Автоматизированные системы жизненного цикла изделия
Принятие решения о вступлении в конкурентную борьбу на рынке существующих товаров или выхода на рынок с новым товаром требует содержательного обоснования и прогнозирования последствий планируемого решения. Одним из направлений повышения конкурентоспособности промышленного сектора экономики является применение современных ИТ для обеспечения процессов, протекающих в ходе всего жизненного цикла продукции и ее компонентов. Для этого необходим анализ содержания и ресурсного обеспечения всех стадий и этапов жизненного цикла планируемого к производству изделия во взаимосвязи с другими аспектами удовлетворения рассматриваемых потребностей.
Деятельность большинства производственных предприятий все в большей степени зависит от их информированности и способности эффективно использовать имеющиеся базы знаний, необходимых для их успешной деятельности. Таким образом, одной из основных задач современных ИТ можно считать безбумажное – электронное (кодовое) представление информации об изделии, т.е. разработку электронной модели изделия, которая становится базовым компонентом CALS-технологии, и открывающим принципиально новые возможности по информационному обеспечению всех стадий ЖЦ изделия на производстве .
Анализ предметной области является важнейшим этапом среди всех этапов жизненного цикла системы. Он оказывает существенное влияние на все последующие этапы, являясь в то же время наименее изученным и понятным процессом. Анализируется состояние, и прогнозируются изменения потребительских и конструктивно- технологических свойств нового и конкурирующих изделий, прогнозируется спрос, производственные возможности предприятия и смежных компонентов производительной системы. Смежными будут все предприятия и субъекты рынка, участвующие в реализации всех этапов жизненного цикла изделия.
Специалисты уже давно предвидели, что процессы разработки, подготовки производства, изготовления, маркетинга и продажи, эксплуатации и поддержки подчиняются одним естественным законам и могут быть формализованы в явном виде. Технически эта сдерживалось недостаточной мощностью компьютеров и средств коммуникаций, а на организационном и научном уровне были хорошо описаны лишь некоторые из процессов - системная интеграция имела столько же видов и форм, сколько было самих компаний-производителей.
Основные этапы жизненного цикла промышленных изделий представлены на рисунке. Там же указаны основные типы автоматизированных систем, используемых в жизненном цикле изделии.
Системы, указанные на рисунке, поддерживают следующие этапы и процедуры в жизненном цикле изделий:
САЕ – 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);
CNC – Computer Numerical Control (компьютерное числовое управление);
S&SM – Sales and Service Management (управление продажами и обслуживанием);
СРС – Collaborative Product Commerce (совместный электронный бизнес).
Современные САПР (или системы CAE/CAD), обеспечивающие сквозное проектирование сложных изделий или, по крайней мере, выполняющие большинство проектных процедур, имеют много модульную 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, с выбором протоколов, форматов данных и интерфейсов разнородных подсистем, с 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 совместно 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.
АСТПП, составляющие основу системы САМ, выполняют синтез технологических процессов и программ для оборудования с числовым программным управлением (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 промышленных предприятиях выполняются автоматизированными системами на нескольких иерархических уровнях.
Автоматизацию управления на верхних уровнях от корпорации (производственных объединений предприятий) до цеха осуществляют АСУП, классифицируемые как системы ERP или MRP II .
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 SCADA. Для непосредственного программного управления технологическим оборудованием используют системы CNC на базе контроллеров (специализированных компьютеров, называемых промышленными), 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 CRM или 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.
Контрольные вопросы и тесты для проверки знаний по теме
1. Что такое комплексная информационная система управления предприятием? Какие КИС вы знаете?
2. В чем сущность подхода MRP?
3. Какие задачи решают системы типа CRP?
4. Что характерно для концепции ERP?
5. Для чего используются программные системы класса OLAP?
6. Какие системы используются на рынке корпоративных информационных систем?
7. Почему система R/3 германской фирмы SAP AG является признанным лидером среди КИС?
8. Дайте определение и опишите структуру СППР.
9. Назовите признаки, определяющие вид ИАСУ.
10. Что такое экспертные системы?
11. Какие уровни управления предприятием вы знаете?
Тест 2
Вопрос 1. Какие системы не являются системами совместного планирования материальных и финансовых ресурсов?
А. MRP II (Manufacturing resource planning);
Б. ERP (Enterprise resource planning);
В. SCM (Supply Chain Management).
Вопрос 2. OLAP – это…?
А. класс приложений и технологий, предназначенных для оперативной аналитической обработки многомерных данных (сбор, хранение, анализ) для анализа деятельности корпорации и прогнозирования будущего состояния с целью поддержки принятия управленческих решений;
Б. это технология поддержки процесса принятия решений, основанная на выявления скрытых закономерностей и систематических взаимосвязей между переменными внутри больших массивов информации, которые затем можно применить к новым совокупностям данных;
В. система, позволяющая добиваться максимальной гибкости при работе с большими объемами разнородных данных в интерактивном режиме: строить бизнес-модели, выявлять скрытые тренды, прогнозировать тенденции развития компании и т.д.
Вопрос 3. При определении возможности внедрения СППР на предприятие следует учитывать:
А. Структурированность решаемых управленческих задач и уровень иерархии управления фирмой, на котором решение должно быть принято;
Б. Принадлежность решаемой задачи к той или иной функциональной сфере бизнеса и вид используемой информационной технологии;
В. Все вышеперечисленное.
Вопрос 4. Системы поддержки принятия решений возникли в начале 70-х 20 столетия благодаря:
А. появлению ЭВМ и развитию телекоммуникационных сетей;
Б. развитию управленческих информационных систем и успехам в создании систем искусственного интеллекта;
В. достижению в сфере электронных таблиц и интеллектуальному анализу данных.
Вопрос 5. ИСУ является классом аналитических систем, представляющих собой конечные решения для:
А. менеджеров и бухгалтеров;
Б. управленцев и аналитиков;
В. аналитиков и специалистов оперативного уровня.
Вопрос 6. Информационная автоматизированная система управления – это…?
А. система, которая обеспечивает конечным пользователям, принимающим решение, легкий и удобный доступ к данным и моделям с целью принятия решений в слабоструктурированных и неструктурированных ситуациях в разных областях человеческой деятельности;
Б. автоматизированные системы, которые помогают лицам, принимающим решение, использовать данные и модели для решения неструктурированных и слабоструктурированных проблем;
В. многоуровневые иерархические автоматизированные системы, которые обеспечивают комплексную автоматизацию управления на всех уровнях и охватывают весь цикл работ от проектирования до сбыта продукции.
Вопрос 7. Основными классификационными признаками, определяющими вид ИАСУ, являются:
А. сфера функционирования объекта, вид управляемого процесса, уровень в системе управления;
Б. масштаб организации и объемы информационных работ;
В. особенность экономической системы, ее отраслевая принадлежность, форма собственности, размер, характер деятельности предприятия.
Вопрос 8. Экспертные системы – это…?
А. системы информационного обеспечения для подготовки информационных сообщений краткосрочного использования тактического или стратегического характера, например, с использованием данных из базы данных и структурированных, формализованных процедур.
Б. информационные консультирующие и/или принимающие решения системы, основанные на структурированных, часто плохо формализуемых процедурах, использующих опыт, интуицию, т.е. поддерживающие или моделирующие работу экспертов, интеллектуальные особенности;
В. системы поддержки задач принятия решения в сложных системах, где необходимо использование знаний в достаточно широком диапазоне, особенно, в плохо формализуемых и плохо структурируемых системах, нечетких системах и при нечетких критериях принятия решения.
Вопрос 9. Анализ, как функция управления, большое значение приобретает на уровне:
А. стратегическом;
Б. оперативном;
В. функциональном.
Вопрос 10. Корпоративные информационные системы способны работать:
А. на небольших предприятиях, с государственной формой собственности;
Б. только в территориально распределенных структурах;
В. не только в территориально распределенных структурах, но и в системах любых предприятий, вне зависимости от их масштаба и формы собственности.
Вопрос 11. Программа Project Expert относится к узкоспециализированным системам и используется для:
А. для инвестиционного менеджмента;
Б. для финансового и бухгалтерского учета;
В. для автоматизации банковской деятельности.
Вопрос 12. ERP – система…
А. система управления информационными ресурсами;
Б. система управления ресурсами предприятия;
В. система представления данных для анализа руководством.
Вопрос 13. Первым стандартом управления бизнесом был:
А. MPS;
Б. MRP;
В. SCM.
ТЕСТЫ ПО ТЕМАМ
(выбрать правильный ответ/ответы из 3-х предлагаемых)
1. Что понимается под информацией?
1.1. Под информацией понимаются данные, которые представлены в понятной и полезной для человека форме.
1.2. Под информацией понимаются данные, полезные для лица принимающего решения.
1.3. Под информацией понимаются данные, полученные из внешней среды.
2. С какими видами деятельности связана информация, в которой нуждается предприятие?
2.1. С получением или сбором данных внутри организации и во внешней среде.
2.2. С различными видами обработки информации.
2.3. С вводом данных, их обработкой и выводом информации.
3. Дайте определение информационной системы.
3.1. Информационную систему (ИС) функционально можно определить как множество взаимосвязанных элементов, которые обеспечивают ввод (или воспроизведение), обрабатывают, хранят и распределяют информацию, которая используется в процессах решений, координации и контроля деятельности в организации.
3.2. ИС можно определить как множество взаимосвязанных элементов, которые обеспечивают хранение и распространение информации для принятия управленческих решений.
3.3. ИС можно определить как множество взаимосвязанных элементов, обеспечивающих ввод, обработку информации, ее тиражирование в целях контроля деятельности организации.
4. К какому типу ИС относятся экспертные системы?
4.1. К профессиональным информационным системам.
4.2. К системам, которые отвечают на вопросы, на которые нельзя получить ответы с помощью других ИС.
4.3. К системам поддержки высшего звена управления.
5. Какой уровень управления обслуживают автоматизированные системы управления?
5.1. Средний.
5.2. Стратегический.
5.3. Операционный.
6. В чем специфика ИС поддержки руководства?
6.1. Широко используют аналитические модели.
6.2. Используют высоко развитие телекоммуникации и графические средства.
6.3. Обобщают и готовят документы о базовых операциях компании.
7. Какова роль ИТ в повышении качества управления?
7.1. ИТ помогают упрощать производственные процессы, обеспечивать выполнение стандартов, совершенствовать продукты на основе анализа спроса потребителей, снижать время изготовления продукции, сокращать сроки разработки проектов и при этом делать мелкие ошибки.
7.2. ИТ позволяют создавать новые стандарты качества на основе анализа существующих.
7.3. ИТ сокращают время проектных работ, производственного процесса, реализации продукции, реакции на спрос потребителей и воздействия конкурентного окружения.
8. Что Вы понимаете под информационной технологией?
8.1. Это цельная система методов и способов сбора, передачи, накопления, обработки, хранения, предоставления и использования информации.
8.2. Это цельная система методов и приемов анализа, обработки и представления информации.
8.3. Это совокупность ИС, функционирующих в организации.
9. Какие понятия важны для оценки успешности применения ИТ?
9.1. Стратегическое соответствие, корпоративная культура, непредвиденные события, технологические переходы.
9.2. Увеличение рентабельности предприятия, облегчение обработки информации конечными пользователями, управление изменениями, непредвиденные события.
9.3. Интересы предприятия, скорость ключевых изменений продукции, облегчение обработки информации конечными пользователями.
10. Какие подходы к исследованию ИС Вы можете назвать?
10.1. Технический, математический, программный.
10.2. Технический, поведенческий, социотехнический.
10.3. Социологический, психологический, экономический.
11. Какие тенденции прослеживаются в области разработки и применения ИТ?
11.1. Разное влияние ИТ на отдельные предприятия и отрасли. Дальнейшее развитие телекоммуникаций, технического и программного обеспечения. Соответствие методов управления предприятием, развивающимся ИТ. Ориентация на внешние услуги в области ИТ. Изменение подходов к управлению ИТ с развитием технологий. Координация партнерских отношений между общими управляющими, управляющими ИТ и пользователями.
11.2. Универсализация предложения воздействия ИТ на различные предприятия и отрасли. Совершенствование технического и программного обеспечения, средств связи и телекоммуникаций. Развитие методов управления предприятием в соответствии с внедряемыми ИТ. Стандартизация методов управления ИТ. Координация отношений между общими управляющими, управляющими ИТ и пользователями.
11.3. Разное влияние ИТ на отдельные предприятия и отрасли. Дальнейшее развитие ИТ. Изменение методов управления предприятием. Ориентация на внешние услуги в области разработки программного обеспечения. Развитие методов управления ИТ. Углубление отношений между пользователями и разработками.
12. В какой период времени ИТ стали стратегической необходимостью для предприятий?
12.1. В 70-е годы.
12.2. В 80-е годы.
12.3. В 90-е годы.
13. Какая категория ИТ в перспективе будет играть ведущую роль на предприятии?
13.1. Поддерживающая.
13.2. Стратегическая.
13.3. Операционная.
14. Какова основная причина, препятствующая интеграции ИТ?
14.1. Приложения слишком сложны и требуют различных ИТ.
14.2. Раздельное управление технологиями препятствует усилиям по выявлению потенциальных возможностей интеграционных процессов этих технологий.
14.3. Уничтожение рабочих мест пользователей, которые сами способствовали использованию ИТ.
15. Каковы основные этапы внедрения ИС на предприятии?
15.1. Выбор ИС и решение об инвестициях. Технологическое обучение и адаптация. Рационализация/контроль управления. Зрелость/широкое распространение технологий.
15.2. Анализ современных информационных технологий. Отбор технологий для освоения. Внедрение ИС. Распространение ИС.
15.3. Выбор ИС. Обучение персонала. Апробация ИС. Внедрение ИС.
16. Какие факторы можно назвать в пользу собственной разработки ИС?
16.1. Требуемые знания и опыт в области разработки/эксплуатации приложений рассматриваются в качестве одной из специализаций предприятия.
16.2. Слишком много вариантов пакетов, отвечающих необходимым требованиям.
16.3. Предприятие не способно приспособится к быстрым изменениям ИТ в отрасли.
17. Какие факторы можно назвать в пользу покупки ИС?
17.1. Время, необходимое для создания ресурсов и получения опыта, слишком велико.
17.2. Необходимые приложения уникальны.
17.3. Информация или ее обработка рассматриваются как высоко секретные.
18. Какова основная проблема, связанная с внедрением ИС?
18.1. Прогресс в области ИС носит лавинообразный характер, в связи с чем «период полураспада» знаний очень короткий.
18.2. Пользователи препятствуют внедрению новых ИС в связи с высокими накладными расходами.
18.3. Современные ИС направлены на решение слабо структурированных проблем, в связи с чем основная масса пользователей не понимает их назначения.
19. Какова ведущая тенденция развития в электронной коммерции?
19.1. Отказ от вертикальной интеграции, базирующийся на иерархическом контроле ИТ.
19.2. Получение новых каналов распределения продукции.
19.3. Расширение масштабов деятельности.