рамках рассматриваемого подхода ИПС выступает как теоретиче­ская модель компьютеризированного интегрированного производства.

Фактическое осуществление интеграции предполагает решение сле­дующих вопросов:

- декомпозиция задач (функций) управления жизненным циклом из­делия;

- разработка организационной структуры и схемы взаимодействия подразделений;

- построение конкретных методов решения частных задач (т.е. осу­ществления функций) управления жизненным циклом и их реализация.

Ранее был рассмотрен регулярный процесс декомпозиции задач на основе матрицы «фаза-функция». Соответственно, задача определения етруктуры предприятия может трактоваться как задача построения ото­бражения матрицы задач на структуру подразделений при следующих ог­раничениях:

- сохранение функциональности подразделений;

- минимизация связей между подразделениями;сохранение размеров подразделений (на каждом уровне иерархии) в разумных пределах для обеспечения управляемости;

- обеспечение гибкости реорганизации.

Логика взаимодействия подразделений определяется последователь­ностью фаз жизненного цикла, а также связями между частными задачами управления внутри каждой фазы.

Можно сформулировать основные требования к автоматизации производственных систем:

- автоматизация на каждом этапе должна охватывать функционально законченную в организационном, производственном и управленческом плане подсистему, с тем чтобы уменьшить трудности ее интеграции в ре­альный производственный процесс;

- автоматизированная система должна иметь развитую организаци­онно-методическую поддержку разработки, внедрения, обучения, исполь­зования и сопровождения;

- автоматизированная система должна быть открытой, т.е. для нее должен быть определен на программно-аппаратном уровне интерфейс, обеспечивающий ее стыковку с другими автоматизированными системами;

- для автоматизированной системы должен быть предусмотрен регу­лярный механизм структурной, функциональной и параметрической на­стройки на конкретные условия применения;

- в рамках автоматизированной системы должен быть обеспечен удобный для персонала интерфейс, рассчитанный на неподготовленного пользователя, не являющегося программистом; общение (диалог) системы с пользователем должно вестись в терминах и понятиях предметной облас­ти, привычной для пользователя.

Введенные выше понятия образуют концептуальную базу исследо­ваний по созданию компьютеризированных интегрированных производств. Следующим шагом является разработка их архитектуры.

Под архитектурой технической системы (в данном случае ИПС) понимается структурно-функциональная модель, описывающая:

- состав системы (элементы: подсистемы, уровни, компоненты);

- функции элементов;

- связи и взаимодействие (интерфейсы) элементов;

- правила композиции элементов.

Важной особенностью архитектуры является то, что каждая выде­ляемая при декомпозиции подсистема имеет вполне определенное функ­циональное назначение. Более того, уточнение функции подсистемы дос- 18тигается с помощью описания ее интерфейса, т.е. полного набора ее связей (материальных, информационных, алгоритмических и т.д.) с объемлющей системой, а точнее с другими системами. Фактически описание интерфей­са подсистемы определяет ее внешнее поведение, в то время как внутрен­ние механизмы реализации этого поведения не рассматриваются (на опре­деленном уровне детализации).

Таким образом, архитектура определяет модель множества реаль­ных систем, имеющих различную реализацию, но эквивалентных в том смысле, что они построены из одного набора компонентов по одинако­вым правилам, полностью определяемым набором описаний интерфей­сов компонентов.

Подобный подход к проектированию систем, основанный на функ­циональной структуризации, обладает следующими основными преимуще­ствами:

- особое внимание уделяется функциональному описанию системы, которое является наиболее важным и трудоемким при проектировании систем со сложным поведением;

- каждая функция выделяется как самостоятельная лишь в том случае, когда возможно ее определение через четкое и неоднозначное описание внешнего поведения компонента, реализующего данную функцию; данное условие обеспечивает строгость описания системы на каждом уровне детали­зации, способствуя, в конечном счете, улучшению качества проекта;

- определяются предпочтительные варианты реализации системы, в которых граница между «реальными» подсистемами проходит по границе между подсистемами, выделенными в структурно-функциональной модели; таким образом, реализация сохраняет логическую структуру, что повышает ее «понятность» и облегчает в дальнейшем обучение и сопровождение;

- обеспечивается возможность распараллеливания на возможно бо­лее ранней стадии работ по проектированию и реализации системы;

- облегчаются стыковка компонентов и комплексная отладка систе­мы за счет наличия четких требований к взаимодействию подсистем и компонентов;

- облегчается развитие системы за счет возможности улучшения реализации, а также удаления/добавления отдельных элементов при со- олюдении их системных интерфейсов; при этом изменения всегда носят «локальный» характер: изменение внутреннего механизма функциониро­вания отдельного компонента при сохранении его внешнего поведения не нарушает целостности системы. Примером архитектуры сложной технической системы может служить эталонная модель соединения открытых сис­тем, описывающая принципы иерархически модульного построения сетей ЭВМ. Изложенное позволяет сделать следующие выводы.

1. Рассмотрение проблем концептуального проектирования интегри­рованных производственных систем позволяет наметить подход к их ре­шению, который может быть использован при создании методологии сквозного проектирования интегрированного автоматизированного произ­водства - от общей концепции производственной системы до разработки программно-аппаратного обеспечения.

2. Тенденции развития современного производства выдвигают задачу создания единой концепции нового поколения производственных систем, охватывающей вопросы экономики, организации, проектирования, техно­логии и управления. Проведенный анализ показывает, что базой для созда­ния подобной концепции целесообразно выбрать понятия изделия, жиз­ненного цикла изделия, функций управления жизненным циклом и откры­той системы.

Предлагаемый подход позволяет:

- придать определенность понятию интегрированного производства;

- провести регулярную декомпозицию задач управления производст­венной системой;

- трактовать управление производственной системой как параллель­ное управление жизненными циклами изделий, одновременно сущест­вующих в системе;

- рассматривать производственную систему как регулярную компо­зицию открытых систем, полностью описываемых своим внешним интер­фейсом;

- применить общие решения к созданию производственных систем, не поддерживающих полный жизненный цикл, обеспечив тем самым их совместимость и упорядоченное развитие в смысле расширения состава функций управления жизненным циклом изделия и повышения уровня их автоматизации.

3. Локальная автоматизация (т.е. автоматизация отдельных функций) управления производством не может дать радикального эффекта. Поэтому необходима комплексная автоматизация на базе целостной архитектуры системы управления. Разработка подобной архитектуры в рамках общей концепции производственной системы позволяет:

-определить области и направления стандартизации в сфере ком­плексной автоматизации производства;

-обеспечить гарантированный уровень функциональных возможно­стей системы управления;

-обеспечить инвариантность системы управления по отношению к конфигурации технологического оборудования и средств управления;

-облегчить комплексирование оборудования, а также программно­аппаратных средств, имеющих стандартные в рамках архитектуры внеш­ние интерфейсы, а следовательно, сократить затраты на индивидуальное проектирование;

-сократить время проектирования и реализации за счет распаралле­ливания работ по подсистемам при условии соблюдения их внешних ин­терфейсов;

-создать автоматизированную систему структурно-параметрической настройки (генерации) программного обеспечения на конкретные конфи­гурации оборудования и средств управления;

-облегчить сопровождение и модификацию системы за счет локали­зации вносимых изменений.

Анализ функциональной структуры интегрированной производст­венной системы показывает, что она носит существенно распределенный характер в том смысле, что каждая из функций управления жизненным циклом имеет свою интерпретацию во всех фазах жизненного цикла на всех уровнях организационной иерархии. При этом подавляющее боль­шинство связей между функциями носит организационный характер. Из этого следует, что производство следует рассматривать как коллектив рас­пределенных систем организационного типа, обладающих своим поведе­нием. Соответственно, требуется развитие новых методов исследования и проектирования организационно-технических систем, ориентированных, прежде всего, на описание и учет их поведенческого аспекта.

 

Модель интегрированного управления производством

Методы, средства, объект исследований. Понятие ЖЦИ является центральным при разработке модели интегрированного управления произ­водством. Фазы ЖЦИ и задачи, решаемые в каждой из фаз, используются для проведения декомпозиции задачи выпуска продукции, являющейся главной для производств любого типа, в том числе и для машинострои­тельных предприятий. В данном случае в качестве изделия выступает лю­бое машиностроительное изделие, так как оно обладает всеми признаками сложного технического объекта.

В соответствии с фазами ЖЦИ организационная структура предпри­ятия разделяется на условные подразделения (рис. 1.3), которые служат основой для анализа соответствия их реальным подразделениям и по­строения модели интегрированного управления предприятием (в действи­тельности однозначного соответствия фаза <-» подразделение достичь не удается в силу более сложной структуры информации, необходимой для реализации всех функций предприятия).

Фаза «Использование и утилизация изделия» подразумевает участие нескольких субъектов (они могут быть как частными лицами, так и организа­цией), один из которых является конечным потребителем данного изделия, а другой занимается утилизацией этого изделия после окончания срока его службы. Оба субъекта в частном случае могут быть единым лицом. В любом случае они не входят в состав предприятия, производящего изделие, поэтому подразделение «Потребитель» вынесено за пределы структуры предприятия и в исследовании будет участвовать как внешний объект.

 

 

Рис. 1.3. Соответствие фаз ЖЦИ организационной структуре

Функциональный анализ. Декомпозиция задачи «Выпуск продукции». В ре­зультате анализа организационной структуры предприятия получается функ­ционально-структурная диаграмма первого уровня, представляющая де­композицию задачи «Выпуск продукции» (рис. 1.4). Рассматриваемая структура подразделений (центров) отражает состав предприятия самого верхнего уровня иерархии организационных единиц. Путем проведения соответствия между диаграммой и фазами ЖЦИ были выявлены недостат­ки. Основной недостаток заключается в следующем

 

 

Рис. 1.5. Второй вариант декомпозиции задачи «Выпуск продукции»

Данное разбиение предприятия на Центры обусловлено минимиза­цией числа управляемых объектов в целях повышения качества управле­ния, а возможность такой минимизации обусловлена небольшими разме­рами подразделений, подчиненных Центрам. Однако такой подход не даст представления о потоках объектов между фазами ЖЦИ, так как некоторые Центры покрывают функции нескольких фаз.

В целях проведения анализа взаимосвязей и потоков объектов между фазами ЖЦИ составляется второй вариант декомпозиции задачи «Выпуск Продукции» (рис. 1.5), которой позволяет уточнить соответствие фаза <-> подразделение:

Анализ потребности в изделии —» Служба маркетинга Проектирование изделия —+ Научно-технический центр Техническая подготовка производства изделия —> Службы техниче­ской подготовки изделия

Производство изделия —► Центр производства продукции Продвижение изделия к потребителю —► Коммерческая служба Функция «Службы маркетинга». Служба маркетинга (рис. 1.6) ре­шает задачи фазы ЖЦИ «Анализ потребности в изделии».

 

 

Рис. 1.6. Структура организационной единицы «Служба маркетинга»

 

Входные объекты: статистика продаж, маркетинговая информация. Статистика продаж поступает из подразделения Коммерческая служба. Маркетинговая информация вырабатывается внутри Службы маркетинга.

Выходные объекты: техническое задание на новое изделие, прогноз продаж.

Техническое задание на новое изделие предназначено для подразде­ления Научно-технический центр, содержит информацию, необходимую для разработки новых изделий, формируется на основе маркетингового анализа потребностей рынка. Прогноз продаж содержит информацию о количественном и номенклатурном составе изделий, рекомендуемых для производства на свободную продажу, формируется на основе прогноза продаж и маркетинговой информации.

Функция «Научно-технического центра». Научно-технический центр (рис. 1.7) решает задачи фазы ЖЦИ «Проектирование изделия».

 

 

Рис. 1.7. Структура организационной единицы «Научно-технический центр»

 

Входные объекты: техническое задание на новое изделие, которое поступает из центра маркетинга.

Выходные объекты: конструкторско-технологическая документация, содержащая информацию о конструкции изделия и технологии его изго­товления. Она разрабатывается на основе технического задания и переда­ется в службы технической подготовки изделия и центр производства про­дукции.

Функция служб технической подготовки. Службы технической под­готовки являются не организационной единицей, а логическим обобщени­ем подразделений, которые решают задачи фазы ЖЦИ «Техническая под­готовка производства изделия» (рис. 1.8), и состоят из следующих подраз­делений различных центров: службы экономики, службы закупок, службы начальника производства.

Входные объекты: прогноз продаж, заказы на продажу, конструктор­ско-технологическая документация. Прогноз продаж поступает из службы

маркетинга, заказы на продажу из коммерческой службы, конструкторско- технологическая документация из научно-технического центра.

Выходные объекты: план производства, материалы и комплек­тующие. План производства содержит информацию о количественном и номенклатурном составе изделий, принятых к производству на текущий период, составляется на основе прогноза продаж и заказов на закупку службой экономики. На основе плана производства и нормативной ин­формации из конструкторско-технологической документации формиру­ются планы закупок материалов и комплектующих, предназначенные для службы закупок, которая осуществляет их доставку от внешних по­ставщиков. Выходные объекты предназначены для центра производства продукции.

 

 

Рис. 1.8. Структура служб технической подготовки

 

Функция «Центра производства продукции». Центр производства продукции (рис. 1.9) решает задачи фазы «Производство изделия».

Входные объекты: план производства, материалы и комплектующие. План производства и материалы и комплектующие поступают в службу технической подготовки.

Выходные объекты: готовые изделия.

На основе плана производства разрабатываются производственные ' рафики. На основе управляющей информации, содержащейся в производ­ственных графиках, из материалов и комплектующих изготавливаются ко­нечные изделия и передаются в ведение Коммерческих служб

 

 

Рис. 1.9. Структура организационной единицы «Центр производства продукции»

 

Функция «Коммерческой службы». Коммерческая служба (рис. 1.10) решает задачи фазы ЖЦИ «Продвижение изделия к потребителю».

 

Рис. 1.10. Структура организационной единицы «Коммерческая служба»

 

Входные объекты: готовые изделия. Готовые изделия поступают из Центра производства продукции.

Выходные объекты: продукция. Отгрузка и продажа продукции для конечного потребителя.

Интегрированная система управления подразумевает наличие единой программно-информационной среды, поддерживающей все аспек­ты функциональной деятельности предприятия, и должна поддерживать автоматизированное решение всех основных задач, входящих в процесс управления жизненным циклом изделия.

Основные задачи каждой из фаз ЖЦИ были рассмотрены в п. 1.2. Проведем анализ и классификацию функциональной деятельности пред­приятия с точки зрения функций управления ЖЦИ.

Декомпозиция фаз по функциям управления ЖЦИ. В число функ­ций управления ЖЦИ входят:

менеджмент;

обеспечение качества;

разработка;

изготовление;

сопровождение;

документирование;

обслуживание.

Каждая функция имеет свою интерпретацию для каждой фазы ЖЦИ.

В качестве примера рассмотрим интерпретацию этих функций для фазы технологической подготовки производства.

Службы технологической подготовки производства выполняют сле­дующие основные виды деятельности:

проектирование;

анализ проекта;

инженерное тестирование и моделирование;

анализ вносимых изменений;

администрирование проекта;

технологическое проектирование;

планирование ресурсов.

К функции менеджмента можно отнести деятельность 5; обеспече­ния качества - 2; разработки -1,6; изготовления - 3; сопровождения - 4; обслуживания - 7; документирование присутствует во всех видах деятель­ности.

Декомпозиция функций по уровням. В свою очередь, каждый вид деятельности может быть разделен на несколько уровней. Например, про­ектирование:

концептуальное проектирование;

инженерное проектирование;

детальное проектирование.

Управление предприятием имеет следующие уровни:

~ планирование;л

диспетчирование;

оперативное управление;

управление оборудованием.

Система планирования имеет следующую иерархическую структуру:

перспективное планирование;

текущее планирование;

оперативное планирование.

Требования к интегрированной системе управления. Приведенная выше классификация функциональной деятельности предприятия затраги­вает все производственные ресурсы. Это означает, что все объекты - как материальные (производственные мощности, материалы, инструмент, лю­ди, источники энергии, транспорт и т.д.), так и информационные (модели конструкций, описания технологических процессов и процессов управле­ния, расписания, производственные задания, отчеты и т.д.) - управляются через единую информационную среду, описываются в ней едиными сред­ствами, доступны на любом уровне иерархии.

Таким образом, можно сформулировать требования к интегрирован­ной системе управления:

-обеспечение информационно-организационной инфраструктуры системы управления;

-обеспечение среды существования всех видов информационных объ­ектов, поддерживающей их целостность и возможность взаимодействия;

-обеспечение средств описания объектов, доступных на любом уровне иерархии;

-предоставление единых средств доступа ко всем объектам незави­симо от их физического расположения.

Обратим внимание на то, что требование единой информационной и ор­ганизационной инфраструктуры является необходимым, так как интегриро­ванная система управления представляет собой симбиоз автоматизированного производства и автоматизированного учреждения, потоки информации и управления в ней общие, а значит, необходима и общая инфраструктура для обмена информацией и управлением между компонентами системы.

В зависимости о возможностей той или иной системы управления предприятием (MRP, MRP II, ERP, ERP II) и задач, которые должна решать на предприятии внедряемая концепция CALS, возможны различные вари­анты интегрированной системы управления - как с использованием MRP/ERP продуктов, которые можно отнести к классу системных реше­ний, так и с применением отдельных решений функционального характера

(CAD-CAE, CAM, SCADA и др.). При этом возможны следующие подходы

к интеграции:

-интеграция на уровне использования готовых решений;

-интеграция средствами фирм-разработчиков;

-интеграция как процесс реинжиниринга (создания принципиально новых эффективных бизнес-процессов в управлении).

Для машиностроительных предприятий наиболее приемлемым явля­ется последний вариант, в основе которого лежат следующие мероприятия:

-анализ существующих ERP-систем для изучения возможности применения в CALS-проекте предприятия;

-анализ существующих функциональных решений третьих фирм в целях оснащения отдельных этапов ЖЦИ адекватным инструментарием;

-выбор оптимального варианта интеграции выбранной ERP-системы и отдельных функциональных решений в рамках поставленных перед CALS-проектом задач;

-выявление этапов ЖЦИ, соответствующего инструментария и за­дач CALS, которые являются нерешенными в выбранных системах класса ERP/ERP II;

-построение функциональных моделей инструментария выбранных этапов как задач их реинжиниринга;

-составление плана работ по реинжинирингу и определение затрат;

реинжиниринг функциональных решений и синтез системы управ­ления предприятием.

Еще недавно казалось, что проблема открытого управления в гетеро­генных интегрированных системах решена на основе стандартов архитекту­ры открытых систем ISO - OSI (Open System Interconnection) и концепции MAP (Manufacturing Automation Protocol). Однако практика построения ин­тегрированных систем показала, что реализация МАР дорога и громоздка и, кроме того, не охватывает всех иерархических уровней интеграции, напри­мер нижних уровней для устройств типа программируемых контроллеров, следящих приводов и др. Кроме того, система МАР, скорее, ориентирована на однородную архитектуру, в то время как современные решения все чаще строят на базе клиент-серверной организации, в которой заметную роль иг­рают системы типа SCADA. Поэтому в последнее время формируется ком­плекс новых идей, которые переносят акцент с открытой архитектуры ло­кальных систем (эта проблема во многом уже решена) на открытое управле- 1ИС в Распределенных системах. В связи с этим все возрастающий интересприобретает промышленный стандарт ОРС, который является составной ча­стью COM-технологий фирмы Microsoft.

Стандарт ОРС

ОРС представляет собой технологию для управления технологически­ми процессами. Это стандартный метод для доступа к периферийным уст­ройствам, системам SCADA или другим промышленным объектам реального времени. ОРС является спецификацией или набором правил и процедур, раз­работанных для того, чтобы разнообразные приложения могли поддерживать диалог между собой. Стандарт имеет своей целью обеспечить совместную работу и взаимозаменяемость промышленных устройств от разных произво­дителей. Имея утвержденный в стандарте набор интерфейсов, конечный пользователь может организовать взаимодействие и обмен данными между любыми распределенными компонентами системы. Заметим, что в узлах со­временной гетерогенной системы находятся различные по назначению уст­ройства (устройства ЧПУ и др.), построенные на аппаратуре персонального компьютера и на базе операционной системы Windows NT (в ближайшей перспективе это относится даже к программируемым контроллерам). Ука­занное обстоятельство существенно упрощает внедрение стандарта ОРС.

С появлением ОРС-стандарта построение открытых распределенных систем управления становится достаточно простым еще и по той причине, что разработка ОРС-серверов и ОРС-клиентов поддержана сегодня много­численными инструментальными средствами. С точки зрения SCADA- систем ОРС-серверы, расположенные на компьютерах всего производст­венного предприятия, могут стандартным способом поставлять данные в программы визуализации, базы данных и др. Таким образом, разрушается

само понятие гетерогенной системы.

На рис. 1.11 ОРС-интерфейсы системы ЧПУ представлены «в явном» виде. В качестве клиентов показаны системы MES, ERP, MRP. Система MES отвечает за управление производственными ресурсами, планирование и контроль последовательности технологических операций, например в рамках гибкого производственного модуля, гибкой производственной сис­темы или цеха. Система ERP занимается планированием ресурсов пред­приятия, а система MRP - планированием ресурса производства в рамках подразделения предприятия.

Существует достаточно широкий набор интерфейсных ОРС-стандартов. интерфейсы, общие для всех ОРС-спецификаций; интерфейсы для обмена оперативными данными с приложениями на C++ и Visual Basic; для обслуживания событий (event) и нештатных ситуаций (alarm); для работы с базами данных; для обработки прав доступа к данным и др. Основной стандарт, называемый DA (Data Access), описывает передачу оперативных данных от оборудования или к оборудованию. ОРС-клиент может взаимо­действовать с ОРС-серверами от одного или нескольких производителей.

 

Рис. 1.11. Интерфейсы системы ЧПУ: API (Application Programming Interface)-рикладнои интерфейс; DB (Data Base) - база данных; Soft PLC - программнореализованный контроллер электроавтоматики

 

ОРС Data Access-сервер состоит из нескольких объектов: сервера ГРУППЫ, элемента данных (переменной). Объект-сервер поддерживает ин­формацию о сервере и служит контейнером для объектов групп. Объект- группа поддерживает информацию о самом себе и предоставляет механизм Для включения и логической организации объектов-элементов. ОРС- группы создают клиентам возможность организовывать данные. Например группа может выводить элементы на экран монитора оператора или представлять их в сообщении; группы могут обслуживать разных клиентов. Данные можно читать и писать. ОРС-клиент может сконфигурировать скорость, с которой ОРС-сервер будет обновлять его данные.

Cуществуют два типа групп: public и local (или private). Тип public служит для разделения групп между многими клиентами; тип local предназначен для одного клиента. В пределах группы клиент определяет один ОРС-элемент или более.

ОРС-элементы устанавливают связи с источниками данных в преде­лах сервера. ОРС-элемент с позиций специального интерфейса недоступен для ОРС-клиента как объект. Другими словами, не существует внешнего интерфейса, который был бы определен для ОРС-элемента. Все виды дос­тупа к ОРС-элементам осуществляются посредством ОРС-объектов-групп которые содержат ОРС-элементы. Элементы-переменные не служат ис­точниками данных, они представляют собой лишь соединения с ними. ОРС-элемент следует рассматривать как нечто, специфицирующее адрес данных, а не их физический источник, на который адрес ссылается.

Таким образом, основной единицей данных в ОРС служит перемен­ная, которая может иметь любой допустимый в OLE тип: различные целые и вещественные, логический, строковый, дата, вариантный и др. Кроме того переменная может быть массивом. К обязательным свойствам переменной относятся значение и тип; качество, метка времени; права доступа (чтение, запись). Качество предполагает, что в источниках данных возможны отказы’ поэтому корректное значение переменной не всегда известно ОРС-серверу, о чем и уведомляется клиент через качество: хорошее, плохое, неопреде­ленное, дополнительная информация. Метка времени сообщает, когда пере­менная получила конкретное значение и качество. Другим обязательным свойством является частота опроса переменной ОРС-сервером. Последним свойством является описание переменной. Это строковое значение, содер­жащее информацию для пользователя о том, для чего переменная предна­значена. Объекты COM-сервера напоминают обычные СОМ-объекты.

Существуют три способа получения ОРС-клиентом данных ОРС- сервера: синхронное чтение, асинхронное чтение, подписка.

При синхронном чтении клиент посылает серверу запрос со спи­ском интересующих его переменных и ждет, пока сервер его выполнит.

При асинхронном чтении клиент посылает серверу запрос, а сам продолжает работать. Когда сервер выполнил запрос, клиент получает уведомление.

В случае подписки клиент передает серверу список интересующих его переменных, а сервер затем регулярно присылает клиенту информацию об изменениях значений переменных из списка. Эти списки в терминоло­гии ОРС называются группами. Каждый клиент может поддерживать од­новременно много групп с разной скоростью обновления. Технология ОРС регламентирует только интерфейс между ОРС- клиентами и ОРС-серверами, но не устанавливает способ получения данных от оборудования. Однако существуют некоторые модели взаимодействия с оборудованием, предполагаемые разумными с точки зрения разработчиков ОРС. Например, можно запросить ОРС-сервер получать данные не напрямую, а извлекать их из своего внутреннего буфера (кэша).

Переменные в ОРС-сервере могут быть упорядочены в простой спи­сок или в дерево, напоминающее дерево файлов на диске. Имеются соот­ветствующие интерфейсы для навигации по этому дереву. Можно, в част­ности, в любой момент запросить дерево переменных, поддерживаемых ОРС-сервером. Есть механизм оповещения завершения работы ОРС- сервера. Имеется возможность запросить информацию о самом сервере, а также список зарегистрированных групп.

Соответствующие интерфейсы предлагают ОРС-клиентам некоторые механизмы, которые уведомляют о возникновении специфицированных событий или аварийных ситуаций. Они оказывают ОРС-клиентам услуги, позволяющие идентифицировать события и условия, поддерживаемые ОРС-сервером, а также получить текущий статус.

Помимо серверов, осуществляющих доступ к данным DA, сущест­вуют серверы доставки сообщений типа alarms или events. В ОРС alarm оп­ределяют как нерегулярную ситуацию, представляющую собой особый случай условий. Условие - это поименованное состояние событийного сервера ОРС или одного из его вложенных объектов.

С другой стороны, событие (event) является различимой ситуацией, которая имеет значение для ОРС-сервера, представляемого им устройства и заинтересованных ОРС-клиентов. Событие может быть, а может и не быть ассоциировано с условием. Интерфейс ОРС-сервера предлагает мето­ды, позволяющие ОРС-клиенту: установить типы событий, которые под­держивает ОРС-сервер; подписываться на специфические события, с тем чтобы ОРС-клиенты могли получать уведомления об этих событиях; осу­ществлять доступ к условиям и управлять условиями, создаваемыми ОРС- сервером.

Еще одной категорией ОРС-серверов являются так называемые «ма­шины регистраций», которые создают дополнительный источник инфор­мации, распространяемый между заинтересованными клиентами. Обзор­ную информацию можно посчитать особым типом данных. Существуют несколько типов серверов просмотра данных. К основным типам относятсяпростые серверы трендов данных; серверы, осуществляющие компрессию и анализ сложных данных.

 

 

Клиентское ОРС-приложение взаимодействует с ОРС-сервером че­рез специфицированные разделяемые интерфейсы, специальный (пользо­вательский) интерфейс или интерфейс автоматизации. ОРС-серверы преж­де всего нуждаются в разработке специальных (пользовательских) интер­фейсов, а в качестве опции могут иметь интерфейсы автоматизации. В не­которых случаях интерфейс автоматизации располагает специальной DLL- оболочкой, которая может быть использована для его построения на осно­ве интерфейса пользователя (рис. 1.12)

 

Контрольные вопросы

Параграф 1.2

Что понимается под жизненным циклом изделия (ЖЦИ)?

Что относится к лингвистическому обеспечению CALS?

Что составляет информационное обеспечение CALS?

Что включает математическое обеспечение CALS?

Чем представлено программное обеспечение CALS?

Чем представлено методическое обеспечение CALS?

Что относят к техническому обеспечению CALS?

Какие этапы и процедуры ЖЦИ поддерживают автоматизирован­ные системы обработки информации в CALS?

Параграф 1.3

Какие методы применяются при концептуальном проектировании?

Какой математический аппарат используется при концептуальном проектировании?

Как выглядит последовательность действий при концептуальном проектировании?

В виде чего строится иерархическая система понятий?

Что включает родовое содержание понятия?

Какая форма описания иерархической системы понятий особен­но эффективна в случае их многоступенчатой иерархии?

Параграф 1.4

Что составляет содержательное ядро CALS?

Что является основной целью CALS-технологий?

Что понимается под изделием в концепции производственной сис­темы и что является его главными чертами?

Что входит в число функций управления ЖЦИ?

Что означает управление производственной системой?

Что понимается под интегрированной производственной систе­

мой?

Решение каких задач предполагает осуществление интеграции?

Как формулируются основные требования к автоматизации производственных систем?

Что понимается под архитектурой интегрированной производственной системы?

Параграф 1.5

Что служат основой для построения модели интегрированного управления предприятием?

Как формулируются требования к интегрированной системе управления?

Какое требование является необходимым и почему?

Какие возможны подходы к интеграции?

Какой вариант интеграции является наиболее приемлемым для машиностроительных предприятий, и какие мероприятия лежат в его ос­нове?

Параграф 1.6

Что представляет собой стандарт ОРС и что является его основной целью?

Какие существуют интерфейсы ОРС-стандартов?

Из каких объектов состоит ОРС Data Access-сервер?

Что служит основной единицей данных в ОРС?

Сколько и каких существует способов получения данных ОРС- сервера?2.

 

2. СИСТЕМЫ ИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДДЕРЖКИ
ЭТАПОВ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА

Принятие стратегических документов в области обеспечения ка- _{тва и} повышения конкурентоспособности товаров и услуг (напри- ' ,-I глобальная концепция обеспечения качества в Евросоюзе) и свя- ^_ая с этим необходимость для поставщика товаров и услуг доказы- ' свою способность предоставлять качественные товары и услуги цвели _к стандартизации основных информационных технологий управления предприятием, разработки продукции, информационного обмена в цепочке «субпоставщик - производитель - потребитель». Ме­сто и роль таких информационных технологий и международных стан­дартов, а также взаимосвязь между ними приведены на рис. 2.1. Рас­смотрим кратко их суть.

Рис. 2.1. Роль и место международных стандартов для повышения эффективности управления в цепочке «поставщик — производитель — потребитель»

 

 

---

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 839; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!