ГЛАВА 1. ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ
1.1 Инфокоммуникационная система и сети
Сегодня, в наш век информатизации, информация становится ресурсом, на равне с такими традиционными ресурсами, как материальные, энергетические и трудовые, а значит, процесс ее переработки является технологией.
Информационные технологии – процессы, которые используют совместимость средств, передачи и обработки данных, чтобы получить более качественную информацию об состояние процесса, явления или объекта.
Информационная система – это организационно-упорядоченная совокупность методов и средств информационных технологий, используемых для обработки, хранения и получение информации в интересах достижения цели. Информационные системы созданы для связи информационных процессов (ИП)/
Сами же ИП являются совокупностью процессов отбора, выявления, формирования из комплексности сведений информации, ее передача в техническую систему, обработки, анализа, передачи и хранения [9].
Основные технические средства в информационных системах являются средства связи и компьютеры.
На начальных этапах развития ИС шло за счет автоматизации составляющих ИП – происходило создание системы хранения, поиска и сбора информации на базе ВС (вычислительных средств). И как результат были созданы и различные сети, названные: сети телеобработки, сети информационных центров, сети ЭВМ, вычислительные сети, компьютерные сети, вычислительные сети, телеинформационные сети, справочные сети.
Следующим направлением развития ИС стали системы распределения информации, где в основе встал обмен информационными сообщениями среди потребителей информации.
1.2 Сервис-ориентированная архитектура (SAO)
Сервис-ориентированная архитектура (SOA) – модульный подход для создания ИТ-архитектуры на предприятие, ориентированный на сервисы для получения более тесной связи между информационными системами и бизнесом.
Рисунок 1 – Эталонная модель SAO Foundation
Характеристики SAO:
- Улучшает связь между бизнесом и архитектурой предприятия;
- С помощью интегрированных сервисов позволяет создавать более сложные приложения;
- Создает универсальные бизнес-процессы [10].
Сервис-ориентированная архитектура внедряет на предприятие новые: программные приложения, возможности, инфраструктуры, направления для сотрудничества.
Структура решений SOA
На рисунке № 2 представлена структура решений SOA, являющаяся эталонной моделью SOA-это концептуальное устройство решений SOA.
Эта модель, содержит в себя такие слои и понятия, как сервис, бизнес-процесс, сервисный компонент, а также связь между ними.
Эта модель не подчиняется технологиям, на которых была построена.
Рисунок 2 – Эталонная модель SAO Foundation
Структура состоит из пяти слоев:
- Эксплуатационные системы: ИТ-решения, важность ИТ для сервис-ориентированной архитектуры и потенциал их использования;
- Сервисные компоненты: реализуют сервисы, могут использовать приложения со слоя эксплуатационных систем;
- Сервисы: размещенные сервисы;
- Бизнес-процесс: операционные программы, отвечающие за создание бизнес-процессов;
- Пользователи: каналы, которые используют для доступа к приложениям, сервисам и бизнес-процессам [10].
Управление это:
- Установление иерархии;
- Установление решений для расчетов, контроля, и измерений, чтобы люди выполняли надлежащие им обязанности.
Управление назначает права на принятие решений и устанавливает, какими правилами и критериями руководствоваться, когда происходит принятие решений. Принятие решений закрепляется за определенными должностями. В противовес управлению, руководство назначает персонал на нужную должность и следит, чтобы работник исполнял установленные правила.
Частью управленческого решения также является организационные правила соответствия. Соответствие - это документированное подтверждение того, что управление реализуется и имеется: должностные инструкции соблюдаются, решения документируются.
ИТ-управление.
ИТ-управление относится только к процессам информационных технологий на предприятие и насколько данные процессы следуют целям бизнеса.
ИТ-управление отвечает за назначение прав для средств оценки и принятие решений ИТ-процессов.
SOA-управление.
SOA-управление – это надстройка ИТ-управления, направленная на сервисы и прочие продукты, получаемые в течение всего жизненного цикла сервис-ориентированной архитектуры.
SOA-управление сосредотачивается на процессах и методах, касающихся: разработки, финансирования, идентификации сервисов, размещения, прав собственности, программирования, обнаружения, мониторинга, доступа, повторного использования, руководства и удаление из обращения [11].
SOA-управление занимается решением следующих проблем:
- Какие организационные структуры и должности нужны для разработки, идентификации и использования сервисов?;
- Какие метрики помогают определить жизнеспособность, обслуживание, вложение средств, и использование сервисов?;
- Как предприятию решить вопрос вложения денег в создание и последующее обслуживание сервисов?;
- Что такое зрелость бизнеса в области SAO?;
- Какое необходимое обучение, образование или наставничество?.
Жизненный цикл сервиса.
В жизненный цикл сервиса входят все состояния, в которых могут пребывать сервисы, а также события, приводящие к смене этих состояний.
Жизненный цикл SOA
В описание жизненного цикла SAO 4 фазы:
- Модель состоит из разработки и бизнес - анализа (процессы, требования, ключевые показатели, цели) и разработки и ИТ-анализа (спецификация сервисов и определение);
- Сборка состоит из создания сложных приложений и программирования сервисов;
- Размещение состоит из времени исполнения и размещения приложений;
- Руководство состоит из мониторинга сервисов, поддержания операционной среды и наблюдение за исполнением сервисных политик.
Рисунок 3 – Жизненный цикл SAO
Бизнес.
Чтобы соответствовать требованиям клиента и законодательства и достойно отвечать, конкурирующим компаниям, бизнес нуждается в динамичности и гибкости. SAO помогает в достижение данных целей и позволяет быстро и безболезненно адаптироваться к переменам.
Бизнес-моделирование.
Бизнес-моделирование позволяет описать идеи, роли и составные компоненты; оно организует и описывает задачи, которые связанны с бизнес-архитектурой, бизнес-видением, бизнес-стратегией, целями бизнеса, сферами деятельности бизнеса, бизнес-объектами, бизнес-словарем, бизнес-анализом, правилами бизнеса, разработкой бизнеса, бизнес-ценностями, бизнес-процессами. и бизнес-сущностями. SOA –стратегия организации и реорганизации бизнеса, производства и ИТ-систем, цель которой – безболезненное и быстрое реагирование на произошедшие перемены.
Бизнес-процесс.
Бизнес-процесс – это действия, предпринятые для получения полезного результата.
Бизнес-процесс включает в себя протекающие сквозь него связанные бизнес-элементы (данные), в том числе входящие и исходящие данные процесса.
Бизнес-деятельность и задачи.
Бизнес-деятельность и задачи – это элементы, которые, будучи связаны, образуют бизнес-процессы.
Бизнес-деятельность представляет такие характеристики, как доход, ресурсы, стоимость, длительность, исходящие и входящие данные. Эти элементы представляют собой все части бизнес-процесса [12].
Моделирование бизнес-процессов (БП)
Моделирование БП дает помимо визуального представления, позволяет связать элементы модели БП с элементами ИТ.
BPEL.
Business Process Execution Language (BPEL) for Web services specification (язык выполнения бизнес-процессов для создания спецификаций Web-сервисов), являющегося средством формального описания бизнес-процессов и протоколов взаимодействия.
Управление бизнес-процессами.
Управление бизнес-процессами (BPM -Business Process Management) отвечает за полный жизненный цикл БП с целью повышения их гибкости эффективности и управляемости.
BPM проводит размещение, симулирование моделирование, оптимизацию, прогонку, мониторинг и руководство БП, после чего происходит выдача результата для улучшения модели и снова запускает цикл для последующих усовершенствований [13].
1.3 Информационно-управляющая структура производственного предприятия
Рисунок 4 показывает схематическую структуру Информационно-управляющей структуры автоматизации производства, состоящей из четырех уровней:
Рисунок 4 – Информационно-управляющая структура производственного предприятия
- OLAP-системы (стратегия и маркетинг) ;
- ERP-системы (финансово-хозяйственное упр.) ;
- MES-системы (управление производством);
- АСУТП (производственные зоны)[14].
OLAP-системы — (On-Line Analytic Processing) — Оперативный анализ данных. Обработка и анализ в режиме реального времени, технология которая обрабатывает информацию, составляет и публикует документы и отчеты. Используется аналитиками, чтобы произвести быструю обработку очень сложных запросов к БД. Служит в качестве приготовления для составления бизнес-отчетов по маркетингу, продажам, в целях управления.
1.4 ERP-системы
ERP - (Enterprise Resource Planning) — Система отвечающая за планирования ресурсов на предприятие. Основная задача ERP — управление хозяйственное и финансовой деятельностью предприятия и производства. Она отвечает за основные элементы торговой и производственной деятельности предприятия.
ERP системы это модули, отвечающие за выполнением потребностей предприятия в автоматизации процессов. Модули ориентированы на конкретные области производства и бизнеса. ERP появились в результате развития систем прошлых поколений, то есть от системы MRP и системы MRP 2 [16].
Элементы ERP-системы:
- базовые – это все функции, осуществляющие управление производства;
- расширенные – это все функции, обеспечивающие работу производства.
Рисунок 5 – Элементы ERP-системы
В зависимости от того, кто создал ERP систему, состав модулей и элементов может быть разным. ERP системы нового типа дают возможность внедрять как и отдельные модули, так и полный функционал.
MES (Manufacturing Execution System) — автоматизированная система для управления производством, отвечающая за исполнение и вычисления. Эти системы созданы для: анализа, координации, синхронизации и оптимизации выпускаемой в онлайн режиме.
Функций MES-систем:
- ODS — отвечает за оперативное и детальное планирование;
- RAS — отвечает за контроль распределения и состояния ресурсов;
- DPU — отвечает за диспетчеризацию производства;
- DOC — отвечает за управление документами;
- DCA — отвечает за хранение и сбор данных;
- LM — отвечает за управление персоналом;
- QM — отвечает за управление качеством выпускаемой продукции;
- MM — отвечает за управление производственными и технологическими процессами;
- PM — отвечает за управление ремонтом и техобслуживанием;
- PTG — отвечает за отслеживание выпускаемой продукции;
- PA — отвечает за анализ производительности.
Collaborative Manufacturing Execution System (c-MES) информационная система, которая находится на грани ERP и ME.
Функции c-MES-систем:
- DPU — отвечает за диспетчеризацию производства;
- RAS — отвечает за контроль распределение и состояния ресурсов;
- DCA — отвечает за хранение и сбор данных;
- LUM — отвечает за управление персоналом;
- QM — отвечает за управление качеством;
- PM — отвечает за управление всеми процессами производства;
- PTG — отвечает за отслеживание продукции;
- PA — отвечает за анализ эффективности [17].
Рисунок 6 – Модель с-Mes
АСУТП (Автоматизированные системы управления технологическими процессами) — это совокупность технических и программных средств, которые отвечают за создания САУ(систем автоматизации управления) производственными процессами и технологическим оборудованием на предприятиях за счет чего происходит автоматизация производства. АСУТП – совокупность решений, обеспечивающее за счет автоматизации основных операций на производстве, выпускающем сравнительно готовый продукт – это так называемая промышленная автоматизация [15]. АСУТП состоит из отдельных САУ и комплексных устройств, которые объединяет похожие решения для оптимизации и автоматизации ТП(технологических процессов) для обеспечения эффективного решения технологических и производственных задач.
Структура АСУТП является единой системой управления технологическим процессом, который может задействовать другие пульты управления: передачи, средства сбора, архивирования и обработки информации о производственном процессе; стандартное оборудование: контроллеры, датчики и т.д. Для связи подсистем эксплуатируются промышленные сети. Качество и режим технологических процессов, а так же состояние машин и механизмов управляются средствами автоматизации, за счет чего происходит непрерывная диагностика АСУТП.
Внедрение и разработка систем АСУТП происходит за счет процессов: диагностирование АСУТП, проектирование АСУТП, диспетчеризацию, программирование контроллеров, программное обеспечение.
Эти системы обязательны для экономически выгодной, продуктивной, безопасной и стабильной деятельности предприятия и производства в промышленной сфере. АСУТП позволяет провести оптимизацию, повысить качество выпускаемой продукции, дает полноценный контроль за производством, а также позволяет получать данные, необходимые для контроля и управления технологическими процессами.
Проанализировав все 4 уровня Информационно-управляющей структуры производственного предприятия, останавливаем свой выбор на АСУТП (Автоматизированные системы управления технологическими процессами) , так как это тот самый уровень , на которым мы и производим свою трудовую деятельность, рассмотрим эту систему более подробно.
1.5 АСУТП–системы
Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП) - это системы, предназначенные для выработки и реализации управляющих воздействий на технологический объект управления, в соответствии с принятым критерием. Так как это одна из разновидностей АСУ, то ей свойственны следующие признаки, общие для всех АСУ.
АСУТП - это человеко-машинная система, в которой человек играет важнейшую роль, принимая в большинстве случаев содержательное участие в выработке решений по управлению.
Существенную роль в АСУТП прежде всего играют средства вычислительной техники, выполняющие трудоемкие операции по сбору, обработке и переработке информации.
Цель функционирования АСУТП - оптимизация работы объекта путем соответствующего выбора управляющих воздействий [15].
Кроме того, АСУ может быть отнесена к классу АСУТП только в том случае, если она осуществляет воздействие на объект в темпе с технологическим процессом, обеспечивает управление технологическим объектом в целом, а ее технические средства участвуют в выработке решений по управлению. Этими обстоятельствами АСУТП качественно отличаются от традиционных систем автоматики, которые по существу представляют собой технические средства для автоматизации действий человека на том или ином участке процесса. В отличие от этого в АСУТП реализуется автоматизированный процесс принятия решений по управлению технологическим объектом как единым целым, для чего в АСУТП применяются различные "интеллектуальные" автоматические устройства переработки информации, и прежде всего современные средства вычислительной техники.
Интегрированные АСУ . В соответствии с современными воззрениями и сложившейся практике создания АСУ, АСУТП не входит непосредственно в состав АСУ предприятия. При разработке, внедрении и эксплуатации на одном предприятии АСУТП и АСУП они рассматриваются как взаимосвязанные, но отдельные системы, между которыми существуют отношения иерархической соподчиненности, а не как части к целому. Все они не вложены одна в другую, а образуют многоуровневую иерархию автоматизированных систем управления промышленными объектами.
Ограниченное объединение нескольких АСУТП между собой или с АСУП, осуществляемое в целях повышения общей технической и экономической эффективности их функционирования, приводит к появлению на промышленных предприятиях интегрированных АСУ (ИАСУ). Эти системы особенно эффективны в тех случаях, когда в них реализуются взаимосвязанное, согласованное управление как технологией, так и организацией производства в масштабе всего предприятия. Однако возможны также ИАСУ меньшего масштаба, управляющие цехом, отдельным производством и т.д.
Назначение любой автоматизированной системы управления, ее необходимые функциональные возможности, желаемые технические характеристики и другие особенности в решающей степени определяются тем объектом, для которого создается данная система. Для АСУТП управляемым объектом является технологический объект управления, представляющий собой совокупность технологического оборудования и реализованного на нем по соответствующему регламенту технологического процесса производства целевого продукта.
При разработке АСУТП важно правильно выделить объект управления из общей производственно-технологической структуры предприятия. Для этого учитывается назначение и роль отдельных аппаратов и установок, степень зависимости их работы от других соседних производственных участков, а также принятую (или желательную) на 10 данном производстве степень централизации управления.
Назначение АСУТП обычно можно определить как целенаправленное ведение технологического процесса и обеспечение смежных и вышестоящих систем управления необходимой информацией. Создание каждой АСУ должно быть направлено на получение вполне определенных технико-экономических результатов (снижение себестоимости продукции, уменьшение потерь сырья и материалов, повышение производительности труда, качества целевых продуктов, улучшения условий труда обслуживающего персонала и т.д.). Поэтому после определения назначения АСУ необходимо четко конкретизировать цели функционирования системы [19].
Степень достижения поставленной цели принято характеризовать с помощью критерия управления, т.е. показателя, достаточно полно характеризующего качество ведения процесса и принимающего числовые значения в зависимости от вырабатываемых системой управляющих воздействий. В строгой, математической форме критерий управления конкретизирует цель создания данной системы. Одна из общих постановок вопроса о критерии управления сводится к стремлению получить наибольший экономический эффект.
Неменьшую роль, чем критерий играют ограничения, которые должны соблюдаться при выборе управляющих воздействий. Ограничения бывают двух видов: физические, которые не могут быть нарушены даже при неправильном выборе управляющего воздействия, и условные, которые могут быть нарушены, но нарушение приводит к значительному ущербу, не учитываемому критерием. При управлении часто наиболее существенные факторы учитываются именно ограничениями, а не критерием.
Общий критерий экономической эффективности, как правило, не применим из-за сложности определения необходимых количественных зависимостей в конкретных условиях, в таких случаях формируют частные критерии оптимальности, учитывающие специфику управляемого объекта и дополненные условными ограничениями. Такими частными критериями, например, могут быть максимальная производительность агрегата при определенных требованиях к качеству продукции, условиям эксплуатации оборудования и т.д.; минимальная себестоимость при выпуске продукции в заданном объеме и заданного качества; минимальный расход некоторых компонентов, например дорогостоящих присадок или катализатора.
Чтобы добиться желаемого (в том числе оптимального в смысле выбранного критерия) хода технологического процесса, системе управления необходимо в нужном темпе выполнять множество различных, взаимосвязанных действий: собирать и анализировать информацию о состоянии процесса, регистрировать значения одних переменных и стабилизировать другие, принимать и реализовывать соответствующие решения по управлению и т.д.
Внедрение АСУ ТП в первую очередь позволяет значительно повысить эффективность производства за счет: получения достоверной информации с технологических объектов, оперативного контроля, управления процессами и учета готовой продукции, повышения безопасности производства, улучшения экологической обстановки, снижения трудоемкости, получением дополнительной прибыли. Автоматизация способствует росту производительности труда. Все это приводит нас к концепции Бережливое производство, принятой на АО «ПО «Севмаш».
Три года назад Объединенная судостроительная корпорация на своих предприятиях начала внедрять передовую систему. Цели глобальные: развитие и оптимизация производственных мощностей, достижение уровня передовых стран по качеству, рост производительности труда в 4,5 раза и другие. Как отметил президент ОСК А.Л. Рахманов, бережливое производство – это новый «производственный язык, на котором мы должны разговаривать для того, чтобы как минимум делать три полезные вещи. Первое – сделать рабочие места безопасными и удобными, второе – экономить издержки, третье – постоянно содержать рабочие места в чистоте, повышая производительность труда».
Севмаш включился в эстафету бережливости в 2018 году. В качестве испытательного стенда для внедрения новой системы выбрали участок главного механического цеха № 4. И ускоренными темпами, буквально за два месяца, привели его к требуемым нормам.
Проходим по цеху. Невооруженным глазом видно, как отличаются участки: там, где еще существует прежний уклад, и там, где начал работать иностранный принцип труда. Чистота и порядок – первое, что отличает рабочие места. Изделия промаркированы, полочки подписаны. Открываем шкаф, а там – инструмент к инструменту, гайка к гайке, все прекрасно видно, не нужно копаться в груде инструментов, чтобы выудить нужный. Взял и пошел работать. Минус секунда, но если так каждая операция, то за сутки можно сэкономить часы! Мастер Сергей Мурогин соглашается: раньше на участке такого порядка не было, хотя работники знали где и что лежит. Но новый человек, приходя на смену, не сразу мог сориентироваться. Сейчас, напротив, удобно и легко работать.
