Информационные технологии для «умного» производства. Современные информационные технологии и их виды

«Суров закон рынка, но это закон» - так можно перефразировать известное латинское выражение. Производить качественную продукцию в сжатые сроки и с минимальными затратами - задача, которую приходится решать всем промышленным предприятиям. Однако производственные мощности практически любого отечественного машиностроительного предприятия соответствуют 80-м годам прошлого столетия и не позволяют изготавливать конкурентоспособную продукцию. В цехах ощущается острая нехватка квалифицированных специалистов. Не менее злободневна и проблема большой продолжительности процессов разработки изделий и технологической подготовки их производства, что приводит к неоправданному увеличению затрат и сроков выпуска изделий и, как следствие, к потере конкурентоспособности на рынке. Как правило, длительная подготовка производства изделий обусловлена серьезными затратами при передаче конструкторско-технологической информации о разрабатываемом изделии и при ее поиске.

Затраты при передаче информации вызваны тем, что предприятие зачастую не придает должного значения необходимости внедрения единой системы конструкторско-технологической подготовки производства. В результате все сводится к «лоскутной» автоматизации конструкторских и технологических задач, когда каждое подразделение выбирает себе систему, руководствуясь единственным принципом - «нам так удобнее». Это приводит к отсутствию единого формата данных. Создаваемые данные приходится постоянно переводить из одной системы в другую, что чревато ошибками и затрудняет процесс внесения изменений.

Затраты при хранении и поиске информации вызваны схожими причинами: конструкторские и технологические данные хранятся в файловых системах; информация о том, кто, когда и какие конкретно вносил изменения, не сохраняется; теряется история версий объекта. Все это усложняется многоступенчатой процедурой передачи данных в другие подразделения, участвующие в процессе разработки.

Полно и качественно решить эти проблемы позволяет переход на использование комплексной системы разработки изделий - от дизайна изделия, его разработки и производства до сервисного обслуживания. Это и есть Система разработки изделий, предлагаемая американской компанией РТС (Parametric Technology Company).

Далее мы расскажем о Системе разработки изделий, которая внедряется в ОАО «Электромашина» специалистами предприятия при поддержке инженерно-консалтинговой компании СОЛВЕР и обеспечивает сквозное проектирование изделий и управление данными о них в течение всего жизненного цикла выпускаемой предприятием продукции.

В основе - сквозной цикл подготовки производства

Современная методология подготовки производства нового изделия предполагает сквозной цикл: проектирование изделия - проектирование оснастки - разработка управляющих программ - производство на основе использования единой трехмерной математической модели изделия. В чем преимущество такого подхода?

Во-первых, вся работа строится на базе исходной модели, созданной конструктором. Наличие единой геометрии позволяет исключить ошибки при создании оснастки и управляющих программ, а специализированные, встроенные в систему модули анализа - обеспечить соответствие функциональности проектируемого изделия заданным требованиям еще на этапах разработки изделия, что, несомненно, сказывается на качестве продукции.

Справка ОАО «Электромашина» (г.Челябинск) ОАО «Электромашина» - основной производитель электрооборудования, систем и комплексов управления для техники специального назначения и железнодорожного транспорта. Предприятие предлагает полный комплекс услуг: поставка запчастей, ремонт и техническое обслуживание электрооборудования. Базовой системой для проектирования и подготовки производства в OAO «Электромашина» выбран программный комплекс Pro/ENGINEER, а в качестве средства управления инженерными данными - система Windchill, которые в совокупности образуют Систему разработки изделий. Внедрение системы осуществлялось специалистами предприятия при поддержке СОЛВЕР на протяжении 18 месяцев. Сегодня предприятие самостоятельно и квалифицировано использует систему, создавая качественную продукцию в сжатые сроки и с меньшими затратами. Инженерно-консалтинговая компания СОЛВЕР (г. Москва, г.Воронеж) Инженерно-консалтинговая компания СОЛВЕР содействует российским машиностроительным предприятиям в построении «умного» производства, под которым подразумевается высокоэффективное и высокорентабельное производство. За 14 лет работы компанией выполнено более 385 промышленных проектов, внедрены сотни автоматизированных рабочих мест конструкторов и технологов, сотни единиц технологического оборудования. Сегодня компания продвигает концепцию построения «умного» производства, помогая отечественным машиностроительным предприятиям, производящим или желающим производить конкурентоспособную продукцию, делать это более эффективно на основе предлагаемого компанией прогрессивного технологического оборудования, инструмента и программного обеспечения.

Во-вторых, единая исходная геометрия позволяет распараллелить труд разработчиков - конструкторов и технологов. Таким образом, технологи могут приступать к работе еще на этапе проектирования изделия, не дожидаясь окончательного утверждения комплекта конструкторской документации. Несмотря на то что труд инженера - процесс итерационный и в каком-то смысле бесконечный (нет предела совершенству!), технологии сквозного проектирования позволяют при необходимости быстро и качественно проводить задуманные разработчиками изменения.

В-третьих, процессы проектирования изделия и подготовки производства в современных условиях немыслимы без использования единой корпоративной системы управления конструкторско-технологическими данными, обеспечивающей качественное управление процессами подготовки производства.

Конструкторская подготовка производства

При использовании простых систем автоматизированного проектирования конструктора зачастую не интересуют технологические особенности изготовления деталей и узлов, что нередко приводит к браку и последующим дорогостоящим доработкам уже в процессе производства. Во избежание подобных ситуаций необходима согласованная работа конструкторов и технологов, а также учет технологических ограничений еще на начальных этапах разработки изделия.

Система сквозного параллельного проектирования и подготовки производства Pro/ENGINEER позволяет учитывать технологические особенности конкретного производства как на этапе конструкторского проектирования, так и при разработке технологии изготовления. Входящий в систему инструмент наследования конструкторской геометрии предоставляет технологу возможность выполнять работу по проектированию оснастки и разработке управляющей программы на основе конструкторской модели, внося в нее необходимые технологические ограничения. Представьте себе обычную ситуацию: конструктор оснастки проектирует пресс-форму на деталь, в модели которой кроме литейных присутствует также множество элементов, получаемых при последующей механической обработке. Иными словами, для того чтобы спроектировать пресс-форму, необходимо эти элементы исключить. При этом ассоциативная связь между конструкторской и технологической моделями сохраняется. Это, в свою очередь, позволяет управляющей программе при внесении конструктором изменений (если они не касаются мехобработки) изменяться автоматически. Инструмент наследования обеспечивает «работу» ассоциативной связи в одну сторону - от конструктора к технологу. Изменения же, вносимые технологом, никоим образом не влияют на исходную геометрию.

Естественно, для организации эффективной параллельной работы разных подразделений - участников разработки необходимо составить «правила игры»: разработать документ (обычно это стандарт предприятия), в котором должны быть описаны правила создания трехмерных моделей, требования к описывающей их атрибутивной информации, обязанности каждого подразделения в общей структуре подготовки производства и т.д. В ОАО «Электромашина» работа по созданию такого стандарта началась в рамках проекта внедрения, совместного с компанией СОЛВЕР, а закончена силами созданного во время проекта бюро САПР предприятия, на которое были возложены все работы по поддержке и развитию созданной Системы разработки изделия и подготовки производства.

Большое значение при коллективной работе имеет правильная организация работы с библиотеками типовых и стандартных компонентов (рис. 1 и 2) разрабатываемых изделий. Для формирования единого источника данных в рамках предприятия была создана навигационная структура хранилища данных. За многолетний период внедрения Pro/ENGINEER на машиностроительных предприятиях специалистами СОЛВЕР были разработаны библиотеки стандартизованных компонентов, которые легко адаптируются под конкретные требования любого заказчика. Стандартные изделия, такие как подшипники, крепеж и т.п., входящие в эти библиотеки, выполнены ими в соответствии с требованиями ГОСТа, а атрибутивная информация полностью описывает классы точности и прочности, материал, покрытие и т.д.

Организация эффективного хранения данных определяется несколькими ключевыми моментами:

• высокой производительностью работы систем Windchill и Pro/ENGINEER;
• наличием единого атрибутивного описания компонентов;
• эффективной навигационной структурой;
• правилами создания новых типов и типоразмеров компонентов;
• требованиями к кодированию компонентов;
• жизненным циклом типового изделия.

Практика показывает, что на каждом предприятии действует определенный ограничительный перечень применяемых стандартных компонентов. И вполне логично, что при применении единого электронного архива данных рядовые пользователи не должны иметь доступа как к созданию новых типов и типоразмеров стандартных компонентов, так и к редактированию уже имеющихся компонентов. В ОАО «Электромашина» решение этих задач возложено на бюро САПР.

Если типовой порядок создания компонента архива заключается в генерировании необходимого типоразмера и его сохранении в отдельный файл, то создание другого типоразмера осуществляется простым изменением атрибутивной информации и последующей регенерацией файла. Для каждого типа компонента определен жизненный цикл, процесс согласования и утверждения, описывающий процедуру принятия решения о необходимости его использования, занесения в ограничительный перечень и синхронизации новой информации с существующей на предприятии информационной системой управления предприятием (ERP).

Для работы в Pro/ENGINEER под управлением в Windchill пользователю не требуется никакого дополнительного программного обеспечения. Pro/ENGINEER имеет встроенный web-браузер, посредством которого выполняется открытие, сохранение и другие действия с документами, хранящимися в Windchill. Например, вставка библиотечного компонента в сборку или просто его открытие легко осуществляется перетаскиванием компонента из окна Windchill в окно Pro/ENGINEER. При этом если компонент был предварительно описан, то он сам автоматически определяет свое положение в конструкции (рис. 3 и 4).

Технологическая подготовка производства

Все виды технологической оснастки в ОАО «Электромашина» разрабатываются также с применением Pro/ENGINEER. К ним относятся приспособления, нестандартное оборудование, испытательное оборудование, пресс-формы и штампы (рис. 5 и 6). Разработка всей оснастки выполняется на основе геометрии конструкторской модели и ассоциативно связана с ней. В ходе проекта внедрения специалистами предприятия уже в течение первого месяца было разработано с использованием трехмерных моделей пять пресс-форм, формообразующие компоненты которых впоследствии изготавливались на станках с ЧПУ.

Рис. 6. Страница свойств объекта «Приспособление для фрезерования»

Разработка управляющих программ для изготовления деталей на станках с ЧПУ выполняется на предприятии тоже в Pro/ENGINEER (рис. 7 и 8) под управлением Windchill. Все управляющие программы, так же как и оснастка, разрабатываются на основе конструкторской модели, которая применяется в качестве базы для всех операций обработки. При создании технологом-программистом объектов обработки траектории движения инструмента ссылаются на выбранные конструктивные элементы детали, поверхности и кромки модели. Таким образом, устанавливается ассоциативная связь между моделью изделия и заготовкой. При любой модификации модели все ассоциативно связанные с ней операции обработки обновляются. ОАО «Электромашина» имеет современный парк станочного оборудования с ЧПУ, в том числе поставленного компанией СОЛВЕР. Поэтому внедрение современных технологий в области разработки управляющих программ позволяет предприятию использовать это оборудование максимально эффективно.

Рис. 7. Хранение управляющих программ в Windchill

Следующим шагом в области внедрения современных технологий на предприятии будет освоение программного комплекса Vericut. Этот комплекс позволяет моделировать процессы обработки деталей на станках с ЧПУ с целью обнаружения возможных ошибок в траектории режущего инструмента, столкновений рабочих органов станка, а также повысить эффективность применения металлорежущих станков. При этом вся работа в Vericut ведется с использованием управляющей программы в G-кодах - то есть в Vericut учитываются и особенности управляющей стойки станка, и особенности его кинематики. Применение Vericut обеспечивает сокращение процента брака и доработок, оптимизацию режимов резания, сокращение времени обработки, продление срока службы режущего инструмента, повышение качества обрабатываемых поверхностей, а также позволяет еще до запуска детали в производство устранить ошибки, которые впоследствии могут привести к поломке оснастки, инструмента или станка.

Управление процессами технологической подготовки

В ОАО «Электромашина» технологические процессы разрабатываются с использованием программного обеспечения КОМПАС Автопроект, файлы которого представлены в формате ZIP. Формирование визуального представления технологического процесса выполняется в приложении MS Office Excel. Поскольку для согласования и утверждения необходима только визуальная информация, данные КОМПАС Автопроект автоматически преобразуются в формат PDF, и в этом формате передаются на хранение в Windchill. Преимуществом этого формата является то, что он дает возможность применения электронной подписи, обеспечивает создание текстовых и графических замечаний на поле документа и возможность просмотра на любом рабочем месте.

Для управления технологическими инструкциями создана специальная библиотека «Технологические процессы» (рис. 9), где организуется их хранение, согласование и утверждение, ограничение по правам доступа и поиск. Стоит отметить, что любые библиотеки формируются в первую очередь в соответствии с регламентом доступа к рабочим данным. Например, для конструктора изделия закрыт доступ к библиотеке технологических процессов или управляющих программ, однако ему предоставляется возможность просмотра отдельных необходимых документов.

В создании интегрированной информационной среды понятие жизненного цикла является определяющим. Практически на каждый объект, будь то чертеж, модель, документ или др., назначается свой жизненный цикл, в соответствии с которым он изменяется, последовательно переходя из одного состояния в другое. Жизненный цикл в Windchill представляет собой набор этапов, ассоциированных с рабочими потоками и описывающих логику работы с объектом. В качестве инструмента моделирования применялось программное обеспечение ARIS Toolset (рис. 10) немецкой компании IDS Sheer - мирового лидера в области разработки инструментальных средств анализа и реорганизации бизнес-процессов, а также партнера компании СОЛВЕР.

При выполнении проекта был проведен анализ существующего бизнес-процесса подписания, согласования и утверждения технологической документации. В ходе анализа стандарта предприятия и проведенного опроса сотрудников технологических подразделений были определены основные этапы и роли участников процесса. На основе полученных данных была разработана модель существующего бизнес-процесса в состоянии «как есть». Эта модель характеризовалась большим количеством этапов и последовательностей процесса согласования, требующего значительных временны х затрат. Современные системы управления инженерными данными позволяют значительно (в несколько раз) сократить время утверждения документации и увеличить время для ее качественной обработки. Это стало возможным благодаря передаче данных с почти мгновенной скоростью, а также за счет постоянного контроля выполнений заданий исполнителями и параллельности согласования информации.

На основе этой модели бизнес-процесса был создан вариант модели для состояния «как надо» при внедрении информационной системы управления Windchill. Действия участников процесса согласования технологической документации были выделены в отдельные блоки, которые определили основные этапы жизненного цикла технологического процесса. При этом для максимального сокращения сроков разработки документации работы по согласованию с различными службами предприятия были распараллелены.

Для обеспечения процесса согласования технологической документации был создан жизненный цикл объекта «Технологический процесс» (рис. 11). Шаблон его жизненного цикла состоит из пяти этапов: «В работе», «На нормоконтроле», «На техконтроле», «На рассмотрении» и «Сдано в архив».

На этапе «В работе» (рис. 12) происходит разработка технологического процесса (совместно с сотрудниками технологических служб), присвоение сотрудником отдела стандартизации обозначения техпроцессу, проверка техпроцесса ведущим технологом (рис. 13 и 14) и начальником технологического бюро ОГТ. При необходимости проведения исправлений и доработок предусмотрены возврат документации исполнителю и повторная проверка.

Рис. 14. Задание на проверку технологического процесса ведущим технологом

На этапе «На нормоконтроль» производится контроль соответствия требованиям нормативной документации (рис. 15 и 16). При необходимости проведения исправлений и доработок предусмотрены возврат документации исполнителю и ее повторная проверка.

На этапе «На техконтроль» осуществляется проверка технологического процесса технологическими службами (технологами по механической обработке, сварке, гальваническим покрытиям, литью и термообработке) и его утверждение заместителем начальника технического отдела (рис. 17). Перед проверкой для разработчика реализована возможность выбора согласующих технологов в соответствии со спецификой технологического процесса (рис. 18 и 19).

На этапе «На рассмотрении» происходит согласование технологического процесса с начальником технологического бюро цеха, начальником бюро технического контроля, сотрудником отдела главного метролога и заместителем директора по качеству (рис. 20 и 21). В рамках проекта с целью более полной демонстрации технологий Windchill по автоматизации документооборота для этого этапа было разработано два варианта шаблона рабочего потока, отличающихся друг от друга порядком распределения заданий и различными подходами к моделированию рабочих потоков.

Отметим, что возможности Windchill позволяют автоматизировать процессы согласования не только конструкторской или технологической документации, но и любых других документов. Например, специалисты бюро САПР предприятия по окончании проекта уже своими силами автоматизировали процесс согласования договоров ОАО «Электромашина». Это, во-первых, позволило сократить длительность процессов, а во-вторых, обеспечило возможность отслеживания состояния процесса - в какой службе находится договор на согласовании, сколько времени на это уже ушло и т.п.

Результаты внедрения

Одним из главных результатов выполненного проекта является то, что на предприятии сформирована высококвалифицированная команда, способная решать комплекс задач по внедрению информационных технологий в области конструкторско-технологической подготовки производства. Среди этих задач - осуществление технической поддержки системы, проведение обучения пользователей, разработка необходимых стандартных компонентов и специализированных приложений, дополняющих возможности имеющегося программного обеспечения и пр.

Специалистами бюро САПР ОАО «Электромашина» совместно с сотрудниками компании СОЛВЕР созданы единые корпоративные стандарты в области использования системы автоматизированного проектирования Pro/ENGINEER и системы управления жизненным циклом изделия Windchill, которые позволяют систематизировать имеющийся опыт и эффективно использовать его в дальнейших разработках.

Сегодня Pro/ENGINEER применяется пока еще не на всех этапах разработки изделия и подготовки производства, но уже сейчас на предприятии отмечено заметное повышение качества проектируемых изделий за счет того, что значительная часть ошибок в конструкторской документации выявляется на стадии технологической подготовки производства до изготовления изделий «в металле».

Внедрение Системы разработки изделия - это итерационный процесс, и система будет развиваться в ОАО «Электромашина» и дальше, помогая по-умному организовывать подготовку производства и обеспечивать конкурентоспособность выпускаемой продукции.

Александр Московченко

Руководитель подразделения «САПР и подготовки производства» инженерно-консалтинговой компании СОЛВЕР.

Сергей Ефимов

Руководитель отдела «Системы управления жизненным циклом изделий» компании СОЛВЕР.

ЭВМ прочно вошли в производственную деятельность, и в настоящее время нет необходимости доказывать целесообразность использования вычислительной техники в системах управления технологическими процессами, проектирования, научных исследований, административного управления, в учебном процессе, банковских расчетах, здравоохранении, сфере обслуживания и т.д. Бурное развитие информационных технологий за последние десятилетия обусловлено высокой потребностью общества в них, в первую очередь потребностями производства. Многие задачи, некогда требующие монотонной и долгой работы, стало возможно решить при помощи компьютера за считанные минуты, что значительно упростило жизнь, помогло сэкономить рабочее время и успешно помогает снизить затраты разного рода на производстве. Использование современных информационных технологий становится возможным даже там, где, казалось бы, они никогда не смогут дополнить или даже полностью заменить труд специалиста.

Введение систем автоматизации в производстве помогает значительно сократить количество наемных рабочих, отдав предпочтение нескольким специалистам в области информационных технологий, которые будут способны решать большинство проблем производства. В большинстве случаев такой подход позволяет добиться существенной экономии средств, несмотря на высокий уровень зарплат подобных специалистов. По всем показателям автоматизированное производство выигрывает, так что современному специалисту важно не только знать о существовании систем автоматизации, но и уметь с ними работать в совершенстве.

Целью данной работы является ознакомление с существующими информационными технологиями, применяемыми в производстве. Рассмотрение основных информационных систем автоматизации производства актуально в течение многих лет, примерно с середины XXвека, и актуальность данной проблемы останется высокой еще в течение длительного периода, так как изменения в этой области тесно связаны с постоянными новшествами в информационных технологиях и науке. За последние годы происходили значимые изменения в области создания и разработки информационных систем: изначально информационные системы применялись лишь на производстве с большими объемами, например, на машиностроительных или оборонных заводах. Постепенная популяризация и доступность ЭВМ сделала возможной использование информационных систем и в менее крупных масштабах, при этом дав стимул для развития логической части самих систем, что будет показано ниже на примере эволюции информационной системы MRPв систему MRPII, также нельзя не заметить появление ERP, внесшее ощутимый вклад.

В ходе работы будут рассмотрены принципы информационных систем по автоматизации производства, а также некоторые программные средства для их реализации. Таким образом, можно будет выделить несколько наиболее удачных и наиболее часто используемых систем на сегодняшний день.

Системы автоматизации управления производством

Успешное производство всегда зависит от не менее успешного управления. Именно на плечах управляющих лежит высокая ответственность за организацию производственных процессов, которые будут приносить прибыль для фирмы в целом. В наши дни существует около двадцати основных современных теорий автоматизации производства, которые базируются на современных информационных технологиях. Каждый подход имеет свои плюсы и минусы в определенных условиях, поэтому, полезно рассмотреть каждый из них. Также нельзя не заметить, что некоторые системы автоматизации появлялись в процессе модернизации некогда существовавших систем, но это не привело к полному отказу от изначальных разработок. Например, ERP-система (система планирования ресурсов предприятия) является логическим продолжением систем планирования материальных потребностей (MRP-системы) и систем планирования производственных ресурсов (MRPII-системы). Выбор определенной информационной системы для автоматизации производства зависит от многих факторов, среди которых можно выделить: объемы, тип, цель, потребность в автоматизации. На примере вышеупомянутых ERP-систем можно сказать, что мелкому производству вряд ли будет полезно тратить время на внедрение столь масштабной информационной системы, которая при небольшом уровне развития предприятия, будет только отнимать время специалистов, приводя к ухудшению показателей. Правильный выбор подходящей информационной системы для производства – непростое и очень важное решение, особенно в момент становления фирмы, когда ориентация под определенную модель автоматизации может определить становление всего производства. Сложные системы, обеспечивающие максимальный контроль по многочисленным направлениям, не только могут оказаться невостребованными, но и послужить одной из весомых статей расходов, что весьма нежелательно в большинстве случаев. Одной из начальных систем, сочетающей в себе успешные методы управления и невысокую стоимость внедрении, является система планирования потребности в материалах.

Система MRP (MaterialRequirementsPlanning) – планирование потребности в материалах

Данная система была разработана в США в 1950-х годах, но только через 25 лет, когда произошел бурный скачок в развитии вычислительной техники, она получила известность и последующее повсеместное распространение. К концу 1980-х годов MRPиспользовали большинство фирм в США и Великобритании. На сегодняшний день использование системы планирования потребности в материалах не актуально из-за возраста системы, но именно она является базой для большого количества ныне существующих систем автоматизации.

В середине XXвека многие производители сталкивались с достаточно серьезными проблемами несвоевременной поставки ресурсов, что приводило к снижению производственных показателей и скоплению большого количества материалов на складах. Главной задачей MRP является то, чтобы каждый элемент производства, каждая комплектующая деталь были в нужное время в нужном количестве. Это обеспечивается формированием такой последовательности производственных операций, которая позволяет соотносить своевременное изготовление продукции с заложенным планом выпуска. Такой подход также призван обеспечить минимальное количество запасов на складе. В упрощённом виде исходную информацию для MRP-системы представляют календарные планы производства, ведомость материалов, состав изделия, состояние запасов. На основании входных данных MRP-система выполняет следующие основные операции:

· по данным календарного плана производства определяется количество конечных изделий для каждого периода времени планирования;

· к составу конечных изделий добавляются запасные части, не включённые в календарный план производства;

· для календарного плана производства и запасных частей определяется общая потребность в материальных ресурсах в соответствии с ведомостью материалов и составом изделия с распределением по периодам времени планирования;

· общая потребность материалов корректируется с учётом состояния запасов для каждого периода времени планирования;

· осуществляется формирование заказов на пополнение запасов с учётом необходимого времени опережения.

Результатом работы MRP-системы является план-график снабжения материальными ресурсами производства (потребность каждой учётной единицы материалов и комплектующих для каждого периода времени). Для реализации план-графика снабжения система создаёт график заказов в привязке к периодам времени. Он используется для размещения заказов поставщикам материалов и комплектующих или для планирования самостоятельного изготовления с возможностью внесения корректировок в процессе производства. Системы класса MRP по соотношению цена/качество подходят для небольших предприятий, где функции управления ограничиваются учётом (бухгалтерским, складским, оперативным), управлением запасами на складах и управлением кадрами.

Возраст этой системы накладывает определенные недостатки, которые в ее рамках решать было нецелесообразно. Самым главным недостатком MRP-систем является большой объем обработки входных данных по сравнению с объемами информации в целом и результатами. При стремлении перейти на частые, но малые заказы, в рамках MRP-систем вряд ли удастся найти оптимальный план по расходам на обработку заказов и транспортировку, так как система изначально разрабатывалась для больших предприятий с многотысячными заказами (крупные машиностроительные заводы США).

Популярным ПО для MRP-систем некогда служил Microsoft Business Solutions-Navision, разрабатываемый с начала 1980-х годов. На сегодняшний день программы комплекс перерос в Microsoft Dynamics NAV, где MRP-модуль является отдельным подключаемым модулем.

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

Кафедра экономики и бизнес-администрирования

Обязательное домашнее задание

по курсу: Информационные системы и технологии на производстве

Сумы, 2012

Задача 1

Найти решение общей задачи линейного программирования, заданной математической моделью в виде целевой функции

Для решения поставленной задачи, после запуска табличного редактора Microsoft Excel, необходимо ввести в таблицу необходимые данные (рис. 1.1).

Рис. 1.1 - Экранная форма задачи линейного программирования

В ячейку G4 вводим: =СУММПРОИЗВ($B$2:$F$2;B4:F4). А в ячейки G7:G10 вводим функцию как показано на рис. 1.2.

Рис. 1.2 - Ввод формул для расчета левой части

Рис. 1.3 - Установление ограничений в надстройке «поиск решений»

Рис. 1.4 - Экранная форма задачи после ввода всех необходимых формул

Задача 2

В некоторых складах имеется штучный товар, необходимый различным магазинам для реализации. Известно, сколько товара находится на каждом складе и сколько его требуется в каждом магазине. Также известно, во что обходится перевозка каждой единицы товара из любого склада в каждый магазин. Требуется при этих условиях спланировать перевозки товара таким образом, чтобы затраты были минимальными.

Для решения поставленной задачи необходимо для закрытой и открытой транспортной задачи составить модель поставок товаров и построить математическую модель.

Решение ТЗ закрытого типа

Таблица 2.1 - Условие к решение закрытой ТЗ

Закрытая транспортная задачаТарифы, грн./шт.1-й магазин2-й магазин3-й магазинЗапасы, шт.1-й склад13,61,10,415,12-й склад6,944,946,2983-й склад29,332,4061,74-й склад31,721,747,2100,65-й склад46,30046,36-й склад17,822,8040,6Потребности, шт.145,6122,993,8

Введем ограничения как показано на рис. 2.1.

Рис. 2.1 - Ввод ограничений

В параметрах решения (кнопка «Параметры») также необходимо включить установку «Неотрицательные значения» для соблюдения условия неотрицательности переменных.

Найденное решение выглядит следующим образом (рис. 2.2)

Рис. 2.2 - Экранная форма решения после ввода всех необходимых формул

Таким образом, в случае организации поставки по оптимальным условиям, издержки доставки товаров составят 3418,13 грн. Решением задачи будет следующая матрица значений

где значение будет определять, какое количество товара необходимо доставить с i-го склада в j-й магазин.

Решение ТЗ открытого типа

Таблица 2.2 - Условие к решение открытой ТЗ

Открытая транспортная задачаТарифы, грн./шт.1-й магазин2-й магазин3-й магазинЗапасы, шт.1-й склад13,61,10,419,92-й склад6,944,946,286,63-й склад29,332,4049,34-й склад31,721,747,2105,35-й склад46,300456-й склад17,822,8028,9Потребности, шт.140,1115,288,1

Для решения данной задачи вводится фиктивный магазин, в котором тарифы будут равняться нулю. В данный магазин будет отправляться весь лишний товар. Таким образом потребности магазинов в товаре будут удовлетворены, однако на складах в действительности останется лишний товар, который в решении будет перевезен в фиктивный магазин.

Если бы наоборот, запасы не покрывали потребности, необходимо было бы ввести фиктивный склад, с которого доставлялся бы недостающий товар. В таком случае, решение транспортной задачи гарантировало бы оптимальную поставку всех товаров, имеющихся на складах. Однако, не все потребности магазинов в товаре были бы удовлетворены.

Потребности фиктивного магазина в товаре равны разности наличного и необходимого товара (343,4 - 335 = 436 единиц товара). В таком случае потребности и запасы совпадут, и задачу можно будет свести к закрытому виду.

Таким образом, необходимо принять следующие условия поставок, учитывающие избыток в необходимом товаре.

Рис. 2.3 - Экранная форма задачи с учетом фиктивного столбика

Целевая функция и ограничения будут составляться таким же образом, как и для обыкновенной закрытой транспортной задачи с одним исключением: ограничение на приобретение товаров не распространяется на фиктивный магазин. Таким образом в него будет «сбрасываться» весь лишний товар.

Введем ограничения как показано на рис. 2.4

линейный программирование транспортный себестоимость

Рис. 2.4 - Ввод ограничений

Вид экранного решения показан на рис. 2.5.

Рис. 2.5 - Экранная форма решения после ввода всех необходимых формул

В случае организации поставки по оптимальным условиям, издержки доставки товаров составят 8733,62 грн. Решением задачи будет следующая матрица значений:

Задача 3

Имеются статистические данные за несколько лет о работе фирмы в одном из направлений ее деятельности. Необходимо, используя статистические методы, рассчитать прогнозное значение интересующего показателя на следующий год, т.е. на будущий период. Кроме того, необходимо проанализировать имеющиеся данные и найти закономерность их изменения во времени.

Таким образом, задание сводится к следующим этапам:

) По приведенным данным необходимо построить прогноз с использованием скользящей средней, функции роста и тенденции. Построить графики с прогнозными данными и сравнить их с фактическими.

) Найти наиболее точную форму зависимости между статистическими данными и временем, а также определить вид этой зависимости и ее точность, используя коэффициент детерминации R2. Используя уравнение регрессии, найти значение исследуемого показателя в будущем периоде.

Исходные данные приведены в табл. 3.1

Таблица 3.1 - Исходные данные для задачи.з табл. дующие исходные данные:

ПериодДанныеПериодДанные1 2 3 4 5 6 7 8 9221 126 373 284 287 263 226 280 22310 11 12 13 14 15 16 17 18250 183 220 231 321 309 299 236 218

Расчет прогноза с использованием скользящей средней для i-го периода производится по следующей формуле:

Далее необходимо сделать прогноз с использованием функции ТЕНДЕНЦИЯ. Данная функция находит линейную зависимость между заданными значениями функции y и значениями ее аргументов x. Данная зависимость представляется линейной функцией, а значения ее аргументов находятся в Excel по методу наименьших квадратов.

В данном случае значения функции y - это данные, а значения аргументов x - номера периодов для соответствующих данных. Более подробную информацию о данной функции можно узнать с помощью помощника Excel, вызвав ее из меню или нажав клавишу «F1». Для расчета прогноза за необходимый период сначала введем в необходимой клетке таблицы «=ТЕНДЕНЦИЯ(», а далее укажем массив, в котором находятся известные значения функции y. Затем укажем массив, в котором находятся значения аргументов функции x. Последним указывается значение того периода, за который необходимо рассчитать прогноз, т.е. и необходимое значение x, для которого необходимо найти значение функции y.

Далее сделаем прогноз с использованием функции РОСТ. Данная функция Excel рассчитывает прогнозируемый экспоненциальный рост на основании имеющихся данных. Функция РОСТ возвращает значения y для последовательности новых значений x, задаваемых с помощью существующих x- и y-значений. Т.е. данная функция строит зависимость между функцией и ее аргументами в виде.

В результате получили такие значения (рис. 3.1)

Рис. 3.1 - Экранный вид расчета прогноза

Рис. 3.2 - График прогноза с использованием средней скользящей

Задача 4

Также необходимо построить следующие диаграммы:

а) столбиковую диаграмму для сравнительного анализа основных показателей хозяйственной деятельности (отпускная цена, основная З/П, сырье и материалы) по видам выпускаемой продукции;

б) накопительную диаграмму основных показателей хозяйственной деятельности (отпускная цена, основная З/П, сырье и материалы) по видам выпускаемой продукции;

в) секторную диаграмму распределения прибыли по трем изделиям.

Данные приведены на рис. 4.1

Рис. 4.1 - Исходные данные к условию

Расчет необходимых значений производится по следующей схеме:

1)Возвратные отходы составляют указанные процент от затрат на сырье и материалы.

2)Дополнительная З/П (грн.) определяется по формуле: если основная З/П<200 то дополнительная З/П равна 15% от основной; в ином случае - 20%.

)Начисления на З/П равна 37,5% от суммы основной и дополнительной З/П.

)Содержание оборудования составляет 5% от основной З/П.

)Цеховые расходы равняются 17% от (25% основной З/П + 75% от доп. З/П).

)Общезаводские расходы составляют 8% от средней основной З/П.

)Производственная себестоимость равна сумме затрат на сырье и материалы, комплектующие, топливо и энергию, основную и дополнительную З/П, начисления на З/П, содержание оборудования, цеховые и общезаводские расходы за вычетом возвратных отходов.

)Непроизводственная себестоимость составляет 3,5% от производственной.

)Полная себестоимость является суммой производственной и непроизводственной себестоимости.

)Прибыль составляет указанные процент нормы прибыли от полной себестоимости.

)Оптовая цена равна сумме полной себестоимости и прибыли.

)НДС составляет указанный процент от оптовой цены.

)Отпускная цена равна сумме оптовой цены и НДС.

Рассчитаем необходимые показатели, а так же отпускную цену. Результаты показанны на рис. 4.2

Рис. 4.2 - Экранный вид расчета себестоимости и отпускной цены

Первая диаграмма - это столбиковая диаграмма для сравнительного анализа основных показателей хозяйственной деятельности (отпускная цена, основная З/П, сырье и материалы) по видам выпускаемой продукции (рис. 4.3).

Рис.4.3 - Гистограмма сравнительного анализа показателей выпуска продукции

Построим накопительную диаграмму основных показателей хозяйственной деятельности (рис. 4.4).

Рис. 4.4 - Накопительная диаграмма основных показателей хозяйственной деятельности

Построим секторную диаграмму распределения прибыли по трем изделиям (рис. 4.5).

Рис. 4.5 - Секторная диаграмма распределения прибыли по видам продукции

ERP -система существенно улучшает управляемость предприятием и повышает эффективность его работы.

5. Информационные технологии предприятий

5.1. Управленческий учет и отчетность

Построение корпоративной информационной системы должно начинаться с анализа структуры управления организацией и соответствующих потоков данных и информации. Координация работы всех подразделений организации осуществляется через органы управления разного уровня. Под управлением понимают достижение поставленной цели при условии реализации следующих основных функций: организационной, плановой, учётной, анализа, контрольной, стимулирования (краткое содержание этих функций было рассмотрено в "Информационные системы планирования ресурсов и управления предприятием:ERP-сиcтемы").

В последние годы в сфере управления всё активнее стали применяться понятие "принятие решения" и связанные с этим понятием системы, методы, средства поддержки принятие решения. Принятие и исполнение делового решения - акт формирования и целенаправленного воздействия на объект управления, основанный на анализе ситуации, определении цели, разработки политики и программы (алгоритма) достижения этой цели.

Первым шагом на пути к эффективному управлению является создание системы сбора, оперативной обработки и получения оперативной, точной и достоверной информации о деятельности предприятия - системы для реализации управленческого учёта.

Управленческий учёт представляет собой проблему для значительной части руководителей предприятий в основном из-за отсутствия соответствующей системы обработки и представления данных, на основе которых принимаются решения. Иногда сведения, получаемые руководством для контроля и принятия решений, формируются из системы финансовой отчетности, кадрового учета и т. д. Проблема состоит в том, что эти сведения служат специфическим целям и не отвечают потребностям руководства для принятия решений. Поэтому на многих предприятиях существуют параллельно две системы учета - бухгалтерский и управленческий (практический), т. е. служащий обеспечению выполнения повседневных рабочих задач сотрудников и руководителей предприятия. Как правило, такой учет ведется по принципу "снизу-вверх". Сотрудники предприятия для выполнения своей работы фиксируют необходимые им данные (первичную информацию). Когда руководству предприятия нужно получить какие-то сведения о положении дел на предприятии, оно обращается с запросами к менеджерам более низкого уровня, а те, в свою очередь, к исполнителям.

Следствием такого самопроизвольного подхода к формированию системы отчетности является то, что, как правило, возникает конфликт между той информацией, которую хочет получить руководство, и теми данными, которые могут предоставить исполнители. Причина этого конфликта очевидна - на разных уровнях иерархии предприятия требуется разная информация, а при построении системы отчетности "снизу-вверх" нарушается основной принцип построения информационной системы - ориентация на первое лицо. Исполнители обладают либо не теми видами данных, которые нужны руководству, либо нужными данными не с той степенью детализации или обобщённости.

Большинство руководящих работников действительно получают отчеты о работе своих отделов, но эти сведения либо излишне пространны - например, подшивка договоров о продаже вместо сводного отчета с приведением цифр об общем объеме сбыта за указанный период, либо, наоборот, недостаточно полны. Кроме того, сведения поступают с запозданием - например, можно получить сведения о дебиторской задолженности через 20 дней по окончании месяца, а между тем отдел сбыта уже отгрузил товары заказчику с просроченным последним платежом. Неточные данные могут быть причиной неверных решений. Точные данные, полученные с запозданием, также теряют ценность.

Для того чтобы руководство предприятия могло получать необходимые ему для принятия управленческих решений данные, необходимо строить систему отчетности "сверху вниз", формулируя потребности верхнего уровня управления и проецируя их на нижние уровни исполнения. Только такой подход обеспечивает получение и фиксирование на самом низшем исполнительском уровне таких первичных данных, которые в обобщенном виде смогут дать руководству предприятия ту информацию, в которой оно нуждается.

Важнейшими требованиями к системе управленческого учета являются своевременность, единообразие, точность и регулярность получения информации руководством предприятия. Эти требования могут быть реализованы при соблюдении ряда простых принципов построения системы для формирования управленческой отчетности:

• система должна быть ориентирована на лиц, принимающих решения и на сотрудников аналитического отдела;
• система должна строиться "сверху вниз", руководители каждого уровня должны проанализировать состав и периодичность необходимых им для выполнения своей работы данных;
• исполнители должны иметь возможность фиксирования и передачи "наверх" установленных их руководством данных;
• данные должны фиксироваться там, где порождаются;
• информация разной степени детализации должна становиться доступной всем заинтересованным потребителям сразу же после ее фиксирования.

Очевидно, что эти требования наиболее полно могут быть реализованы с помощью автоматизированной системы. Однако опыт упорядочения систем управленческой отчетности на различных предприятиях показывает, что внедрению автоматизированной системы управленческого учета должна предшествовать достаточно большая "бумажная" работа. Ее выполнение позволяет промоделировать различные особенности управленческой отчетности предприятия и, тем самым, ускорить процесс внедрения системы и избежать многих дорогостоящих ошибок.

5.2. Автоматизированные информационные системы

Термин "автоматизированные системы управления" (АСУ), впервые появился в России в 1960-е гг. ХХ века в связи с применением компьютеров и информационных технологий в управлении экономическими объектами и процессами, что дало возможность повысить эффективность производства, лучше использовать ресурсы, избавить управленцев от выполнения обязательных рутинных операций.

Для любого предприятия возможность повышения эффективности производства в первую очередь определяется эффективностью существующей системы управления. Скоординированное взаимодействие между всеми подразделениями, оперативная обработка и анализ получаемых данных, долговременное планирование и прогнозирование состояния рынка - вот далеко не полный перечень задач, которые позволяют решить внедрение современной автоматизированной системы управления (рис. 5.1).

В этой связи, говоря о возросшем интересе российских предприятий к внедрению автоматизированных систем управления, нельзя не отметить, что в настоящее время на отечественном рынке преобладают две основные тенденции их разработки и внедрения.

Первая заключается в том, что предприятие пытается постепенно внедрить системы автоматизации лишь на отдельных участках своей деятельности, предполагая в дальнейшем объединить их в общую систему, либо довольствуясь "кусочной" ("лоскутной") автоматизацией. Несмотря на то, что этот путь, на первый взгляд, кажется менее затратным, опыт внедрения таких систем показывает, что минимальные затраты в подобных проектах чаще всего оборачиваются и их минимальной отдачей, а то и вовсе не приносят желаемого результата. К тому же сопровождение и развитие таких систем чрезвычайно затруднено и затратно.

Вторая тенденция - комплексное внедрение систем автоматизации, что позволяет охватить все звенья системы менеджмента от низового уровня производственных подразделений до верхнего управленческого уровня. В этом случае такая система включает в себя:

• автоматизацию многих направлений деятельности предприятия (бухгалтерский учет, управление персоналом, сбыт, снабжение и т. д.);
• автоматизацию основных технологических процессов предприятия;
• автоматизацию собственно управленческих процессов, процессов анализа и стратегического планирования.
• В настоящее время в мировой практике для обозначения полнофункциональных интегрированных АСУ, используемых фирмами, применяют названия:
• MRP (Material Requirement Planning - Планирование материальных потребностей),
• MRP II (Manufacturing Resource Planning - Планирование производственных ресурсов),
• ERP-система (Enterprise Resource Planning -Планирование ресурсов предприятия),
• ERP-II и CSRP (Customer Synchronized Relationship Planning - Планирование ресурсов, синхронизированное с покупателем).

Какая-либо однозначная и общепринятая общая классификация ИТ-предприятий отсутствует. Возможный вариант обобщенной структуры современных информационных технологий, внедряемых на промышленных производствах различного типа, приведен на рисунке 5.1 , на котором сделаны следующие общепринятые сокращения:

• САПР - системы автоматизированного проектирования / изготовления (Computer Aided Design / Computer Aided Manufacturing - CAD/CAM);
• АС ТПП - автоматизированные системы технологической подготовки производства (Computer Aided Engineering - CAE);
• АСУ ТП - автоматизированные системы управления технологическими процессами (Supervisory Control And Data Acquisition - SCADA);
• АСУ П - комплексная автоматизированная система управления предприятием (Enterprise Resource Planning - ERP);WF - потоки работ (WorkFlow);
• CRM - управление отношениями с клиентам;
• B2B - электронная торговая площадка ("онлайновый бизнес");
• DSS - поддержка принятия управленческих решений;
• SPSS - статистический анализ данных;
• OLAP - анализ многомерных данных;
• MIS - управляющая информационная система, (АРМ) руководителя;
• SCM - управление цепями поставок;
• PLM - управление жизненным циклом продукции (характерно для дискретного производства);
• ERP-II - расширение ERP системы за контуры производства (т. е. ERP + CRM + B2B + DSS + SCM+ PLM и т. п.);
• WAN - глобальные (внешние) сети и телекоммуникации (Wide Area Net);
• HR - "Управление персоналом", можно рассматривать как самостоятельную задачу, так и входящую в состав ERP (что и отображено на рисунке в виде двух связей);
• LAN - локальные вычислительные сети (Local Area Net).

С точки зрения внедрения информационных технологий все предприятия можно разделить на два больших класса: предприятия с дискретным типом производства (дискретное производство) и предприятия с непрерывным производством (непрерывное производство). Для непрерывного производства внедрение САПР (CAD/CAM) сводится, в основном, к внедрению графических систем.

В то же время, возрастает роль ТПП. Задачи ТПП значительно расширяются в сторону технологических расчетов, моделирования технологических процессов. Автоматизированные системы технологической подготовки производства - АС ТПП (CAE) начинают играть решающую роль в организации производства (процесс в непрерывном производстве практически невозможно организовать без технологических расчетов и моделирования).

Для непрерывного производства весьма актуальным становится внедрение автоматизированных систем управления технологическими процессами - АСУ ТП (SCADA), от эффективности которых прямо зависит эффективность производства. Основу большинства SCADA-решений составляют несколько программных компонентов (база данных реального времени, устройства ввода-вывода, предыстории типовых и аварийных ситуаций и т. д.) и администраторов (доступа, управления, сообщений).

Много специфики появляется при внедрении на непрерывном производстве комплексной автоматизированной системы управления предприятием - АСУ П.

5.3. Интегрированная информационная среда

Несмотря на значительное расширение в последнее время рынка информационных услуг и продуктов, информационное обеспечение системы управления предприятием остается все еще на недостаточном уровне. Информационно-телекоммуникационные системы функционируют, в основном, в интересах высших уровней управления и, как правило, без необходимого их взаимодействия. Такое положение приводит к дублированию работ, избыточности в сборе первичной информации, удорожанию разработок и эксплуатации систем.

Единое информационное пространство предприятия представляет собой совокупность баз и банков данных, технологий их ведения и использования, информационно-телекоммуникационных систем и сетей, функционирующих на основе единых принципов и по общим правилам. Такое пространство обеспечивает защищенное информационное взаимодействие всех участников, а также удовлетворяет их информационные потребности в соответствии с иерархией обязанностей и уровнем доступа к данным.

Интегрированная информационная среда рассматривается как комплекс проблемно-ориентированных, взаимоувязанных и взаимодействующих информационных подсистем. Концептуальная модель КИС в должной мере должна отражать эту среду (рис. 5.2). Такая среда как основа единого информационного пространства включает в себя следующие главные компоненты (рис. 5.3):

• телекоммуникационную среду (коммуникационное ПО), средства организации коллективной работы сотрудников (Groupware);
• информационные ресурсы, информационные системы и механизмы предоставления информации на их основе:
  • ERP-система;
  • ПО управления электронным документооборотом;
  • ПО информационной поддержки предметных областей;
  • ПО оперативного анализа информации и поддержки принятия решений;
  • ПО управления проектами; встроенные инструментальные средства и другие продукты (например, CAD/CAM/CAE/PDM-системы;
  • ПО управления персоналом и др.).
• организационную инфраструктуру, обеспечивающую функционирование и развитие информационной среды, систему подготовки и переподготовки специалистов и пользователей информационной среды.

Рис. 5.2.

Рис. 5.3.

Создание интегрированной информационной среды должно осуществляться с учетом следующих требований:

• вертикальная и горизонтальная интеграция имеющихся и вновь создаваемых корпоративных и проблемно-ориентированных информационных сред;
• единство организационных, технических и технологических принципов построения информационной среды;
• существование единой системы передачи данных на основе различных физических носителей (оптоволоконные, спутниковые, радиорелейные и др. каналы связи) как основы для горизонтальной и вертикальной интеграции информационных сред и компьютерных сетей;
• строгое соблюдение международных и российских стандартов в области информационно-вычислительных сетей, протоколов и средств связи, информационных ресурсов и систем;
• обеспечение доступа пользователей к открытым и защищенным базам данных различного назначения;
• обеспечение информационной безопасности и многоуровневой защиты информации от несанкционированного доступа, включая гарантии подлинности информации, распространяемой в информационной среде;
• создание систем и средств коллективного доступа в компьютерной сети;
• развитие информационных ресурсов и проблемно-ориентированных систем на основе идеологии информационных хранилищ и открытых систем, обеспечивающих возможность совместного использования различных аппаратных платформ и операционных систем;
• использование модульного принципа при проектировании центров и узлов хранения и обработки информации, абонентских пунктов и рабочих мест пользователей;
• использование сертифицированных программно-технических решений и унифицированных компонентов функционирующих систем и сетей;
• мониторинг информатизации, учет, регистрация и сертификация информационных ресурсов;
• развитие механизмов и средств предоставления информационного сервиса конечных пользователей, сертификации и лицензирования информационных услуг;
• использование организационных и методических материалов, системных требований, стандартов и рекомендаций по интеграции сетей, систем, баз данных и автоматизиpoвaнныx кадастров.

Несомненно, анализ общего состояния информатизации, тенденций и перспектив ее развития должен базироваться на определенных предпосылках и методологических требованиях, без учета которых затруднительно говорить о ее успехах или неудачах.

ЭВМ прочно вошли в производственную деятельность, и в настоящее время нет необходимости доказывать целесообразность использования вычислительной техники в системах управления технологическими процессами, проектирования, научных исследований, административного управления, в учебном процессе, банковских расчетах, здравоохранении, сфере обслуживания и т.д. Бурное развитие информационных технологий за последние десятилетия обусловлено высокой потребностью общества в них, в первую очередь потребностями производства. Многие задачи, некогда требующие монотонной и долгой работы, стало возможно решить при помощи компьютера за считанные минуты, что значительно упростило жизнь, помогло сэкономить рабочее время и успешно помогает снизить затраты разного рода на производстве. Использование современных информационных технологий становится возможным даже там, где, казалось бы, они никогда не смогут дополнить или даже полностью заменить труд специалиста. Введение систем автоматизации в производстве помогает значительно сократить количество наемных рабочих, отдав предпочтение нескольким специалистам в области информационных технологий, которые будут способны решать большинство проблем производства. В большинстве случаев такой подход позволяет добиться существенной экономии средств, несмотря на высокий уровень зарплат подобных специалистов. По всем показателям автоматизированное производство выигрывает, так что современному специалисту важно не только знать о существовании систем автоматизации, но и уметь с ними работать в совершенстве. Целью данной работы является ознакомление с существующими информационными технологиями, применяемыми в производстве. Рассмотрение основных информационных систем автоматизации производства актуально в течение многих лет, примерно с середины XX века, и актуальность данной проблемы останется высокой еще в течение длительного периода, так как изменения в этой области тесно связаны с постоянными новшествами в информационных технологиях и науке. За последние годы происходили значимые изменения в области создания и разработки информационных систем: изначально информационные системы применялись лишь на производстве с большими объемами, например, на машиностроительных или оборонных заводах. Постепенная популяризация и доступность ЭВМ сделала возможной использование информационных систем и в менее крупных масштабах, при этом дав стимул для развития логической части самих систем, что будет показано ниже на примере эволюции информационной системы MRP в систему MRPII, также нельзя не заметить появление ERP, внесшее ощутимый вклад.

Информационные технологии в промышленности.

Внедрение информационных технологий в сферу производства, торговли, банковского дела первоначально развивалось по пути создания доморощенных информационных систем. Термин АСУП (автоматизированная система управления производством), появившийся в 60-е годы был на слуху десятки лет. Однако главная проблема комплексной автоматизации не была решена, но при этом был накоплен опыт разработок подобных систем и подготовлены специалисты, способные решать задачи внедрения информационных технологий в сферу управления бизнесом на современном уровне.

При проектировании АСУП зачастую игнорировались вопросы совместимости, стандартизации, что затрудняло внедрение современных технологий и приводило к большим затратам на модернизацию. В настоящее время, не смотря на специфику предметных областей, широкое распространение получили корпоративные информационные системы (КИС), базирующиеся на принципах корпоративных информационных технологий и современных стандартов.

Выделяют три основных класса задач, решаемых с помощью КИС . Это задачи:

формирования отчетных показателей (налоговые службы, статистика, инвесторы и т.д.), получаемых на основе стандартной бухгалтерской и статистической отчетности;

выработки стратегических управленческих решений по развитию бизнеса на основе базы высокоагрегированных показателей;

выработки тактических решений, направленных на оперативное управление и решаемых на основе базы частных, высокодетализированных показателей, отражающих различные стороны локальных характеристик функционирования структуры.

Основной трудностью при внедрении КИС является диагностика.

Здесь можно выделить три этапа:

обследование, системный анализ и оценка существующей структуры и технологий управления;

разработка новых вариантов организационных структур и технологий управления на основе информационных технологий;

разработка положения по реорганизации управления, плана внедрения, регламента управленческого документооборота.

Условно выделяют тиражируемые, полузаказные и заказные КИС.

Тиражируемая КИС не требует доработки со стороны разработчика, существует сама по себе, не предоставляет возможности внесения изменений. Такие системы предназначены для малых предприятий.

Заказные системы при существующем уровне информационных технологий ушли в прошлое, они ненадежны, не соответствуют принятым стандартам и с трудом поддаются модернизации. Основная область их применения - производства с очень большой спецификой.

Полузаказные системы являются наиболее гибкими, в большей степени удовлетворяют требованиям заказчика, требуют меньших капитальных затрат. Основная область их применения - крупные предприятия (сотни документов в месяц и более пяти человек в цепочке бизнес-процессов).

В настоящее время на рынке корпоративных систем представлено большое число зарубежных разработок. Учитывая специфику принципов учета, управления, планирования, в российской экономике отечественные КИС занимают более прочные позиции.

Отдельно от проблем построения КИС рассматривается направление создания автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП). Актуальность этой проблемы объясняется тем, что в старых системах зачастую выбранные элементы не стыкуются между собой, не удовлетворяют предъявляемым требованиям и нет средств и возможностей для исправления сложившейся ситуации. В настоящее время в области АСУ ТП господствующей является концепция открытых систем на основе системной интеграции, базирующаяся на следующих принципах:

совместимость программно-аппаратных средств различных фирм-производителей снизу-вверх;

комплексная проверка и отладка всей системы на стенде фирмы интегратора на основе спецификации заказчика.

В большинстве случаев АСУ ТП представляют двухуровневую систему управления. Нижний уровень включает контроллеры, обеспечивающие первичную обработку информации, поступающей непосредственно с объекта управления. Программное обеспечение контроллеров обычно реализуется на технологических языках типа языка релейно-контактных схем.

Верхний уровень АСУ ТП составляют мощные компьютеры, выполняющие функции серверов баз данных и рабочих станций, обеспечивающих хранение, анализ и обработку всей поступающей информации, а также взаимодействие с оператором. Основой программного обеспечения верхнего уровня являются пакеты SCADA (Supervision Control and DATA Acquisition).

Наиболее ярко концепция открытых систем прослеживается в открытой модульной архитектуре контроллеров - ОМАС (Open Module Architecture Controls), разработанной фирмой General Motors. Близкие к ним концепции предложены европейскими (European Open System Architecture for Control within Automation SDystems - OSACA), японскими (Japan International Robotics and Factory - IFORA, Japan Open System Environment for Controller Architecture - OSEC) и американскими (Technologies Enabling Agile Manufacting - TEAM Projects) организациями. Содержание ОМАС-требований заключается в основных терминах:

Open - открытая архитектура, обеспечивающая интеграцию аппаратного и программного обеспечения;

Modular - модульная архитектура, позволяющая использовать компоненты в режиме Pluge and Play.

Scaleable - масштабируемая архитектура, позволяющая легко изменять конфигурацию для конкретных задач;

Economical - экономичная архитектура;

Maintenable - легко обслуживаемая архитектура.

Аппаратная платформа контроллеров базируется на миниатюрных РС-совместимых компьютерах, обладающих высокой надежностью, быстродействием, совместимостью в силу «родственности» с компьютерами верхнего уровня. Операционная среда РС-контроллеров также должна удовлетворять требованиям открытости.

Здесь наиболее распространенной является операционная система QNX (фирма QSSL, Канада). Архитектура QNX является открытой, модульной, легко модифицируемой. Спецификой работы с контроллерами является использование языков технологического программирования, описывающих сам технологический процесс и ориентированных на работу не программистов, а технологов. Накопленный опыт работы с подобными языками обобщен в стандарте IEC 1131-3, где определены пять основных языковых средств:

SFG - язык последовательных функциональных схем;

LD - язык релейных диаграмм;

FDB - язык функциональных блоковых диаграмм;

ST - язык структурированного текста;

IL - язык инструкций.

Системы автоматизации управления производством Успешное производство всегда зависит от не менее успешного управления. Именно на плечах управляющих лежит высокая ответственность за организацию производственных процессов, которые будут приносить прибыль для фирмы в целом. В наши дни существует около двадцати основных современных теорий автоматизации производства, которые базируются на современных информационных технологиях. Каждый подход имеет свои плюсы и минусы в определенных условиях, поэтому, полезно рассмотреть каждый из них. Также нельзя не заметить, что некоторые системы автоматизации появлялись в процессе модернизации некогда существовавших систем, но это не привело к полному отказу от изначальных разработок. Например, ERP-система (система планирования ресурсов предприятия) является логическим продолжением систем планирования материальных потребностей (MRP-системы) и систем планирования производственных ресурсов (MRP II-системы). Выбор определенной информационной системы для автоматизации производства зависит от многих факторов, среди которых можно выделить: объемы, тип, цель, потребность в автоматизации. На примере вышеупомянутых ERP-систем можно сказать, что мелкому производству вряд ли будет полезно тратить время на внедрение столь масштабной информационной системы, которая при небольшом уровне развития предприятия, будет только отнимать время специалистов, приводя к ухудшению показателей. Правильный выбор подходящей информационной системы для производства – непростое и очень важное решение, особенно в момент становления фирмы, когда ориентация под определенную модель автоматизации может определить становление всего производства. Сложные системы, обеспечивающие максимальный контроль по многочисленным направлениям, не только могут оказаться невостребованными, но и послужить одной из весомых статей расходов, что весьма нежелательно в большинстве случаев. Одной из начальных систем, сочетающей в себе успешные методы управления и невысокую стоимость внедрении, является система планирования потребности в материалах.

Система MRP (Material Requirements Planning) – планирование потребности в материалах

Данная система была разработана в США в 1950-х годах, но только через 25 лет, когда произошел бурный скачок в развитии вычислительной техники, она получила известность и последующее повсеместное распространение. К концу 1980-х годовMRP использовали большинство фирм в США и Великобритании. На сегодняшний день использование системы планирования потребности в материалах не актуально из-за возраста системы, но именно она является базой для большого количества ныне существующих систем автоматизации. В середине XX века многие производители сталкивались с достаточно серьезными проблемами несвоевременной поставки ресурсов, что приводило к снижению производственных показателей и скоплению большого количества материалов на складах. Главной задачей MRP является то, чтобы каждый элемент производства, каждая комплектующая деталь были в нужное время в нужном количестве. Это обеспечивается формированием такой последовательности производственных операций, которая позволяет соотносить своевременное изготовление продукции с заложенным планом выпуска. Такой подход также призван обеспечить минимальное количество запасов на складе. В упрощённом виде исходную информацию для MRP-системы представляют календарные планы производства, ведомость материалов, состав изделия, состояние запасов. На основании входных данных MRP-система выполняет следующие основные операции: · по данным календарного плана производства определяется количество конечных изделий для каждого периода времени планирования; · к составу конечных изделий добавляются запасные части, не включённые в календарный план производства; · для календарного плана производства и запасных частей определяется общая потребность в материальных ресурсах в соответствии с ведомостью материалов и составом изделия с распределением по периодам времени планирования; · общая потребность материалов корректируется с учётом состояния запасов для каждого периода времени планирования; · осуществляется формирование заказов на пополнение запасов с учётом необходимого времени опережения. Результатом работы MRP-системы является план-график снабжения материальными ресурсами производства (потребность каждой учётной единицы материалов и комплектующих для каждого периода времени). Для реализации план-графика снабжения система создаёт график заказов в привязке к периодам времени. Он используется для размещения заказов поставщикам материалов и комплектующих или для планирования самостоятельного изготовления с возможностью внесения корректировок в процессе производства. Системы класса MRP по соотношению цена/качество подходят для небольших предприятий, где функции управления ограничиваются учётом (бухгалтерским, складским, оперативным), управлением запасами на складах и управлением кадрами.

Система MRP II (Manufacturing Resource Planning) – планирование производственных ресурсов

На смену системе MRP пришла система планирования производственных ресурсов, названная MRP II, чтобы подчеркнуть связь систем. В новой системе было уделено внимание куда большему числу факторов, что позволило значительно расширить сферу применения и увеличить показатели. Переход от одной системы к другой был вызван не только видимыми недостатки в первоначальной MRP-системе, но и постоянно нарастающими мощностями ЭВМ. С течением времени расчеты более сложных и многоуровневых операций стали возможны на относительно дешевых компьютерах, что послужило возрастающим интересном к постоянным доработкам информационных систем. В отличие от MRP, в системе MRP II производится планирование не только в материальном, но и в денежном выражении, что позволяет охватить куда большее количество всевозможных показателей. MRP II и на сегодняшний день представляет собой метод для эффективного планирования всех ресурсов производственной компании. Некоторые производства до сих пор не отказались от использования схемы MRP II, считая ее оптимальной информационной системой. В идеале, выполняется операционное планирование в натуральных единицах измерения, финансовое планирование в стоимостных единицах измерения, и содержит в себе возможности моделирования для ответа на вопросы «а что будет, если…?». Модель состоит из множества процессов, каждый из которых связан с другими: бизнес-планирование, планирование производства (планирование продаж и операций), разработка главного календарного плана производства, планирование потребности в материалах, планирование потребности в мощностях и системы поддержки контроля исполнения по мощностям и материалам. Результат таких систем интегрируется с финансовыми отчетами, такими как бизнес-план, отчет о соглашениях по закупкам, бюджет отгрузки и прогноз запасов в стоимостном выражении». Как видно, разница между двумя моделями ощутима, так как MRP II оперирует куда большим количеством показателей. Различия междуMRP и MRP II можно представить в виде наглядной схемы: На рис.1 показана схема модели MRP II, в которой при помощи овала выделены элементы системы MRP. Как видно, переход от первой модели автоматизации ко второй значительно расширяет границы обрабатываемых данных, что позволяет наладить производство оптимальным образом. Модель MRP II чувствительна к изменениям спроса в кратковременном периоде, что выгодно отличает ее от предшественницы. Стандарт программного обеспечения системы MRP II включает в себя 16 последовательных функций: · планирование продаж и производства; · управление спросом; · составление плана производства; · планирование потребностей в сырье и материалах; · спецификации продукции; · складская подсистема; · отгрузка готовой продукции; · управление производством на цеховом уровне; · планирование производственных мощностей; · контроль входа/выхода; · материально-техническое снабжение; · планирование запасов сбытовой сети; · планирование и управление инструментальными средствами; · финансовое планирование; · моделирование; · оценка результатов деятельности. К преимуществам модели относят снижение запасов, улучшение обслуживания клиентов, приводящее к росту продаж, увеличение производительности труда рабочих, равномерное снижение затрат на закупку, уменьшение сверхурочных работ, уменьшение транспортных затрат по повышенному тарифу.

Система APS (Advanced Planning and Scheduling) – усовершенствованное планирование

Главной особенностью системы APS является возможность быстрого составления планов с учётом имеющихся ресурсов и производственных ограничений (переналадки оборудования, доступность оснастки, связи между машинами и др.) и быстрого перепланирования по заранее составленным сценариям оптимизации. Систему APS можно разбить на две части, которые тесно связаны с другими информационными системами автоматизации. Первая часть метода APS похожа на алгоритм MRP II. Существенное отличие заключается в том, что в системе APS согласование материалов и мощностей происходит не итеративно, а синхронно, что резко сокращает время перепланирования. Системы типа APS позволяют решать такие задачи, как "проталкивание" срочного заказа в производственные графики, распределение заданий с учетом приоритетов и ограничений, перепланирование с использованием полноценного графического интерфейса. Это особенно актуально для позаказного производства, а также в случаях жесткой конкуренции в сроках выполнения заказа и необходимости точного соблюдения этих сроков. Вторая часть метода APS - диспетчеризация производства, с возможностью учета различного рода ограничений, с элементами оптимизации. Функции APS, присущие производственным ERP-системам, пока являются относительно новыми. Тем не менее, считается, что со временем алгоритмы APS станут общепринятыми для многих производственных предприятий. APS-системы являются своеобразной надстройкой к существующим ERP-системам, заменяя схожие механизмы в них. Потребность в высокой точности входных данных можно рассматривать двояко, так как, с одной стороны, это несомненно положительная сторона для планирования производства, с другой, негативная, потому что ошибки в расчетах могут приводить к убыткам. Использование APS-систем требует большой точности и профессионализма, что заметно усложняет их внедрение.

Система JIT (Just In Time) – точно в срок.

Одной из широко распространенных в мире информационных моделей является модель «точно в срок» (just-in-time, JIT). Основная ее идея заключается в следующем: если производственное расписание задано, то можно так организовать движение материальных потоков, что все материалы, компоненты и полуфабрикаты будут поступать в необходимом количестве, в нужное место (на сборочной линии - конвейере) и точно к назначенному сроку для производства или сборки готовой продукции. Благодаря этому компоненты с предыдущей операции (обработка или доставка от поставщика) попадают в производство тогда и только тогда, когда в них появляется необходимость. В отличие от MRP, рассчитанной на предприятия с масштабным производством, JIT более применим для производства среднего масштаба, где происходит постоянный и непрерывный процесс производства небольших партий, что требует постоянных поставок материалов в небольшом количестве. Плюсом данного подхода можно назвать отсутствие необходимости в страховых запасах и иммобилизующих денежных средствах, но стоит сделать оговорку, что это верно для предприятий среднего и малого уровня. Данная система является успешной альтернативой MRP с определенными условиями. Простота процедур планирования поставок не совместима с крупными производствами, где планирование и контроль процессов производства находится на более высоком уровне, так как в конечном счете это негативно отразится на показателях.Данная модель характеризуется следующими основными чертами:· минимальными (нулевыми) запасами материальных ресурсов, незавершенного производства, готовой продукции;· короткими производственными циклами;· небольшими объемами производства готовой продукции и пополнения запасов (поставок);· взаимоотношениями по закупкам материальных ресурсов с небольшим числом надежных поставщиков и перевозчиков;· эффективной информационной поддержкой;· высоким качеством готовой продукции и сервиса поставок материалов.Основной целью информационной системы JIT II является максимальная интеграция всех логистических функций фирмы для минимизации уровня запасов в интегрированной информационной системе, обеспечение высокой надежности и уровня качества продукции и сервиса для максимального удовлетворения запросов потребителей. Системы, основанные на идеологии JIT II, используют гибкие производственные технологии выпуска небольших объемов готовой продукции группового ассортимента на базе раннего предсказания покупательского спроса.

Аббревиатура ERP используется для обозначения комплексных систем управления предприятием (Enterprise-Resource Planning – планирование - ресурсов предприятия). Ключевой термин ERP является Enterprise – Предприятие, и только потом – планирование ресурсов. Истинное предназначение ERP - в интеграции всех отделов и функций компании в единую компьютерную систему, которая сможет обслужить все специфичные нужды отдельных подразделений. ERP-система автоматизирует процедуры, образующие бизнес-процессы. Например, выполнение заказа клиента: принятие заказа, его размещение, отгрузка со склада, доставка, выставление счёта, получение оплаты. ERP-система «подхватывает» заказ клиента и служит своего рода дорожной картой, по которой автоматизируются различные шаги на пути исполнения заказа. Когда представитель представительского офиса вводит заказ клиента в ERP-систему, у него есть доступ ко всей информации, необходимой для того, чтобы запустить заказ на выполнение. Например, он тут же получает доступ к кредитному рейтингу клиента и истории его заказов из финансового модуля, узнает о наличии товара из складского модуля и о графике отгрузки товаров из модуля логистики. Польза от использования MRP, описанная в начале работы, высока, но несмотря на это, в системе был один существенный недостаток, а именно, - не учитывалась в своей работе производственные мощность предприятия. Это привело к расширению функциональности MRP систем модулем планирования потребностей в мощностях (CRP - Capacity Requirements Planning). Связь между CRP и графиком позволяла учитывать наличие необходимых мощностей для производства определенного количества готовых изделий. В 80х годах появился новый класс систем - системы планирования производственных ресурсов предприятия (Manufacturing Resource Planning). Из-за схожести аббревиатур такие системы стали называть MRPII. Отличия MRPII от MRP так же были рассмотрены нами в начале работы. Но именно MRPII является предпоследней стадией появления ERP. В следствии усовершенствования систем MRPII и их дальнейшего функционального расширения появился класс систем ERP. Термин ERP был введен независимой исследовательской компанией Gartner Group в начале 90х годов. ERP системы, предназначены не только для производственных предприятий, они также эффективно позволяют автоматизировать деятельность компаний предоставляющих услуги.

Никто не станет отрицать огромное значение, которым обладают информационные технологии в жизни обыкновенного человека. ИТ являются жизненно важным стимулом развития самых разных сфер деятельности человека, вряд ли кто-либо сможет назвать сферу, где они не используются хотя бы косвенно. Начиная от узкоспециализированных областей тяжелой промышленности и заканчивая такими вещами, как аватары для Твиттера или Фейсбука – везде информационные технологии прямо либо косвенно находят свое применение. Любые бухгалтерские операции на любом предприятии сегодня проводятся с использованием компьютера. То, насколько эффективно работает городское самоуправление, во многом определяется теми техническими средствами и тем программным обеспечением, которыми оно располагает. Естественно, использование самых последних технологий и технических средств не решает полностью всех проблем, однако инновации могут значительно упростить и ускорить работу служащих. Особенно это заметно на сложных участках аналитической деятельности, в процессах формирования отчетов и справок.

Подводя итог, можно сказать, что информационные технологии очень глубоко проникли в жизнь современного человека, и даже более того – вряд ли будет преувеличением тот факт, что без информационных технологий современное общество не сможет существовать в том виде, в котором оно находится сейчас.