Курс лекций «Проектирование асоИу», «системы реального времени»

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

1 2 3

Е.А. КУРЯБИНА

Курс лекций «Проектирование асоИу», «системы реального времени»

Чебоксары 2011

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное агентство по образованию

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Чувашский государственный университет имени И. Н. Ульянова»

Е.А. Курябина

Курс лекций

«Проектирование асоИу»,

«системы реального времени»

Чебоксары 2011

Оглавление

Тема 1. Основные подсистемы и модули интегрированной MRP -системы.............................................................................................................	3
Тема 2. Разработка алгоритмов проектирования модуля 1 «Техническая подготовка производства»..................................	10
Тема 3. Разработка алгоритмов проектирования модуля 2 «Обработка и продвижение заказов на продажу» Разработка алгоритмов проектирования модуля 3 «Калькуляция»……	18
Тема 4. Разработка алгоритмов проектирования модуля 4 «Выдача и обработка рекомендаций»…………………………	31
Тема 5. Разработка алгоритмов проектирования модуля 5 «Выдача заказов в производство»……………..........................	35
Тема 6. Разработка алгоритмов проектирования модуля 6 «Укомплектование выданных и твердых заказов».......................	38
Тема 7. Разработка алгоритмов проектирования модуля 7 «Печать цеховой документации»…. ………………………….	44
Тема 8. Разработка алгоритмов проектирования модуля 8 «Выполнение производственных заказов».............................	48
Тема 9. Разработка алгоритмов проектирования модуля 9 «Расчет требуемой мощности»………………………………	50
Тема 10.Разработка алгоритмов проектирования модуля 10 «Заказы на закупку». Взаимодействие модулей в интегриро-ванной MRP – системе…………………………………………	53
Тема 11. Запланированные перемещения…………………..	66
Список литературы...........................................................................	70

Тема 1. Основные подсистемы и модули интегрированной MRP - системы

Развитие информационных технологий, наличие на рынке большого числа систем управления, увеличение числа специалистов, вовлеченных в выбор и анализ этих систем, – все это говорит о необходимости наличия актуальной информации о системах управления стандарта MRP: классификация, сфера применения, возможности и т.д. Информационных бизнес-систем управления предприятием становится все больше, соответственно увеличивается и число специалистов, вовлеченных в выбор и анализ таких систем, а значит- растет актуальность информации о них: классификация, сферы применения, возможности и т.п. Удобнее всего объединить все системы в 3 большие группы.

1) Простые системы, рассчитанные на управление малыми предприятиями.

Они отличаются практически полным отсутствием настройки на параметры предприятия и небольшой глубиной основных функций («коробочный» продукт). Системы этой группы рассчитаны на выполнение весьма ограниченного числа стандартных бизнес-процессов. Как правило, они работают на одиноком ПК или в небольших сетях на 4-8 компьютеров. За рубежом этот класс систем называют иногда «Low and PC».

2) Системы другого класса («Middle PC») отличаются большей глубиной и широтой охвата функций. Они уже нуждаются в настройке, которую в большинстве случаев осуществляют специалисты фирмы - разработчика. В такой системе уже могут быть описаны десятки бизнес - процессов и этот класс систем отличается развитыми механизмами многочисленных настроек, достаточно сложными генераторами отчетов, большим количеством устанавливаемых параметров.

Эти бизнес - системы, как правило, рассчитаны на работу большого числа пользователей (до нескольких десятков) и могут применяться не только на малых, но и на средних предприятиях, не предъявляющих высоких требований к функциональности и гибкости систем управления. В системах этого класса можно встретить описание уже сотен бизнес-процессов. В большинстве случаев они работают в среде Windows NT, а иногда и в UNIX.

3) Высший уровень иерархии занимают системы, наделенные существенно более глубокой функциональностью. Современные версии этих систем обеспечивают планирование и управление всеми ресурсами организации и поэтому получили название ERP-системы (Enterpricse Resource Planning). В системах этого класса содержится описание тысяч бизнес-процессов, а число пользовательских экранов и реляционных таблиц составляет многие тысячи. Такие системы могут иметь до 100 тыс. настраиваемых параметров и обычно требуют сложной и достаточно длительной настройки на требования предприятия. При этом они удовлетворяют большинству запросов как средних, так и очень крупных предприятий. Системы этого класса могут работать на разных платформах (NT, UNIX, AS-400, манфреймы) и с различными мощными СУБД.

Предложенная система классификации позволяет ориентироваться во всем многообразии систем управления. Необходимо подчеркнуть, что делать вывод о принадлежности бизнес-системы к тому или иному классу можно только на основании целого комплекса признаков.

Термином «ERP-система» обозначают бизнес-системы управления финансами и производством, а используемую на верхнем уровне весьма сложную систему часто называют просто системой управления финансами (Finance System).

Две начальные категории представлены сегодня на нашем рынке только российскими разработчиками. Дело в том, что такие системы должны максимально удовлетворять требованиям малых фирм без дополнительной настройки, поэтому во всем мире эту нишу занимают местные продукты. Третья категория интересна тем, что здесь присутствуют как отечественные, так и западные разработки. В отличие от иностранных разработок этого класса, российские разработки полностью соответствуют нынешнему законодательству и чаще всего имеют в базовой поставке более широкий набор функций (для западных систем иногда имеется множество дополнительных модулей, поставляемых другими фирмами за отдельную плату). Западные системы обладают, как правило, более широкими возможностями финансового анализа, и обычно лучше протестированы. В категории ERP российских разработок пока нет. Дело в том, что

создание таких систем требует хорошей организации проекта с участием большого количества специалистов и привлечением сотен миллионов долларов инвестиций. Кроме того, российской компании необходимо предложить нечто такое, что может поразить даже весьма искушенные и передовые в техническом отношении рынки США и других развитых стран. Вероятно, такие новаторские разработки могут быть сделаны российскими специалистами в сфере распознания образов или в других областях, связанных с оборонными исследованиями, но никак не в области финансово-экономических систем.

Вне всякого сомнения российские разработчики нужны, но сегодня им можно предложить две области приложения сил. Первое - это разработка систем первых 3-х групп, затраты на создание которых могут быть возмещены на российском рынке. Второе - изготовление дополнительных модулей к мощным западным ERP-системам, реализующих дополнительные функции, отсутствующие в стандартной поставке.

Западные системы на российском рынке представлены, главным образом, разработками последних двух классов.

Несколько слов о происхождении терминов. Исторически сложилось так, что первые приложения вычислительных машин управлении предприятиями были связаны с решением широкомасштабных задач по планированию потребностей в материалах. Так появилась аббревиатура MRP - Material Requirement Planning (Планирование потребностей в материалах) Позднее, с ростом возможностей компьютеров, на них возложили целый ряд и других задач, связанных с планированием и анализом производственных мощностей, финансовым планированием и управлением и т.д. Для обозначения подобных систем стали использовать внешне похожее сокращение MRP-П (Manufacturing Resource Planning- планирование производственных ресурсов), часто применяемое и ныне. Аббревиатура ERP (Enterprise Resource Planning - планирование ресурсов предприятия) вошла в обиход позже, с развитием информационных систем и расширением их функциональности и сегодня распространена наиболее широко. Если проследить за развитием ERP систем, то нельзя не отметить, что лидирующие системы становятся все более похожи друг на друга в реализации своих основных функций. Примером являются две известные на нашем рынке системы - SAP R/3 и BAAN. Объявленная компанией BAAN концепция динамического моделирования предприятия (Dynamic Enterprise Mo deling) очень напоминает концепцию компонентных бизнес- структур (Component-Based Business Framework) SAP. Компания BAAN выпустила систему управления информационными потоками WMS (Workflow Management System), которая эквивалентна SAP Business Workflow . SAP разработала методологию ускоренного внедрения ASAP (ACCELERATED SAP), a BAAN , соответственно, методологию Target. В качестве средства ускоренной настройки BAAN применяет Enterprise Modeler (ранее известный под названием Orgware). Компания SAP для этих целей предлагает систему Business Engineer, таким образом, становится очевидным сходство в развитии ведущих систем высшего класса сложности. Их объединяет широкое применение новейших технологических достижений прежде всего в области улучшения межсистемного взаимодействия и использования средств ускорения настройки и внедрения.

Недавно появившийся на западе метод и инструментарий, который при его интеграции с ERP – системой добавляет производственному предприятию совершенно новую степень свободы – синхронное планирование и оптимизация (СПО). С помощью СПО за считанные секунды становится возможным определить реалистичный график отгрузки заказов с учетом всех постоянно изменяющихся условий – как внутренних, так и внешних. Используя СПО, компания получает реальную возможность обещать сразу, и далее – отгрузить вовремя. Таким образом СПО предлагает не только наибыстрейшие, но и наилучшие ответы на извечные вопросы любого предприятия:

- что оно может произвести;

- когда оно сможет отгрузить;

- как использовать имеющиеся ресурсы наилучшим образом.

СПО не альтернатива имеющейся ERP-системе, поскольку базируется на информации, собираемой именно там. СПО принимает во внимание доступные мощности уже при планировании движения материалов, имея в в виду, что все ресурсы работают в условиях ограниченных мощностей. В СПО используются оптимизационные алгоритмы, эвристика, методы искусственного интеллекта, нейронных сетей и другие вычислительные методы, позволяющие создать реальный «снимок» производства практически моментально. При этом из ERP-системы в СПО должна поступать разнообразная информация: спецификации, маршруты, выполняемые на производстве операции, состояние запасов, статус заказов клиентов, прогноз спроса и пр. В настоящее время существуют:

- сетевые СПО - системы, сфокусированные в основном на заказах клиентов и на диспетчеризации прохождения этих заказов через предприятие;

- имитационные СПО - системы, использование которых обеспечивает максимальную эффективность загрузки производственного оборудования;

- системы математического моделирования, которые создают оптимальный баланс между синхронизацией выполнения заказов клиентов и определения последовательности операций на рабочих центрах. Линейное программирование, эволюционные модели, эвристические алгоритмы, искусственный интеллект – вот примеры таких систем.

Наиболее передовые СПО - системы комбинируют перечисленные заказы клиентов сразу в момент их поступления, рассчитывать даты поставок абсолютно точно, а также обновлять производственные планы на непрерывной основе [5].

Состав разрабатываемой интегрированной MRP - системы можно представить в виде схемы логической взаимоувязки подсистем и модулей, которая приведена на рис. 1.

На рис. 2 приведена более подробная схема взаимоувязки модулей и основных процедур производства. Информационно подразделение представлено как некий модуль или подсистема, состоящая из нескольких модулей.

На этой схеме приведены не только перечень и состав подсистем, но и обозначены информационные потоки, связывающие их.

Отсутствие схем информационных связей производственных подсистем, модулей, процедур и информационных потоков на многих предприятиях крайне усложняет работу.

Рис. 1. Схема логической взаимоувязки подсистем и модулей интегрированной MRP - системы

Рис.2. Схема логической взаимоувязки модулей и процедур интегрированной MRP - системы

Тема 2. Разработка алгоритмов проектирования модуля 1

«Техническая подготовка производства»

Процедура сопровождения файла «Данные изделия» (А1)

Данная процедура предусматривает ввод записей и их корректировку в файле данных изделий. Структуру этого файла наиболее рационально было бы разделить на 3 части, которые должны вводиться с разных экранов: общие данные, технические данные, плановые данные. Другими словами, каждая номенклатурная единица, которая хотя бы один раз поступала на склады предприятия, должна быть в первую очередь описана в файле данных изделия как бы с трех сторон, причем за описание каждой части должна нести ответственность определенная служба. Часть реквизитов файла обновляется при ряде расчетов (например, общее количество потребностей), часть обновляется при перемещениях номенклатурных единиц (например, остатки). Для отображения описания номенклатурной единицы должны быть разработаны три экрана, на которых можно было бы увидеть соответственно три типа информации. Ввод и корректировка данных должны будут осуществляться в конкретном подразделении по специально разработанному документу, подписанному службой-инициатором ввода, корректировки и согласованному со службами-пользователями этой информацией.

Определенные процедуры ввода и корректировки позволяют с помощью ряда экранов (функций) внести или откорректировать любые данные нормативного характера. Каждый предмет, независимо от его участия в производственном процессе (например, предметы административно-хозяйственного назначения или используемые для ремонтно-эксплуатационных нужд) описываются в так называемом файле данных изделия А1. Технические данные изделий являются основной информацией для товарно-материальных запасов. В описании данных изделия должна быть запись о каждом изделии, которое будет запасаться, изготавливаться и себестоимость которого будет рассчитываться. Кроме того, в таблице изделий определяется большинство покупаемых и продаваемых изделий.

Инженер-конструктор отвечает за то, чтобы «запасаемые» изделия были определены в системе и добавлены в таблицу изделий с описанием всех технических данных, таких как:

полное наименование;
краткое наименование;
основная единица измерения;
коэффициент перевода из основной единицы в альтернативную;
основной склад;
основное подразделение, отвечающее за выпуск изделия;
признак контролируемого способа производства;
габаритные размеры изделия;
вес изделия;
признак запчасти и пр.

Другие данные могут быть дополнены функциями планирования запасов, диспетчирования производства, снабжения, управления складами и калькуляции затрат. Некоторые данные таблицы изделий определяются на основе данных, поступающих из других модулей. Это могут быть нормативная стоимость, средняя стоимость, классы АВС и классы стоимости, код нижнего уровня, полный цикл выполнения (ПЦВ) и цикл производства (ЦП). Последний параметр имеет очень важное значение, поскольку он определяет горизонт, в пределах которого любое изменение в спросе или предложении вызывает «сдвиг в начальном периоде планирования» [5]. Изменения за пределами этого горизонта могут вносить без ограничений, и такие изменения обрабатываются модулями планирования без использования специальных процедур. Система обслуживания таблиц изделий содержит опорные записи для всех данных, описывающих «прямые» и «непрямые» изделия, чтобы другие системы могли проверять вводимые данные в соответствии с ними. В этой системе также устанавливаются управляющие параметры, которые определяют, каким образом будут обрабатываться изделия на разных складах и подразделениях, в которых они могут закупаться, изготавливаться, запасаться и продаваться. Только не запасаемые изделия могут обрабатываться без каких-либо записей в таблице изделий. Всю информацию о предмете условно можно разделить на три части:

описание технических данных изделия;
описание параметров планирования;
описание параметров производства.

Рис. 3. Блок-схема процедуры ведения файла «Данные изделия»

Процедура сопровождения файла

«Структура изделия» (А2)

Данная процедура всегда осуществляется конструкторами (структура изделия) и технологами (нормы расхода материалов). Для этого разрабатываются специальные экраны, которые должны быть удобны как в отношении ввода, так и в отношении поиска, разузлования, анализа входимости по уровням и суммарной входимости для принимающего изделия.

Рис. 4. Блок - схема процедуры ведения файла «Структура изделия»

Должны быть разработаны экраны, позволяющие пользователю работать с извещениями на изменение: ввод, корректировка, поиск.

Модуль технической подготовки производства так же предназначен для обслуживания файла «Состав изделия» и позволяет сохранять данные о компонентах, из которых изготавливаются изделия. Здесь определяются связи между принимающими изделиями и компонентами, содержится информация о том, сколько требуется компонентов и каким образом планируется их обеспечивать. В процедуре определяется «что изготавливается» и «из чего изготавливается» и добавляются примечания, где это требуется, вводится состав новых изделий, корректируется состав введённых на основании извещений изменений, отображается имеющаяся информация с помощью определённых экранов: ступенчатая развёртка, ступенчатая свёртка изделий, сборочных единиц. Состав изделия включает в себя и нормы расхода материалов, объединяя тем самым конструкторский состав и нормы расхода.

Здесь необходимо уточнить решение проблемы, возникающей в случае, если единица измерения хранения (из таблицы изделий) и единица измерения нормирования (из состава изделий) не равны. С этой целью в таблице изделий в процедуре, описывающей технические данные, предполагается возможность для каждого кода, по которому существует вышеописанная проблема, внести коэффициент пересчёта, отображающий соотношение между основной единицей измерения и единицей измерения нормирования.

Процедура сопровождения файла маршрутов (А5)

Это одна из наиболее сложных процедур. Технологический маршрут (определение APICS) – информация, описывающая способ производства данной номенклатурной позиции. Включает операции, которые необходимо выполнить, их последовательность, различные используемые рабочие центры, а также нормы времени для подготовки и обработки. Технологические маршруты также могут содержать информацию об инструментальном обеспечении, требования к уровню квалификации рабочих, операциях контроля качества и т.д. Технологический маршрут в свою очередь состоит из технологических операций, представляющих собой «работы, состоящие из одного или нескольких элементов, обычно выполняемые на одном рабочем месте» [6]. Кроме основного маршрута может иметь место альтернативный, который используется для изготовления конкретного производственного заказа.

Необходим экран для просмотра операций маршрута изготовления и экран, позволяющий работать в целом с маршрутом изготовления номенклатурной единицы.

Рис. 5. Блок-схема процедуры ведения файла «Маршруты»

Описание процедуры построения блок-схемы ведения файла маршрутов. Здесь описываются как типовые, так и единичные техпроцессы, и методы их корректировки. При создании новых техпроцессов используется метод копирования как информации по операции, так и информации по техпроцессу с последующей корректировкой.

Процедура позволяет обслуживать данные о рабочих центрах и ресурсах, а также о технологических маршрутах. Для изделия, изготавливаемого на предприятии, может быть определено любое число маршрутов. Для одного и того же изделия возможно обслуживание маршрута для изготовления изделия на собственном производстве или по субподряду.

Изделие может иметь отметку «КСП» (контролируемый способ производства), и в этом случае внесение изменений в маршрут будет контролироваться через извещение на технологическое изменение. По извещению изменения, вносимые в маршрут (и в последовательность операций в выданных заказах на работы) планируются и внедряются в установленные сроки. Если требуется, можно связать технологическое извещение с конструкторским, чтобы они внедрялись в соответствии друг с другом. КСП используется для того, чтобы гарантировать точное следование плановому маршруту: если будет изменён маршрут выданного заказа на работы, потребуется подтвердить качество.

Маршруты содержат важнейшие данные планирования, которые используются при калькуляции затрат, планировании мощности и для упорядочивания работ на производстве.

Процедура сопровождения файла альтернатив (А10)

Предполагает отображение с помощью величины коэффициента пересчета нормы расхода основного материала в норму расхода альтернативы для конкретной номенклатурной единицы при условии, что данная замена будет эквивалентной для всех принимающих изделий. Если хотя бы для одного принимающего изделия такая замена будет невозможной, то предлагаемая альтернатива может быть рассмотрена только вручную и процедура замены основного материала альтернативным программно не может быть выполнена.

Рис. 6. Блок - схема процедуры ведения файла «Альтернатива»

Процедура сопровождения файлов соизмеримых (несоизмеримых) единиц измерения

Данная процедура может представлять собой как самостоятельную, так и встроенную в процедуру ведения файла «Данные изделия».

Практически встроенные процедуры сложнее для программирования, но значительно удобнее в эксплуатации, так как нет необходимости в открытии дополнительных окон.

Blog

Курс лекций «Проектирование асоИу», «системы реального времени»

Содержание