книги / Теоретические основы автоматизированного управления

От этого недостатка свободен программный продукт ARIS. При­ мер модели ARIS приведен на рис. 2.30. ARIS предназначен для опи­ сания, анализа и совершенствования бизнес-процессов. Имеются следующие разновидности программного продукта ARIS:

• ARIS Toolset — средство разработки и реинжиниринга биз­ нес-процессов;

•ARIS АВС — расчет стоимости выполнения бизнес-процессов;

•ARIS BSC — стратегическое управление компанией;

•ARIS for mysap.com — внедрение объектно-ориентированных решений в SAP/R3 на основе решений;

•ARIS Process Perfomance Manager — анализ и оптимизация биз­ нес-процессов с помощью технологии OLAP;

•ARIS ProcessRisk Scout — анализ рисков выполнения биз­ нес-процессов;

•ARIS Redocumentation Scout — документирование бизнес-про­ цессов.

Программный продукт BPWin прост в использовании, но имеет ограниченные функциональные возможности и целесообразен в применении для малых и средних проектов. Приложение ARIS обла­ дает расширенными функциональными возможностями и удобен для больших проектов.

Специфичными являются процедуры проектирования и адапта­ ции к изменениям параметров (спрос, ресурсное обеспечение) из­ менчивой внешней среды.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Какие информационные технологии используют в информационном управлении?

2.Поясните концепцию логистических цепочек.

3.В чем идея виртуального бизнеса?

4.Дайте определение бизнес-процесса и бизнес-функции.

5.Поясните назначение концепции PLM (управление жизненным циклом)

иукажите его составные части.

6.На каких принципах основана архитектура Интранет?

7.Укажите основные особенности подсистемного подхода.

8.Укажите достоинства и недостатки подсистемного подхода.

9.Что составляет основу процедурного представления?

10.Укажите основные недостатки подсистемного представления.

11.Какие компоненты являются основой процедурного представления?

12.Каково назначение ERP-стандарта?

13.На каких принципах базируется система менеджмента качества?

14.Какова основная идея процедурного подхода?

15.Дайте определение процесса, бизнес-процесса, бизнес-функции.

16.Что такое реинжиниринг?

17.Какие графические модели могут быть использованы для описания биз­ нес-процессов?

18.Каковы основные правила методологии ARIS?

ГЛАВА 3

Модели автоматизированного управления

Несмотря на специфику конкретных объектов, удалось разработать модели автоматизированного управления, что позволяет снизить затраты и сократить сроки разработки систем управления. В данном разделе рассмотрены модели пла­ нирования материальных потребностей MRP (Material Requirement Planning), планирования ресурсов предприятия ERP (Enterprise Resource Planning), управ­ ления жизненным циклом изделия PLM (Product Lifecycle Management), гибкого автоматизированного завода, адаптивного автоматизированного управления. Раскрывается содержание моделей, области применения.

3.1. МОДЕЛИ MRP/ERP

Модели MRP — ERP с момента возникновения развивались эволюционно. С целью оптимального управления производством в сере­ дине 60-х годов XX в. APICS сформулировало принципы управления материальными запасами предприятия. Эти принципы легли в основу концепции планирования материальных потребностей MRP (Material Requirement Planning), основными положениями которой являются:

• описание производственной деятельности как потока взаимо­ связанных заказов;

• учет ограничения ресурсов при выполнении заказов;

•обеспечение минимизации производственных циклов и запа­

сов;

•формирование заказов снабжения и производства на основе реализации и производственных графиков;

• привязка движения заказов к экономическим показателям;

• завершение выполнения заказа к тому моменту, когда он необ­ ходим.

Развитие вычислительных средств и наличие концепции привели ктому, что в 70-х годах стали появляться первые автоматизированные системы, реализующие M RP-концепцию. Методика MRP деклари­ рует, какие процессы учета и управления должны быть реализованы

на предприятии, в какой последовательности они должны выпол­ няться, и содержит рекомендации о том, как они должны выпол­ няться.

Дальнейшее развитие концепции M RP шло по пути расширения функциональных возможностей предприятия в сторону более полно­ го удовлетворения потребностей клиентов и снижения производст­ венных издержек. В результате в конце 70-х годов концепция MRP была дополнена положениями о формировании производственной программы в масштабах всего предприятия и контроля ее выполне­ ния на уровне подразделений (Closed Loop M RP или, другими слова­ ми, воспроизведение замкнутого цикла в M RP-системах). Следую­ щий шаг — появление концепции планирования производственных ресурсов M RPII (Manufacturing Resource Planning), основным содер­ жанием которой стало прогнозирование, планирование и контроль производства по всему циклу, начиная от закупки сырья и заканчивая отгрузкой товара потребителю.

M RPII представляет собой методологию, направленную на эф ­ фективное управление всеми ресурсами производственного пред­ приятия. В общем случае она обеспечивает решение задач планирова­ ния деятельности предприятия в натуральных единицах, финансовое планирование в денежном выражении. Эта методология представля­ ет собой набор проверенных на практике принципов, моделей и про­ цедур управления и контроля, использование которых способствует улучшению показателей экономической деятельности предприятия.

Стандарт APICS на системы класса M RPII содержит описание 16 групп функций системы:

1. Sales and Operation Planning — планирование продаж и произ­ водства.

2.Demand Management — управление спросом.

3.Master Production Scheduling — составление плана производства.

4.Material Requirement Planning — планирование материальных потребностей.

5. Bill of Materials — спецификации продуктов.

8.Shop Flow Control — управление на уррвне производственного

цеха.

9.Capacity Requirement Planning — планирование потребностей в мощностях.

10.Input/output control — контроль входа/выхода.

11.Purchasing — материально-техническое снабжение.

12.Distribution Resource Planning — планирование ресурсов рас­ пределения.

13.Tooling Planning and Control — планирование и управление инструментальными средствами.

14.Financial Planning — управление финансами.

15.Simulation — моделирование.

16.Performance Measurement — оценка результатов деятельности. По мере накопления опыта моделирования производственных и

непроизводственных операций содержание этих групп уточняется, постепенно охватывая все больше функций. При этом следует иметь в виду, что перечисленный функциональный состав относится только к управлению производственными ресурсами предприятия.

Стандарт M RPII делит сферы отдельных функций (процедур) на два уровня: необходимый и опциональный. Для отнесения к классу MRPII автоматизированные системы управления должны выполнять определенный объем необходимых (основных) функций (процедур).

Состав функциональных модулей и их взаимосвязи имеют глубо­ кое обоснование с позиции теории управления. Они обеспечивают интеграцию функций планирования и согласование различных про­ цессов управления во времени и пространстве. Представленный на­ бор модулей является не избыточным, что позволяет в основном со­ хранять его неизменным в системах следующих поколений. Более того, многие понятия, методы и алгоритмы, заложенные в функцио­ нальные модули MRPII, остаются неизменным в течение длительно­ го времени и входят в качестве элементов в системы следующих поко­ лений. По этой причине методологию MRPII можно считать базовой.

Для каждого уровня планирования MRPII характерны такие па­ раметры, как степень детализации плана, горизонт планирования, вид условий и ограничений. Эти параметры для одного и того же уровня M RPII могут изменяться в широком диапазоне в зависимости от свойств производственного процесса на предприятии. С другой стороны, в зависимости от характера производственного процесса возможно применение на каждом отдельном предприятии опреде­ ленного набора функциональных модулей MRPII. Таким образом, M RPII является гибкой и многофункциональной системой, приме­ нение которой возможно в широком спектре условий.

Принадлежность АСУП к классу MRPII должна означать функ­ циональную поддержку программным обеспечением выполнения следующего цикла: «планирование заказов планирование потреб­ ности в сырье и материалах -> планирование производственных ре­ сурсов -> контроль над исполнением производственной программы -» обратная связь».

Дадим краткую характеристику функциональным блокам M RPII. Бизнес-планирование — процесс формирования плана предпри­ ятия наиболее высокого уровня; планирование долгосрочное, план составляется в стоимостном выражении; наименее формализован­

ный процесс выработки решений.

Планирование спроса — процесс прогнозирования (планирова­ ния) спроса на определенный период.

Планирование продаж и производства — преобразование биз­ нес-плана и плана спроса в планы продаж основных видов продукции (как правило, от 5 до 10). При этом производственные мощности мо­ гут не учитываться или учитываться укрупненно. План носит средне­ срочный характер. План продаж по видам продукции преобразуется в объемный или объемно-календарный план производства видов про­ дукции. Под видом здесь понимаются семейства однородной продук­ ции. В этом плане впервые в качестве планово-учетных единиц вы­ ступают изделия, но представления о них носят усредненный харак­ тер. Например, речь может идти о всех моделях телевизоров с одина­ ковым размером экрана, выпускаемых на заводе (без уточнения моделей). Часто этот модуль объединяется с предыдущим.

План-график выпуска продукции — преобразование плана произ­ водства в график выпуска продукции. Как правило, это среднесроч­ ный объемно-календарный план, задающий количества конкретных изделий (или партий) со сроками их изготовления.

Планирование потребностей в материальных ресурсах — определе­ ние в ходе планирования в количественном выражении и по срокам потребности в материальных ресурсах, необходимых для обеспече­ ния графика выпуска продукции. Входными данными для планиро­ вания потребностей в материалах являются спецификации изделий (состав и количественные характеристики комплектующих конкрет­ ного изделия) и размер текущих материальных запасов.

Планирование производственных мощностей — выполнение расче­ тов по определению и сравнению располагаемых и потребных произ­ водственных мощностей. С наибольшими изменениями этот модуль может применяться не только для производственных мощностей, но и для других видов производственных ресурсов, способных повлиять на пропускную способность предприятия. Обычно подобные расче­ ты производятся после формирования планов практически всех пре­ дыдущих уровней с целью повышения надежности системы планиро­ вания. Иногда решение данной задачи включают в модуль соответст­ вующего уровня. Входными данными при планировании производст­ венных мощностей являются также маршруты выпускаемых изделий.

Управление заказами клиентов —сопоставление реальных потреб­ ностей клиентов с планами выпуска продукции.

Управление на уровне производственного цеха — формирование оперативных планов-графиков. В качестве планово-учетных единиц могут выступать детали (партии), сборочные единицы глубокого уровня, детали-, партии-операции и т. п. Длительность планирова­ ния невелика (от нескольких дней до месяца).

Оценка исполнения — по сути, в данном модуле оценивается ре­ альное исполнение всех вышеперечисленных планов с тем, чтобы внести корректировки во все предыдущие циклы планирования.

Связь между уровнями в MRPII обеспечивается универсальной формулой, на которой строится система. Задача планирования на ка­ ждом уровне реализуется как ответ на четыре вопроса:

1)что необходимо выполнить?

2)что необходимо для этого?

3)что есть в наличии?

4)что необходимо иметь?

Ответом на первый вопрос всегда выступает план более высокого уровня. Этим и обеспечивается связь между уровнями. Структура от­ ветов на последующие вопросы зависит от решаемой задачи.

Дальнейшее развитие систем MRPII связано с их перерастанием в системы нового класса — «Планирование ресурсов предприятия» (Enterprise Resource Planning — ERP). Системы этого класса ориенти­ рованы на работу с финансовой информацией для решения задач управления большими корпорациями с территориально разнесенны­ ми ресурсами. Сюда включается все необходимое для получения ре­ сурсов, изготовления продукции, ее транспортировки и расчетов по заказам клиентов. Помимо перечисленных функциональных требо­ ваний к системам ERP предъявляются и новые требования по приме­ нению графики, использованию реляционных баз данных, CASE-тех- нологий для их развития, архитектуры вычислительных систем типа «клиент — сервер» и реализации их как открытых систем. Системы этого класса активно развиваются с конца 80-х годов XX в.

Следует отметить, что подход к решению задач планирования производства в системах ERP до недавнего времени оставался в ос­ новном неизменным, т. е. в том виде, в каком он утвердился в систе­ мах MRPII. Коротко его можно определить как подход, базирующий­ ся на активном применении календарно-плановых нормативов на производственные циклы. Недостаток такого подхода состоит в том, что он вступает в противоречие с необходимостью оптимизации пла­ нирования. Элементы оптимизации планирования в традиционных системах M RPII/ERP встречаются только на нижнем уровне — при

решении задач оперативного планирования с применением методов теории расписаний. С ростом мощностей вычислительных систем, внедрением M RPII/ERP, поиском новых более эффективных мето­ дов управления в условиях конкуренции с середины 90-х годов на базе систем M RPII/ERP появляются системы нового класса, которые получили название «Развитые системы планирования» (Advanced Planning/Scheduling — APS). Для этих систем характерно применение экономико-математических методов при решении задач планирова­ ния с постепенным снижением роли календарно-плановых нормати­ вов на производственные циклы.

Рост производительности и снижение незавершенного производ­ ства зарчет внедрения таких систем объясняется тем, что при опреде­ лении длительности производственного цикла в него не закладывает­ ся заранее усредненное время пребывания сырья в очередях. Данный подход особенно эффективен для сложного многономенклатурного производства, в то же время он требует существенного повышения профессионального уровня управленческого персонала.

Следующее направление в развитии автоматизации управления предприятиями состоит в интеграции систем M R PII/ER P с другими автоматизированными системами, имеющимися на предприятиях. В их числе — системы CAD/САМ , управления технологическими про­ цессами и системами, системы финансовой отчетности и т. п. Систе­ мы такого класса получили название «Компьютерные интегрирован­ ные системы» (Computer Integrated Manufacturing — CIM ). Эти систе­ мы используются с 90-х годов XX в.

Таким образом, система M RPII постоянно эволюционирует и со­ вершенствуется. В каждый момент времени в концепциях M RPII/ERP можно выделить условно три слоя.

В первом слое находятся те методы и средства, которые провере­ ны практикой и закреплены в виде стандартов.

Второй слой составляют достаточно устойчивые, часто применяе­ мые методы и приемы, которые, однако, не носят обязательного ха­ рактера. Их можно обнаружить при более глубоком анализе функ­ циональных структур. В качестве примеров можно привести методо­ логию скользящего планирования в M PS/M RP, алгоритмы образова­ ния партий в MRP, правила приоритетов в SFC и др. Этот слой, жестко не регламентируемый, тем не менее представляет собой до­ вольно стройную систему взаимосвязанных идей и методов.

К третьему слою идей и методов M RPII/ERP следует отнести то новое, что вносят в свои базовые системы фирмы—производители программных продуктов. Реализованные на их основе новые инфор­ мационные технологии представляют собой «ноу-хау» фирм-разра-

ботчиков. Как правило, именно в этом слое можно обнаружить зна­ чительные отличия в продуктах различных фирм. Некоторые из но­ вых технологий в состоянии оказывать серьезное влияние на эффек­ тивность построения крупных информационных систем.

Видное место среди идей и методов систем M RPII/ERP принад­ лежит специально разработанным методикам внедрения систем. Анализ литературы показывает, что на Западе сложилось устойчивое представление о том, в какой последовательности и какими методами следует внедрять системы типа M RPII/ERP. Тщательное планирова­ ние проектов по внедрению, организация деятельности коллективов, упор на переподготовку персонала всех уровней (особенно высше­ го) — вот далеко не полный перечень условий достижения положи­ тельных результатов. Наличие мощной инфраструктуры и методоло­ гии построения систем способствовало в итоге достижению высокого уровня эффективности при внедрении систем управления типа M RPII/ERP на промышленных предприятиях. По некоторым оцен­ кам, внедрение подобных систем способно привести к сокращению запасов на 8—30 %, росту производительности труда на 8—27 %, воз­ растанию количества заказов, выполненных в срок, на 7—20 %.

Дальнейшим развитием моделей MRPII/ERP являются архитекту­ ры, ориентированные на сервисы (service oriental architecture —SOA) и сервисы бизнес-приложения (service oriental business application — SOBA). Развитие этих направлений связано с тем, что существенным недостатком ERP является отраслевая специфика [24]. MRPII, слу­ жащая основой для многих ERP,— это методология планирования дискретных, большей частью машиностроительных производств. Ряд факторов привел к многочисленным неудачным попыткам внедре­ ния подобных систем на других производствах и к проблеме адапта­ ции программного продукта под конкретное производство. Ситуа­ цию усугубило распространение таких методологий планирования, как заказное производство, гибкое производство (agile manufacturing) и «экономичное производство» (lean manufacturing). Таким образом, возникла проблема гибкости и универсальности интерфейса управ­ ления производством.

В основе идеологии SOA — интеграция множественных, одовременно работающих разных предприятий, территориально разнесен­ ных бизнес-приложений. Это могут быть как вновь внедряемые, так и унаследованные, в том числе традиционные ERP-системы. В опреде­ ленном плане появление SOA — возврат к идеологии мэйнфреймов, но на другом качественном уровне. Если мэйнфреймы объединяли вычислительные ресурсы, то SOA объединяют и позволяют использо­ вать данные и приложения.