Лекция 3. Иерархическая структура информационной системы предприятия

 

Учебные вопросы

1. OLAP-системы

2. ERP-системы

3. MES-системы

4. SCADA-системы

 

Современная информационная система (ИС) предприятия не мыслима без комплекса достаточно сложной обработки информации, полученной не только путем ручного ввода, но и на основании автоматических измерений. К обработке информации можно отнести: автоматизированный сбор, преобразование, агрегирование, хранение, передачу и представление (визуализация). Результатом этой обработки служит предоставление требуемой и достоверной информации в нужном виде, в нужном месте, и в нужное время, все то, без чего невозможно полноценное управление. Здесь имеется в виду не только информация для поддержки принятия решений, позволяющей операционному менеджменту выполнять свои функции, но и информация, на основании которой система в автоматическом или автоматизированном режиме производит выработку управляющих воздействий и команд, поступающих на реальный объект управления.

В данной лекции основное внимание уделяется вопросам решения задач удаленного сбора информации, ее обработки и управления на производственном предприятии. Информационная система предприятия в общем виде имеет иерархическую структуру (рис. 3.1) и состоит из различных аппаратных и программных средств, взаимодействующих между собой определенным образом и различающихся назначением, функциональностью, кругом решаемых задач и временем актуализации (т. е. периодом обновления информации, при котором происходят заметные изменения состояния).

 

Рисунок 3.1 - Информационная система производственного предприятия

 

 

OLAP-системы

OLAP (OnLine Analytical Processing) – это название не конкретного продукта, а целой технологии оперативной аналитической обработки, предполагающей анализ данных и получение отчетов. Пользователю предоставляется многомерная таблица, автоматически суммирующая данные в различных разрезах и позволяющая оперативно управлять вычислениями и формой отчета.

Хотя в некоторых изданиях аналитическую обработку называют и онлайновой, и интерактивной, однако прилагательное "оперативная" как нельзя более точно отражает смысл технологии OLAP. Разработка руководителем решений по управлению попадает в разряд областей наиболее ложно поддающихся автоматизации. Однако сегодня имеется возможность оказать помощь управленцу в разработке решений и, самое главное, значительно ускорить сам процесс разработки решений, их отбора и принятия.

Системы поддержки принятия решений обычно обладают средствами предоставления пользователю агрегатных данных для различных выборок из исходного набора в удобном для восприятия и анализа виде. Как правило, такие агрегатные функции образуют многомерный набор данных, нередко называемый гиперкубом или метакубом, оси которого содержат параметры, а ячейки – зависящие от них агрегатные данные – причем храниться такие данные могут и в реляционных таблицах, но в данном случае речь идет о логической организации данных, а не о физической реализации их хранения.

Вдоль каждой оси данные могут быть организованы в виде иерархии, представляющей различные уровни их детализации.

По измерениям в многомерной модели откладывают факторы, влияющие на деятельность предприятия (например: время, продукты, филиалы компании и т.п.). Полученный OLAP-куб затем наполняется показателями деятельности предприятия (цены, продажи, план, прибыли, бытки и т.п.). Необходимо отметить, что в отличие от геометрического куба грани ОLAP-куба не обязательно должны иметь один размер. Наполнение это может вестись как реальными данными оперативных систем, так и прогнозируемыми на основе исторических данных. Измерения гиперкуба могут носить сложный характер, быть иерархическими, между ними могут быть установлены отношения. В процессе анализа пользователь может менять точку зрения на данные (так называемая операция смены логического взгляда), тем самым, просматривая данные в различных разрезах и разрешая конкретные задачи. Над кубами могут выполняться различные операции, включая прогнозирование и условное планирование (анализ типа “что, если”).

Благодаря такой модели данных пользователи могут формулировать сложные запросы, генерировать отчеты, получать подмножества данных. Оперативная аналитическая обработка позволяет значительно упростить и ускорить процесс подготовки и принятия решений руководящим персоналом. Оперативная аналитическая обработка служит цели превращения данных в информацию. Она принципиально отличается от традиционного процесса поддержки принятия решений, основанного, чаще всего, на рассмотрении структурированных отчетов.

OLAP-технология относится к виду интеллектуального анализа и предполагает 12 принципов:

1. Концептуальное многомерное представление. Пользователь-аналитик видит мир предприятия многомерным по своей природе, соответственно и OLAP-модель должна быть многомерной в своей основе.

2. Прозрачность. Архитектура OLAP-системы должна быть открытой, позволяя пользователю, где бы он ни находился, связываться при помощи аналитического инструмента – клиента – с сервером.

3. Доступность. Пользователь-аналитик OLAP должен иметь возможность выполнять анализ, базирующийся на общей концептуальной схеме, содержащей данные всего предприятия в реляционной БД, также как и данные из старых наследуемых БД, на общих методах доступа и на общей аналитической модели. OLAP-система должна выполнять доступ только к действительно требующимся данным, а не применять общий принцип "кухонной воронки", который влечет ненужный ввод.

4. Постоянная производительность при разработке отчетов. При увеличении числа измерений или объема базы данных пользователь-аналитик не должен чувствовать существенного снижения производительности.

5. Клиент-серверная архитектура. Большинство данных, которые сегодня требуется подвергать оперативной аналитической обработке, содержатся на мэйнфреймах с доступом на пользовательские рабочие станции через ЛВС. Это означает, что OLAP-продукты должны быть способны работать в среде клиент-сервер.

6. Общая многомерность. Каждое измерение должно применяться безотносительно своей структуры и операционных способностей. Базовые структуры данных, формулы и форматы отчетов не должны смещаться в сторону какого-либо одного измерения.

7. Динамическое управление разреженными матрицами. Физическая схема OLAP-инструмента должна полностью адаптироваться к специфической аналитической модели для оптимального управления разреженными матрицами. Разреженность (измеряется в процентном отношении пустых ячеек ко всем возможным) – это одна из характеристик распространения данных.

8. Многопользовательская поддержка. OLAP-инструмент должен предоставлять возможности совместного доступа запроса и дополнения нескольких пользователей-аналитиков при условии сохранения целостности и безопасности.

9. Неограниченные перекрестные операции. Различные операции вследствие их иерархической природы могут представлять зависимые отношения в OLAP-модели, т. е. являются перекрестными. Их выполнение не должно требовать от пользователя-аналитика вновь определять эти вычисления и операции.

10. Интуитивная манипуляция данными. Взгляд пользователя- аналитика на измерения, определенный в аналитической модели, должен содержать всю необходимую информацию, чтобы выполнять действия с OLAP-моделью, т.е. они не должны требовать использования системы меню или иных множественных операций с пользовательским интерфейсом.

11. Гибкие возможности получения отчетов. Средства формирования отчетов должны представлять собой синтезируемые данные или информацию, следующую из модели данных в ее любой возможной ориентации. Это означает, что строки, столбцы или страницы отчета должны отображать несколько измерений OLAP-модели одновременно с возможностью показать любое подмножество элементов (значений), содержащихся в измерении, причем в любом порядке.

12. Неограниченная размерность и число уровней агрегации. Исследование о возможном числе необходимых измерений, требующихся в аналитической модели, показало, что одновременно пользователем- аналитиком может использоваться до 19 измерений. Отсюда вытекает рекомендация о числе измерений, поддерживаемой OLAP-системой. Более того, каждое из общих измерений не должно быть ограничено по числу определяемых пользователем-аналитиком уровней агрегации.

 

В качестве специализированных OLAP-систем, предлагаемых в настоящее время на рынке, можно указать CalliGraph, Business Intelligence.

Для решения простых задач анализа данных возможно использовать бюджетное решение – офисные приложения Excel и Access компании Microsoft, которые содержат элементарные средства OLAP-технологии, позволяющие создавать сводные таблицы и строить на их основе различные отчеты.

 

ERP-системы

 

ERP (Enterprise-Resource Planning) – комплексная система управления ресурсами предприятия, объединяющая подразделения предприятия и отражающая их функции. Это могут быть информационные системы (ИС), применяемые для распределения всех ресурсов на предприятии и используемые для осуществления продаж, а так же в процессе закупок, учета и производства. Кроме того, ERP-системы могут использоваться для реализации различных методов эффективного планирования всеми ресурсами на предприятии с целью осуществления производства, закупок, учета, продаж, выполнения заказов клиентов в сферах обслуживания и дистрибьюции.

Большинство предприятий организованно таким образом, что каждый конкретный отдел имеет собственную компьютерную программу, способную обрабатывать запросы только этого отдела. Внедрение ERP-системы на предприятие возможно двумя путями.

Первый путь предполагает сохранение существующих не связанных подсистем подразделений и объединение их результатов функционирования, их локальных баз данных по средствам некоторой программы-надстройки в единую интегрированную систему, работающую с единой базой данных предприятия. Достоинство этого пути состоит в безболезненности перехода на новую систему, обеспечивающую сохранение существующих методов работы отдельных подразделений предприятия, а недостатком является наличие в системе нескольких программных платформ и СУБД, что приводит к трудностям в обслуживании и сопровождении, оперативности получения и репликации данных.

Второй подход связан коренной ломкой существующих локальных подсистем и, возможно, структуры управления предприятия с целью ее оптимизации, и создание интегрированной системы, работающей на единой программной платформе, с единой СУБД. На смену устаревшим компьютерным системам по финансам, контролю над производством, управлению персоналом, логистике, складу приходит универсальная ERP-система, включающая в себя программные модули, позволяющие полностью сохранять функционал старых подсистем и вводить новые функциональные возможности, касающиеся сводной аналитической отчетности и планирования. При этом существенно упрощается и сокращается процесс обмена данными между различными подразделениями на предприятии.

Основными трудностями внедрения такой системы являются нарушение нормального ритма работы подразделений в период внедрения и отладки, сложности при первичном наполнении исходными данными системы и переносе данных из устаревших программ, противодействие со стороны персонала, нежелающего менять привычный уклад работы.

Метод интеграции может принести колоссальную выгоду, если так называемая компания-интегратор правильно внедрит ERP-систему. Возьмем, к примеру, клиентский заказ. Как правило, он отправляется по компании в длинное путешествие, в основном бумажное, из лотка в лоток. При этом его часто кодируют и перекодируют в компьютерных системах разных отделов, часто имеет место ручной многократный ввод исходных данных. К тому же, никто в компании толком не знает, что происходит с заказом в тот или иной момент, потому что отдел финансов не может войти, например, в складскую систему и проверить, отправлен ли товар.

После внедрения системы выполнение заказа клиента упрощается многократно. Для отработки таких операций как принятие заказа, получение товара со склада, выставление счетов на оплату, получение оплаты сотруднику достаточно просто ввести данные в ERP-систему и ему открывается доступ ко всей необходимой информации: о наличии товара на складе по средствам складского модуля, о времени отгрузки товара по средствам модуля логистики, о кредитном рейтинге клиента и истории его заказов по средствам модуля управления финансами др.

Как правило, ERP-система не связана непосредственно с производственным процессом, но имеет модель технологического процесса и получает необходимые данные от программ управления технологическим процессом нижнего уровня иерархии: MES- и SCADA-систем. Работа ERP- системы состоит в улучшении деятельности предприятия, оптимизации материальных и финансовых потоков на основе вводимой на рабочих местах необходимой информации. Необходимо отметить, что информация вводится в систему только один раз в том подразделении, где она возникает, хранится в одном месте, и многократно используется всеми заинтересованными подразделениями.

Внедрение ERP-системы позволяет достичь конкурентных преимуществ за счет оптимизации бизнес-процессов предприятия и снижения издержек, дает возможность управлять себестоимостью продукции. Наиболее известные ERP-системы и ERP-подобные системы, предлагаемые в настоящее время на рынке – это SUP R/3, Oracle Applications, Галактика ERP, 1С: Предприятие.

 

 

MES-системы

 

MES (Manufactoring Executive Systems) – система управления технологическим производством, т. н. производственной логистики, отражающая производственный процесс, его полный производственный цикл, с детализацией по конкретным единицам технологических операций и технологического оборудования. Внедрение MES-систем призвано решать такие актуальные для производства вопросы, как планирование и управление производственными заданиями, расчет себестоимости отдельных производственных операций и выпускаемой продукции, создание материальных и энергетических балансов, мониторинг исполнения заказов и т. д.

MES-модель позволяет представить производственный процесс как совокупность взаимосвязанных энергетических и материальных потоков. В процессе производства материалы и энергия перемещаются по технологическим цепочкам, при этом происходит превращение одних материалов в другие, а также возникают потери, отходы и брак.

Операционный персонал производственных участков и цехов в реальном времени следит за материальными потоками, потерями производства, анализирует их причины и предпринимает меры, направленные на снижение потерь и брака. Данные о материальных потоках поступают в MES-систему от SCADA уровня, из реляционных СУБД, либо вводятся вручную.

MES-система производит оперативно-календарное планирование (в т. ч. построение временных циклограмм производственного процесса), диспетчеризацию производства, автоматизацию документооборота. По активизированным производственным заданиям система генерирует сменные задания, наряды на работы и заказы на материалы. С помощью системы можно оптимизировать производственный цикл по критериям максимума производительности, минимума затрат или минимума времени за счет распределения материальных и энергетических потоков, регулирования загруженности производственных линий и технологического оборудования. Для каждого материального ресурса может указываться его текущая стоимость, тогда система преобразует материальные потоки в финансовые, и в реальном времени формирует текущую себестоимость продукции. Производственный менеджмент выявляет причины ее необоснованного роста и оперативно принимает меры для ее снижения.

По каждому производственному заданию ведется автоматический контроль исполнения, и фиксируются те задания, в которых было превышено плановое время или стоимость. Руководитель производства в реальном времени может проследить путь любой партии продукции по технологической цепочке, выявить срывы в исполнении заданий и поставках и незамедлительно принимать меры по устранению их причин.

Среди наиболее популярных MES-систем, предлагаемых на рынке, можно выделить T-FACTORY и Zenith SPPS, а также программные продукты российских IT-компаний: ФОБОС, PolyPLAN, RFT, TrioProd.

 

SCADA-системы

 

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) – представляет собой многоуровневую человеко-машинную автоматизированную систему управления технологическим процессом (АСУТП), основанную на сборе данных и диспетчерском управлении. SCADA позволяет получить информацию из территориально удаленных объектов, обработать в соответствии с заложенной программой и передать на эти объекты управляющие или ограничивающие команды с помощью средств телекоммуникаций, промышленных логических контроллеров (ПЛК), датчиков и исполнительных механизмов.

Применение SCADA-систем дает возможность операторам и вспомогательному персоналу контролировать производственный процесс:

· включать или отключать механизмы и аппараты,

· открывать или закрывать задвижки на трубопроводах,

· следить за любыми параметрами разветвленного технологического процесса из специально оборудованной пультовой централизованного или диспетчерского управления.

При этом существенно сокращается потребность в периодических посещениях операционным и обслуживающим персоналом территориально удаленных механизмов, агрегатов и технологического оборудования, повышается оперативность управления, сокращаются производственные расходы и увеличивается эффективность производства.

В настоящее время SCADA является основным и наиболее перспективным методом автоматизированного управления сложными динамическими системами (процессами) в реальном времени. Все компоненты системы управления объединены между собой каналами связи. Обеспечение взаимодействия SCADA-систем с локальными контроллерами, контроллерами верхнего уровня, офисными и промышленными сетями возложено на так называемое коммуникационное программное обеспечение.

Большой объем информации, непрерывно поступающий с устройств ввода/вывода систем управления, предопределяет наличие в таких системах баз данных (БД). Основная задача баз данных – своевременно обеспечить пользователя всех уровней управления требуемой информацией. До недавнего времени регистрация информации в реальном времени решалась на базе ПО интеллектуальных контроллеров и SCADA-систем. В последнее время появились новые возможности по обеспечению высокоскоростного хранения информации в БД.

Среди наиболее известных SCADA-пакетов можно выделить следующие системы: InTouch, ISаGRAF, Genesis, RealFlex, Sitex, в том числе созданных российскими IT-компаниями: TraceMode, Image, MasterSCADA, Focus.

 

 

Контрольные вопросы по разделу 3

 

1. Информационная система предприятия

2. OLAP (OnLine Analytical Processing)

3. Системы поддержки принятия решений

4. Принципы OLAP-технологии (12)

5. ERP (Enterprise-Resource Planning) – комплексная система управления ресурсами предприятия

6. Пути внедрения ERP-системы

7. Конкурентные преимущества ERP-системы

8. MES (Manufactoring Executive Systems) – система управления технологическим производством

9. Возможности популярных MES-систем

10. SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) системы

11. Возможности SCADA-систем