|
|
Информационные технологии управления. Информационные технологии и информационные системы Информация. Информатика. Микроэлектроника
Этапы жц промышленных изделий и системы их автоматизации
Основные этапы жизненного цикла промышленных изделий представлены на рисунке. Там же указаны основные типы автоматизированных систем, используемых в жизненном цикле изделии. 
Системы, указанные на рисунке, поддерживают следующие эта пы и процедуры в жизненном цикле изделий:
САЕ - Computer Aided Engineering (автоматизированные расчеты и анализ);
CAD - Computer Aided Design (автоматизированное проектирование);
САМ - Computer Aided Manufacturing (автоматизированная технологическая подготовка производства);
PDM - Product Data Management (управление проектными данными);
ERP - Enterprise Resource Planning (планирование и управление предприятием);
MRP-2 - Manufacturing (Material) Requirement Planning ( плани рование производства );
MES - Manufacturing Execution System (производственная ис полнительная система);
SCM - Supply Chain Management (управление цепочками пос тавок);
CRM - Customer Relationship Management (управление взаимо отношениями с заказчиками);
SCADA - Supervisory Control And Data Acquisition (диспетчер ское управление производственными процессами);
CNC - Computer Numerical Control (компьютерное числовое управление);
S&SM - Sales and Service Management (управление продажами и обслуживанием);
СРС - Collaborative Product Commerce (совместный электрон ный бизнес).
Современные САПР (или системы CAE / CAD ), обеспечивающие сквозное проектирование сложных изделий или, по крайней мере, выполняющие большинство проектных процедур, имеют много модульную структуру. Модули различаются своей ориентацией на те или иные проектные задачи применительно к тем или иным ти пам устройств и конструкций. При этом возникают естественные проблемы, связанные с построением общих баз данных, с выбо ром протоколов, форматов данных и интерфейсов разнородных подсистем, с организацией совместного использования модулей при групповой работе.
Эти проблемы усугубляются на предприятиях, производящих сложные изделия, в частности с механическими и радиоэлектронными подсистемами, поскольку САПР машиностроения и радиоэлектроники до недавнего времени развивались самостоятельно, в отрыве друг от друга.
Для решения проблем совместного функционирования компо нентов САПР различного назначения разрабатываются системы управления проектными данными - системы PDM . Они либо вхо дят в состав модулей конкретной САПР, либо имеют самостоятель ное значение и могут работать совместно с разными САПР.
Уже на этапе проектирования требуются услуги системы SCM , иногда называемой системой управления поставками комплектующих ( Component Supplier Management ), которая на этапе производства обеспечивает поставки необходимых материалов и комплектующих.
АСТПП , составляющие основу системы САМ, выполняют син тез технологических процессов и программ для оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ), выбор технологичес кого оборудования, инструмента, оснастки, расчет норм времени и т.п. Модули системы САМ обычно входят в состав развитых САПР, и потому интегрированные САПР часто называют системами CAE / CAD / CAM / PDM .
Функции управления на промышленных предприятиях выполняются автоматизированными системами на нескольких иерархических уровнях.
Автоматизацию управления на верхних уровнях от корпорации (производственных объединений предприятий) до цеха осуществ ляют АСУП, классифицируемые как системы ERP или MRP-2 .
Наиболее развитые системы ERP выполняют различные бизнес- функции, связанные с планированием производства, закупками, сбытом продукции, анализом перспектив маркетинга, управлением финансами, персоналом, складским хозяйством, учетом основных фондов и т.п. Системы MRP -2 ориентированы главным образом на бизнес-функции, непосредственно связанные с производством.
АСУТП контролируют и используют данные, характеризующие состояние технологического оборудования и протекание техно логических процессов. Именно их чаще всего называют системами промышленной автоматизации.
Для выполнения диспетчерских функций (сбора и обработки данных о состоянии оборудования и технологических процессов) и разработки программного обеспечения для встроенного оборудо вания в состав АСУТП вводят систему SCADA . Для непосредствен ного программного управления технологическим оборудованием используют системы CNC на базе контроллеров (специализи рованных компьютеров, называемых промышленными), встроен ных в технологическое оборудование.
На этапе реализации продукции выполняются функции управ ления отношениями с заказчиками и покупателями, проводится ана лиз рыночной ситуации, определяются перспективы спроса на пла нируемые к выпуску изделия. Эти задачи решаются с помощью системы CRM . Маркетинговые функции иногда возлагаются на сис тему S & SM , которая, кроме того, служит для решения проблем обслуживания.
На этапе эксплуатации применяются специализированные ком пьютерные системы, занятые вопросами ремонта, контроля, диаг ностики эксплуатируемых систем. Обслуживающий персонал использует интерактивные учебные пособия и технические руководства, а также средства для дистанционного консульти рования при поиске неисправностей, программы для автоматизированного заказа деталей взамен отказавших.
Следует отметить, что функции некоторых автоматизированных систем часто перекрываются. В частности, это относится к системам ERP и MRP -2. Управление маркетингом может быть поручено как системе ERP , так и системе CRM или S & SM .
На решение оперативных задач управления проектированием, производством и маркетингом ориентированы системы MES . Они близки по некоторым выполняемым функциям к системам ERP , PDM , SCM , S & SM и отличаются от них именно оперативностью, принятием решений в реальном времени, причем важное значение придается оптимизации этих решений с учетом текущей информа ции о состоянии оборудования и процессов.
Перечисленные автоматизированные системы могут работать ав тономно, и в настоящее время так обычно и происходит. Однако эффективность автоматизации будет заметно выше, если данные, генерируемые в одной из систем, будут доступны в других системах, поскольку принимаемые в них решения станут более обоснованными.
Чтобы достичь должного уровня взаимодействия промыш ленных автоматизированных систем, требуется создание единого информационного пространства не только на отдельных предприя тиях, но и, что более важно, в рамках объединения предприятий. Единое информационное пространство обеспечивается благодаря унификации, как формы, так и содержания информации о конкрет ных изделиях на различных этапах их жизненного цикла.
унификация формы достигается использованием стандартных форматов и языков представления информации в межпрограммных обменах и при документировании.
унификация содержания , понимаемая как однозначная правиль ная интерпретация данных о конкретном изделии на всех этапах его жизненного цикла, обеспечивается разработкой онтологии (ме таописаний) приложений, закрепляемых в прикладных CALS -протоколах.
унификация перечней и наименований сущностей, атрибутов и отношений в определенных предметных областях является основой для единого электронного описания изделия в CALS -пространстве.
|
Жизненный цикл ИС
В основе деятельности по созданию и использованию ИТ лежит понятие ЖЦ, которое является одним из базовых понятий методологии проектирования САПР и многих других ИС. В настоящее время существует ряд общих методологий разработки ИС. Главное в них - единая дисциплина работы на всех этапах жизненного цикла системы, учет критических задач и контроль их решения, применение развитых инструментальных средств поддержки процессов анализа, проектирования и реализации ИС.
В общем случае под термином жизненный цикл системы ( System Life Cycle ) понимается определенная эволюция, период времени и совокупность работ, меняющих состояние системы от появления замысла и начала ее разработки до окончания эксплуатации. Обычно разбивается на отдельные стадии — анализ требований, проектирование, реализация (конструирование), верификация и эксплуатация. Стадии ЖЦ системы могут повторяться итерационным образом в связи с постепенным уточнением требований к системе и/или с необходимостью ее адаптации к тем изменениям, которые возникают в предметной области системы.
Понятие ЖЦ системы позволяет определить понятие жизненный цикл ИС (ЖЦ ИС) - это модель создания и использования (эволюция) ИС, отражающая ее различные состояния, начиная с момента возникновения необходимости в данном комплексе средств создания и обмена информацией, и заканчивая моментом ее полного выхода из употребления у пользователей.
ЖЦ ИС - это период времени и совокупность работ, от момента возникновения и обоснования необходимости создания до момента нецелесообразности дальнейшей ее эксплуатации, т.е. это совокупность взаимосвязанных процессов создания и последовательного изменения состояния ИС, меняющих состояние системы, от формирования исходных требований к ней до окончания эксплуатации и утилизации комплекса средств автоматизации ИС. Обычно разбивается на отдельные стадии - анализ требований, проектирование, реализация (конструирование), верификация и эксплуатация. Стадии жизненного цикла системы могут повторяться итерационным образом в связи с постепенным уточнением требований к системе и/или с необходимостью ее адаптации к тем изменениям, которые возникают в предметной области системы. Такой цикл проходят все технические, технологические и иные информационные системы и в каждом случае они должны быть экономически обоснованы и привязаны к конкретным условиям производства.
По стандарту ISO/IEC 12207 ЖЦ ИС базируется на трех группах процессов:
основные процессы ЖЦ ИС: приобретение, поставка, разработка, эксплуатация, сопровождение. Разработка ИС состоит из трех этапов: анализ, проектирование и реализацию (программирование)
вспомогательные процессы, обеспечивающие выполнение основных процессов: документирование, управление конфигурацией, обеспечение качества, верификация, аттестация, оценка, аудит, решение проблем
организационные процессы: управление проектами, создание инфраструктуры проекта, определение, оценка и улучшение самого ЖЦ, обучение.
Модель ЖЦ ИС, как и модель ЖЦ изделия, разрабатывается на основе анализа создаваемого ПО для процесса проектирования нового изделия, и включает в себя набор этапов и связей между ними. Жизненный цикл ИС образуется в соответствии с принципом нисходящего проектирования и, как правило, носит итерационный характер: реализованные этапы, начиная с самых ранних, циклически повторяются в соответствии с изменениями требований и внешних условий, введением дополнительных ограничений и т.п., что приводит к изменениям в проектных решениях, выработанных на более ранних этапах.
Опыт создания и использования стандартных моделей ИС позволяет условно выделить следующие основные этапы жизненного цикла:
стратегическое планирование;
анализ требований и разработка спецификаций требований к ИС (в форме целей и стратегии), определение того, что должна делать система. Результатами анализа, в частности, являются функциональные модели, информационные модели и соответствующие им диаграммы;
разработка методики проектирования (предварительного и детального) ИС в целом и ее компонент. Определение того, как система будет делать то, что она должна делать. Проектирование это спецификация подсистем, функциональных компонентов и способов их взаимодействия в системе;
разработка - создание функциональных компонентов и подсистем по отдельности, соединение подсистем в единое целое. Разработка включает в себя все работы по созданию определенной продукции и ее компонент в соответствии с заданными требованиями. В разработку входит, например, оформление проектной и эксплуатационной документации, подготовка материалов, необходимых для проверки работоспособности и соответствующего качества, материалов, необходимых для организации обучения персонала и т.д.
аттестационное тестирование на соответствие требованиям и отладка;
внедрение - установка и ввод системы в действие;
эксплуатация (использование) - - работы по подготовке к внедрению компонентов ИС в эксплуатацию К основным направлениям деятельности следует отнести :
конфигурирование базы данных;
конфигурирование рабочих мест пользователей;
обеспечение эксплуатационной документацией;
проведение обучения персонала;
локализация проблем и устранение причин их возникновения;
модификация ИС в рамках установленного регламента;
подготовка предложений по совершенствованию, развитию и модернизации системы.
сопровождение ИС - обеспечение штатного процесса эксплуатации системы на предприятии заказчика
Каждый процесс характеризуется определенными задачами и методами их решения, исходными данными, полученными на предыдущем этапе, и результатами. Результатами анализа, в частности, являются функциональные модели, информационные модели и соответствующие им диаграммы.
На каждом этапе жизненного цикла порождается определенный набор технических решений и отражающих их документов, при этом для каждого этапа исходными являются документы и решения, принятые на предыдущем этапе.
|
Жизненный цикл производственных ИС
Этапы ЖЦ ИС, связанной с производством можно разделить по производимым работам:
по технико-экономическому обоснованию создания и области использования производственной системы;
по ее конструированию и проработке технологии производства и технологических режимов;
по освоению системы;
по наработке, позволяющей обеспечить окупаемость средств, вложенных в создание и освоение системы;
по наработке, обеспечивающей максимальный эксплуатационный эффект;
по наработке до момента смерти системы.
Три первых периода принято объединять в понятие "техническая подготовка производства" или КТПП, а последующие - в понятие "эксплуатация".
ЖЦ ИС поддержки производства достаточно продолжительный. Никому в голову не придет менять каждый год свою информационную платформу - это и сложно и дорого. Срок эксплуатации программных комплексов уровня предприятия исчисляется годами и десятилетиями. Естественно, за такой продолжительный период меняется и сам бизнес, предъявляя постоянно новые требования к обеспечивающей информационной инфраструктуре. Развиваются и информационные технологии, предоставляя новые возможности для повышения жизнеспособности предприятия.
Все эти факторы предъявляют требования к архитектуре, свойствам и характеристикам платформы, на основе которой создается информационная система масштаба предприятия, главное из которых - постоянное и непрерывное совершенствование.
Значение моделирования жизненного цикла со временем не только уменьшается, а наоборот, возрастает. Так, основные тенденции мировой промышленности легли в основу технических требований на разработку нового ядра системы управления ЖЦИ - Product Life Cycle Management , в версии IBM получившего название CNEXT и появившегося весной 1999 года под именем CATIA 5. Первое, что сразу обратило на себя внимание специалистов PLM - это не САПР в привычном понимании, а скорее "органайзер" для проектных данных, в состав которого входит САПР. Во главе изделия стоит его логическая структура, на которую "надеваются" представления данных, в свою очередь, имеющие геометрическое определение, свойства, графическое представление, связанные с ними приложения и присоединенные к ним документы.
Фирма Rational Software , разработавшая язык UML, предложила так же и свою модель жизненного цикла, которая называется Rational Objectory Process . Основные свойства данной технологии:
процесс итеративный, т.е. происходит последовательное уточнение результатов,
действия процесса направлены на создание моделей, а не других элементов проекта, например, текстовых документов,
действия жизненного цикла определяются в первую очередь блоками использования (Use Case).
Жизненный цикл разбит на циклы, результатом каждого из которых является собственная версия программной системы. Каждый цикл состоит из четырех фаз: 
начало ( Inception )
совершенствование ( Elaboration )
построение (Construction)
переход (Transition)
| |
|
|
Скачать 2.04 Mb.