Интегрированная информационная модель металлообрабатывающего производства

Первое представление об интегрированной информационной системе было введено в научный обиход в 1983 году японским учёным Norio Okino, он высказал суждение о том, что производство материальных объектов, а также сопутствующие процессы проектирования, технологической проработки и управления сильно отличаются от других видов деятельности человека, поэтому им должна соответствовать особая архитектура программно-методического, математического и информационного обеспечения.
Производство и все сопутствующие ему процессы происходят в физическом пространстве, а процессы, протекающие в компьютерных системах, в информационном пространстве. Поэтому для эффективного использования IT-технологий необходимо преобразовать производственные проблемы, происходящие в физическом пространстве в информационные проблемы, а также иметь возможность обратного преобразования данных. Такое преобразование следует рассматривать как проблему адекватного моделирования, т.е. установления взаимно однозначного соответствия между физическим и информационным пространством.

Каждой сущности физического мира на основе дуализма «объект-операция» соответствует информационный объект, представляющий собой набор данных. Любой вид преобразования физической сущности, либо изменение параметров включает в себя различные процессы (проектирование, обработка, монтаж и т.д.), в информационной среде отражается операцией (командой, программой и т.д.). Между объектом и операцией существует отношение Obcon=Op(Ob), которое означает, что объект Obcon получен выполнением операции Op над объектом Ob. Символы Op и Ob, могут выражать как единичные операции и объекты, так и группы операций и объектов.Сущность CALS-метода организации информационных потоков заключается в том, что основой системы становится не одна модель в какой-то предметной области, а общая интегрированная база данных, к которой могут обращаться различные проблемно-ориентированные приложения.

Интегрированная информационная модель представляет собой хранилище данных, содержащие все сведения, создаваемые и используемые всеми подразделениями и службами предприятий, являющимися участниками жизненного цикла изделия. Это хранилище имеет сложную структуру и многообразные внешние и внутренние связи. Интегрированная информационная модель должна включать в свой состав две объединённые базы данных: общую базу данных об изделии (геометрические характеристики, физические свойства, количество и т.д.) и общую базу данных о ресурсах предприятий-участников жизненного цикла (финансы, оборудование, персонал и т.д.).
Каждый пользователь информационной среды имеет контролируемый доступ в режиме реального времени к той информации, которая ему необходима для принятия оперативных решений с целью выполнения своих служебных обязанностей. Факт внесения изменений в информационную модель фиксируется системой, предыдущие версии при этом не удаляются, а сохраняются в дереве истории модели и имеют ID-метку, по которой можно отследить историю модели (кто, когда, причина и т.д.).

Структура интегрированной информационной среды жизненного цикла металлоконструкций

Каждая задача в жизненном цикле имеет своё уникальное прикладное значение и оказывает влияние на другие задачи. Решение локальной проблемы предприятия (например, внедрение PDM-системы), конечно, с большёй долей вероятности окажет положительное влияние на всю цепочку событий, но не принесет ожидаемых результатов в виде значительного повышения рентабельности предприятия, в этом и кроется причина большого количества разочарований в автоматизированных системах управления.
Системная интеграция сегодня одна из самых "больных" тем в организации производства. Потенциально спрос на системную интеграцию очень высокий, интерес со стороны производственных компаний постоянно растёт и это провоцирует рост рынка системной интеграции. Ажиотаж, который наблюдается вокруг систем автоматизированного управления предприятием и видимость того, что на рынке системных интеграций возможно обогатится без серьёзных капиталовложений имея лишь багаж знаний в области IT-технологий, спровоцировал рост VAR-компаний, количество которых в настоящие время растёт как грибы после дождя, но вот качество компаний специализирующихся на таком профессиональном сервисе оставляет желать лучшего. Часто, компании, гордо именующие себя системными интеграторами, занимаются банальным реселленгом и их впиндюринг заключается в установки содержимого стандартной коробки на железо покупателя и обучению персонала нажимать на кнопки. Понятно, что результат такого "внедрения" не может быть успешным.

У меня, к сожалению, нет заслуживающих доверия статистических данных (по моему личному мнению) о результатах внедрения интегрированных систем управления основанных на идеологии CALS, но есть статистические данные, полученные в результате исследований внедрений ERP-системы Microsoft Dynamics, которую можно рассматривать как часть CALS-системы. Исследования проведены под руководством директора по продажам Microsoft Dynamics в Центральной и Восточной Европе Лоренцо Пенго. Статистика достаточно печальна: в типичной реализации ERP в среднем 46% лицензированных рабочих мест не используются. До 60% стоимости внедрения приходится на обучение пользователей. 75% попыток внедрения ERP признаются неудачными. 93% ERP-проектов длятся дольше, нежели ожидалось, и 65% превышают бюджет (данные за 2009 год). Если брать отдельно цифры по производственному сектору в РФ, то дела ещё хуже. По роду моей профессиональной и научной деятельности, мне часто приходится общаться со специалистами из области VAR , часто я вижу перед собой коммерсанта, который пытается со мной говорить красивыми отточенными фразами, которые наверняка эффективно действуют на людей с ограниченными прикладными знаниями. Но для меня это не более чем PR-акция и когда я начинаю задавать вопросы, пять минут назад прекрасный оратор начинает теряться и пытается увести разговор от частного к общему, поскольку я не даю этого сделать, то меня просто переключают на технического специалиста, который является обычно программистом. Я хочу сказать о том, что обычно структура VAR-компании состоит из коммерсанта и IT-специалиста имеющего теоретическое понимание систем управления производством. Очень редко в VAR-компаниях встречаются люди, имеющие реальный опыт управления производствам в условиях информационного хаоса, то есть они просто не могут знать о реальных проблемах производства. Из этой ситуации вытекает проблема подмены понятий, когда компьютерные программы (Microsoft Dynamics, 1С УПП, Siemens PLM Software, SAP и т.д.), позиционируются как системы автоматизированного управления предприятием, но на самом деле, это не системы управления, а всего лишь инструменты автоматизации. Независимо от того как называется инструментальная IT-платформа, систему автоматизированного управления необходимо создавать на конкретном предприятии, учитывая потребности каждой операции, и эта задача не под силу VAR-компаниям, эта задача для консолидированной работы всех сотрудников компании на которой внедряется автоматизированное управление.
В последнее время, достаточно часто можно наблюдать картину, когда производственное предприятие в РФ, упаковано современным высокопроизводительным автоматизированным оборудованием, но при этом объёмы производства не дотягивают и до половины производственной мощности. Как известно постоянные производственные издержки не зависят от количества производимой продукции. И в равной степени входят в себестоимость каждого производимого изделия, а это в свою очередь влияет на конкурентоспособность предприятия. Главная причина этой достаточно типичной ситуации - отсутствие единого информационного пространства и как следствие информационный хаос, создающий коммуникационные барьеры между операциями участников жизненного цикла.
Платон Михайлович Керженцев - известный русский экономист и организатор, ещё в 1923 году призывал: «Нельзя серьёзно говорить о развитии организации труда и управления и о её применении в практической деятельности до тех пор, пока не будет уничтожена организационная безграмотность. А это в первую очередь означает, что время нужно строго учитывать, распределять и экономить. Вместо "авось" - точный расчёт. Вместо "кое-как" - обдуманный план. Вместо "как-нибудь" - научный подход. Вместо "когда-нибудь" - 3 августа в 11 часов 15 минут. Платон Михайлович призывал к этому почти век назад, многие ли его услышали? Сегодня этот призыв является актуальным и своевременным?

Приведу один из примеров "неправильной" организации производства, который достаточно часто встречается на действующих "упакованных" предприятиях специализирующихся на производстве строительных металлоконструкций:
Компания, окрылённая высокой номинальной мощностью оборудования, инвестирует в приобретение автоматизированной линии, по обработки сортового проката ожидая получить быстрый возврат вложенного капитала. Проводится тендер, который больше напоминает конкурс ценовых предложений, заключается контракт и вот уже производственная линия введена в эксплуатацию. Проходит время, оборудование вроде замечательно выполняет свои функции, но объём производства значительно ниже, чем предполагалось при принятии решения об инвестиции и как то на общей рентабельности предприятия введение новой производственной линии не оказало существенного влияния, разве что штатная численность сократилась, но повысилась кредитная нагрузка.
Приходим на предприятие и смотрим, что изменилось в структуре управления предприятием после внедрения высокотехнологичного комплекса? Нечего как оказывается, не изменилось. Конструкторский отдел с целью повышения производительности разработки конструкторской документации перешёл уже на современные CAD-системы, сократив время разработки КМД. Но при этом выпускает продукцию аналогичную той, что выпускалась в те времена, когда работа велась на кульмане, то есть двухмерные чертежи и спецификации в распечатанном виде, несмотря на то, что потребности производства в качестве информационной поддержке после внедрения новой автоматизированной линии изменились. Практически любая современная CAD-система может генерировать информацию о геометрии модели в формате DSTV с последующим структурированным размещением в базе данных, откуда CAM-система может в автоматическом режиме брать необходимую информацию для создания обрабатывающих программ CNC, в технологический отдел поступает КМД в распечатанном виде. После чего пакет документации передаётся в отдел планирования производства и функция последнего в этом потоке сводится к тому, чтобы передать КМД в определённой последовательности оператору для того, чтобы он вручную ввёл геометрические данные в CNC линии. А обратной связи от операции к планированию нет вообще, либо она возникает по факту обнаружения проблемы на последующих операциях и обратный поток информации протекает крайне медленно и нестабильно, что не даёт возможности принимать оперативные управленческие решения.
То есть мы видим, то, что предприятие потратило 30 миллионов рублей на высокотехнологичное оборудование, но на систему информационного обеспечения ресурсы небыли выделены и оборудование работает не в полную мощность, тем самым часто принося больше вреда (в виде дополнительной кредитной нагрузки) компании, чем пользы.