Текст книги "Информационная структура предприятия"

Все известные определения классов ERP-систем основаны на характеристиках предприятий, которые целесообразно автоматизировать с помощью этих систем: тяжелые, средние и легкие ERP-системы. Исторически тяжелые применялись в основном в больших корпорациях (более 10 тыс. сотрудников); средние и легкие – в средних (от 1000 до 10 тыс. человек) [19]. Определяя классы ERP-систем на основе собственных свойств систем, все различия можно свести к следующим основным аспектам: функциональность и масштабируемость технологической платформы.

Один из общепризнанных подходов к сопоставлению ERP-систем по функциональности был разработан аналитической компанией Arlington Software Corporation в рамках проекта ERP Evaluation Center. Согласно этому подходу для оценки функциональности используется дерево критериев, содержащее более 3600 частных критериев. Критерии нижнего уровня входят в критерии более высокого уровня со своими весовыми коэффициентами. Вершина дерева представляет собой комплексную численную оценку функциональности системы. В рамках проекта разработаны таблица весов критериев и программные средства для решения многокритериальных задач.

Масштабируемость технологической платформы целесообразно применять при рассмотрении современных ERP-систем, имеющих трех-или многоуровневую архитектуру. Число пользователей, которые могут одновременно работать в ERP-системе, безусловно, зависит от программно-аппаратной платформы: конфигурации серверов, общей конфигурации сети, используемых ОС и СУБД, средств промежуточного слоя и т. д. Внутренними факторами, определяющими максимальное число одновременно работающих пользователей, будут размеры базы данных и особенности бизнес-процессов предприятия.

Рассмотрим классификацию ERP-систем через свойства технологической архитектуры [19].

Рис. 1.5. Технологическая архитектура легкой ERP-системы

Легкая ERP-система способна использовать только один сервер баз данных и только один сервер приложений. Технологическая архитектура такой системы представлена на рис. 1.5. Все запросы пользователей, поступающие с рабочих станций, обрабатываются сервером приложений, который взаимодействует с сервером баз данных.

Из ERP-систем этого класса на российском рынке наиболее известны «Управление производственным предприятием» на платформе «1С: Предприятие 8.0» и Microsoft Dynamics NAV.

ERP-система такой архитектуры в реальных условиях эксплуатации способна поддерживать одновременную работу до 100 пользователей. По мере приближения к этому пределу увеличение числа процессоров в серверах и их мощности не обеспечивает соответствующего прироста числа пользователей. Возникает эффект насыщения: каждое последующее увеличение числа пользователей требует намного большего прироста ресурсов.

Организация и использование комплекса запускаемых параллельно легких ERP-систем, каждая из которых работает со своей группой пользователей, возможны, если предприятие состоит из нескольких юридических лиц или территориально удаленных подразделений (рис. 1.6). Однако использование комплекса ERP-систем целесообразно только тогда, когда выполняются следующие условия:

• не требуется доступ к актуальным данным всех объектов в режиме online;

• все периферийные подразделения занимаются однотипной деятельностью и используют единые стандарты учета для информации, передаваемой в центральный офис;

• на периферийных объектах используется не вся функциональность ERP-системы, а только отдельные функциональные модули (не должно возникать ситуации, когда каждая система работает независимо и теряется возможность управления предприятием как единой целостной системой).

Средняя ERP-система использует только один сервер баз данных и произвольное число серверов приложений. Известный пример такой системы – Microsoft Dynamics AX. Два варианта технологической архитектуры систем управления, построенных на основе средней ERP-системы с использованием трех серверов приложений, представлены на рис. 1.7, 1.8.

Рис. 1.6. Технологическая архитектура комплекса из трех легких ERP-систем

Рис. 1.7. Архитектура системы управления на основе средней ERP-системы с централизованной библиотекой приложений

Рис. 1.8. Архитектура системы управления на основе средней ERP-системы, где каждый сервер приложений работает с собственной библиотекой приложений

Вариант архитектуры средней системы (рис. 1.7) реализован в Microsoft Dynamics AX. В обоих вариантах с одним сервером базы данных работают несколько серверов приложений, а различие между ними состоит в организации библиотеки приложений, содержащей актуальные версии всех приложений ERP-системы. В системе с централизованной библиотекой приложений эта библиотека выделена из состава серверов приложений, и все серверы используют единую библиотеку. Во втором случае каждый сервер приложений использует собственную библиотеку приложений. Такая архитектура предполагает наличие в системе развитых средств обмена настройками и программными объектами между библиотеками приложений. Первый вариант требует меньших затрат при эксплуатации, однако второй обеспечивает большую масштабируемость системы.

Возможность одновременного подключения нескольких серверов приложений существенно усложняет технологическую платформу средней ERP-системы. Одна из основных проблем состоит в том, что серверы приложений кэшируют объекты базы данных. В случае изменения каких-то данных в кэше одного из серверов необходимо сразу исключить измененные объекты из кэш-памяти других серверов.

Усложнение технологической платформы средних систем по сравнению с легкими сопровождается и более развитой функциональностью. Это обусловлено тем, что бизнес-процессы средней корпорации сложнее и соответственно требуют развитой бизнес-логики системы и поддержки большего числа одновременно работающих пользователей.

При росте количества рабочих мест можно организовать и использовать комплексы на основе средней ERP-системы (рис. 1.9). Но следует учитывать, что увеличение числа одновременно работающих пользователей за счет наращивания ресурсов имеет свой предел, обусловленный лежащими в основе системы архитектурными решениями. При его достижении дальнейшее увеличение числа серверов приложений, повышение мощности процессоров, объема памяти, пропускной способности каналов ведут к очень незначительным улучшениям.

Тяжелая ERP-система – система, использующая произвольное число серверов баз данных и обеспечивающая работу произвольного числа серверов приложений с каждым сервером баз данных. Наиболее распространенный пример тяжелой системы – mySAP Business Suite. Два варианта технологической архитектуры тяжелой ERP-системы в составе четырех серверов приложений и четырех серверов баз данных представлены на рис. 1.10, 1.11.

Для работы с несколькими независимыми серверами баз данных тяжелая система должна иметь внутри себя описание структуры баз, расположенных на каждом сервере, чтобы строить запросы к ним, исходя из необходимости обработки конкретных данных. Иными словами, тяжелая система по определению включает в себя как один из компонентов систему управления распределенной базой данных, для работы которой используются серверы СУБД (рис. 1.10, 1.11).

Рис. 1.9. Архитектура комплекса из одной средней ERP-системы с централизованной библиотекой приложений и двух легких

Рис. 1.10. Архитектура тяжелой ERP-системы с выделенной распределенной библиотекой приложений

Рассматриваемые варианты технологической архитектуры различаются способом организации библиотеки приложений. В варианте, представленном на рис. 1.10, для библиотеки выделяются отдельные серверы, каждый из которых может использоваться несколькими серверами приложений, что обеспечивает сокращение затрат на сопровождение системы из большого числа серверов приложений, объединенных в компактные группы.

В варианте, приведенном на рис. 1.11, каждый сервер приложений работает с собственной библиотекой, обеспечиваются независимость серверов приложений и высокая масштабируемость системы. Этот вариант реализован в mySAP Business Suite.

Наличие внутренней встроенной СУБД значительно усложняет ERP-систему, однако обеспечивает ее масштабирование до десятков тысяч одновременно работающих пользователей. Для больших корпораций, состоящих из десятков, а иногда и сотен территориально удаленных предприятий, использование тяжелой системы иногда оказывается единственной возможностью обеспечить эффективное управление. Однако преимущества, получаемые при использовании тяжелой системы, имеют оборотную сторону в виде высоких затрат на ее приобретение, внедрение и сопровождение, а также на оплату трафика, образующегося при работе с территориально удаленными серверами.

Рис. 1.11. Архитектура тяжелой ERP-системы, в которой каждый сервер приложений работает с собственной библиотекой

Рис. 1.12. Объемы внедрений ERP-систем по отраслям

Предложенная классификация ERP-систем и проведенный на ее основе анализ условий применения систем различных классов показывают, насколько существенно технологическая архитектура создаваемой системы управления влияет на выбор ERP-системы, которая станет основой системы управления предприятием. Основной спрос на эти системы формируют крупные промышленные предприятия. Более 40 % всех внедрений на российском рынке ERP-систем приходится сегодня на промышленность [22]. Объемы внедрений ERP-систем по отраслям представлены на рис. 1.12.

Таким образом, главное отличие MES от ERP заключается в том, что MES-системы, оперируя исключительно производственной информацией, позволяют корректировать либо полностью перерассчитывать производственное расписание в течение рабочей смены столько раз, сколько это необходимо. В ERP-системах по причине большого объема административно-хозяйственной и учетно-финансовой информации, которая непосредственного влияния на производственный процесс не оказывает, перепланирование может осуществляться не чаще одного раза в сутки [18]. Однако эффективность информационной структуры предприятия будет во многом определяться вариантом технологической архитектуры ERP-системы и организации взаимодействия информационных систем на разных уровнях управления предприятием.

1.3. Интеграция информационных систем управления предприятием

Создание единого информационного пространства предприятия должно осуществляться с учетом следующих требований [16]:

• вертикальная и горизонтальная интеграция имеющихся и вновь создаваемых корпоративных и проблемно-ориентированных информационных сред;

• единство организационных, технических и технологических принципов построения информационной среды;

• существование единой системы передачи данных на основе различных физических носителей (оптоволоконные, спутниковые, радиорелейные и другие каналы связи) как основы для горизонтальной и вертикальной интеграции информационных сред и компьютерных сетей;

• строгое соблюдение международных и российских стандартов в области информационно-вычислительных сетей, протоколов и средств связи, информационных ресурсов и систем;

• обеспечение доступа пользователей к открытым и защищенным базам данных различного назначения;

• обеспечение информационной безопасности и многоуровневой защиты информации от несанкционированного доступа, включая гарантии подлинности информации, распространяемой в информационной среде;

• наличие систем и средств коллективного доступа в компьютерной сети;

• развитие информационных ресурсов и проблемно-ориентированных систем на основе идеологии информационных хранилищ и открытых систем, обеспечивающих возможность совместного использования различных аппаратных платформ и операционных систем;

• применение модульного принципа при проектировании центров и узлов хранения и обработки информации, абонентских пунктов и рабочих мест пользователей;

• использование сертифицированных программно-технических решений и унифицированных компонентов функционирующих систем и сетей;

• мониторинг информатизации, учет, регистрация и сертификация информационных ресурсов;

• развитие механизмов и средств предоставления информационного сервиса конечным пользователям, сертификации и лицензирования информационных услуг;

• использование организационных и методических материалов, системных требований, стандартов и рекомендаций по интеграции сетей, систем, баз данных и автоматизированных кадастров.

Несомненно, анализ общего состояния информатизации, тенденций и перспектив ее развития должен базироваться на определенных предпосылках и методологических требованиях, без учета которых затруднительно говорить об ее успехах или неудачах. Этими предпосылками и требованиями могут быть [16]:

• реалистическая оценка конкретных возможностей информационной техники и технологии как инструментов, многократно усиливающих человеческие возможности, но не снимающих с человека ответственности за их использование;

• недопустимость стихийного неуправляемого развития информатизации, что предполагает необходимость программ ее развития. Необходимость единого центра, ответственного за сохранение и развитие информационной структуры предприятия, обновление и использование информационных ресурсов, информационных технологий, за выработку информационной политики в целом;

• понимание комплексного и системного характера информации, осознание ее роли в самоорганизации систем, практическая реализация в информационной технике и технологии;

• изучение состояния информатизации на наиболее успешных предприятиях, анализ зарубежных программ развития информационной технологии с точки зрения их инструментария и эффективности влияния на управленческие и производственные процессы. Недопустимость бездумного копирования и механического переноса их на свои процессы;

• необходимость совершенствования планирования и управления, пересмотра приоритетов в развитии предприятия, обеспечивающих информатизацию;

• поддержка разработок, связанных с информационными технологиями. Необходимость создания своеобразных «полигонов» для информатизации, опыт которых можно было бы транслировать в другие подразделения предприятия.

Существует два подхода к построению интегрированных автоматизированных систем управления: от общего к частному («сверху вниз») и от частного к общему («снизу вверх»).

В первом случае вначале формулируется общая задача управления предприятием в целом, а затем осуществляется ее разбиение или декомпозиция на соответствующие группы, образующие те или иные системы или подсистемы управления. Такой подход может быть применен ко вновь создаваемым системам управления, когда уже на стадии проектирования может быть разработана единая многоуровневая АСУ предприятием в целом.

Во втором случае осуществляется постепенное объединение действующих АСУ, т. е. по принципу от частного – к общему (или «снизу вверх»).

Основные направления интеграции информационных систем в рамках информационной структуры предприятия неотделимы от интеграции видов обеспечения, входящего в функциональный состав АСУ. При рассмотрении связей между различными АСУ, действующими на предприятии, необходимо учитывать качественные различия отдельных видов обеспечения этих систем.

Задача функциональной интеграции заключается в обеспечении единства целей отдельных частей общей системы, согласовании используемых критериев и ограничений (и необходимой взаимоувязки отдельных компонентов системы управления в целом). Также должна быть обеспечена возможность совместного функционирования персонала и технических средств в рамках общей задачи управления. Математическая (алгоритмическая) интеграция обеспечивает образование и функционирование комплекса взаимосвязанных математических моделей, алгоритмов и методов решения функциональных задач по отдельным компонентам. Программная интеграция обеспечивает совместное функционирование комплекса взаимосвязанных программ. Информационная интеграция означает единый комплексный подход к созданию, хранению, обновлению и накоплению информации, необходимой для функционирования АСУ на разных уровнях иерархии. Техническая интеграция означает рациональное объединение разнообразных технических средств отдельных АСУ в единый комплекс технических средств интегрированной системы (например, локальная сеть предприятия и т. д.). Организационная интеграция означает совместное функционирование существующей не автоматизированной и вновь создаваемой автоматизированной частей системы управления промышленным предприятием.

Связующим звеном между ориентированными на финансово-хозяйственные операции ERP-системами и АСУТП (SCADA-системами) выступают MES-системы. Достоверная и своевременная информация, необходимая для принятия правильных решений, находится в производственных зонах и берется из MES-систем и АСУТП, поэтому интеграция ERP-, MES– и SCADA-систем становится необходимостью.

Взаимосвязь систем ERP и MES представлена на рис. 1.13 [2]. При этом ERP-система формирует объемные планы для цехов, а с помощью сессий MES-системы каждый цех формирует детализированные расписания. Данная система управления должна иметь два контура диспетчеризации – внешний K1, отслеживающий возможность выполнения заданного объема при существующих временных ограничениях на горизонт планирования и сроки выпуска продукции конкретного наименования, формирующий соответствующую величину рассогласования Δ1, и внутренний K2, который формирует величину рассогласования Δ2 в том случае, если для того или иного цеха необходим пересчет расписания при его невыполнении по тем или иным причинам.

Причины такого децентрализованного подхода к управлению производством кроются в том, что задачи составления расписаний работы оборудования относятся к классу NP-сложных комбинаторных задач и ERP-системы не в состоянии оперативно составлять расписания (порой для нескольких тысяч единиц оборудования), а также отслеживать все изменения, происходящие в цехах и на участках. Поэтому эти функции делегируются MES-системам, которые могут составлять расписания и отслеживать их выполнимость с достаточной оперативностью и точностью [2].

Оптимизация управления технологическими процессами способна реально изменить финансовые показатели предприятия. Модули APS используют как данные ERP-системы (история продаж, информация о фактических заказах клиентов, остатках товаров на складах и др.), так и данные от MES-систем о состоянии запущенных производственных заказов и мощностей, которые, в свою очередь, поступают от АСУТП, получающих самые подробные и актуальные данные от промышленных контроллеров (PLC).

На уровне MES информация также фильтруется и обобщается, при этом возможна генерация в реальном масштабе времени некоторых технико-экономических показателей деятельности предприятия (KPI). По запросу от ERP/APS-систем информация из баз данных MES поступает в их базы данных. Обратный поток таков: информация от ERP/APS к MES и далее на уровень SCADA/PLC (для дистанционной настройки и конфигурирования). Таким образом, происходит сложный процесс обмена информацией между базами данных различных уровней системы управления предприятием. Характеристики этого процесса (особенно временные задержки) оказывают существенное влияние на качество процессов управления. Очевидно, что важным фактором эффективности обмена информацией между базами данных на всех уровнях системы управления предприятием является однородность используемых СУБД [22].

Рис. 1.13. Связь ERP и MES

С уровня ERP на уровень MES поступают производственный план и нормативно-справочная информация, на основе которых в модуле MES-системы генерируются конкретные планы загрузки станков и рабочей силы – сменные расписания (Shift Scheduling). C уровня MES на уровень ERP направляются информация о количестве произведенной продукции, проценте брака, диаграммы состояния и загрузки оборудования и данные о состоянии цеховых запасов, рабочей силы и др. Взаимодействие уровней MES и ERP возможно на основе программируемого интервала времени (циклическое взаимодействие) и на основе ожидаемых событий и изменения данных. Эти методы взаимодействия достаточно гибко программируются в процессе настройки систем [22].

Степень интеграции информационных систем управления на предприятиях при этом бывает самой различной, и типовое решение по интеграции отсутствует. Обычно оно создается для конкретного предприятия с учетом таких его особенностей, как технологические процессы, оборудование, базы данных и т. п.

Контрольные вопросы и задания

1. Что называется информационной структурой предприятия?

2. Что понимается под взаимодействием производственной, организационной и информационной структур производственного предприятия?

3. Каковы принципы разработки АСУ?

4. Что такое уровень управления на производственном предприятии?

5. Какие задачи решают CAE/CAD/CAM-системы?

6. Какие задачи решают MES-системы?

7. Какие задачи решают ERP-системы?

8. Перечислите основные требования к созданию единого информационного пространства предприятия.

9. В чем сущность взаимосвязи ERP– и MES-систем?

10. Перечислите основные направления интеграции информационных систем в рамках информационной структуры предприятия.