Недостатки централизованной БД: необходимость передачи большого потока данных, низкая надёжность и низкая производительность. Преимущества: минимальные затраты на корректировку.
Для снижения остроты перечисленных недостатков создают распределённые базы данных, т.е. БД, части которых находятся в различных узлах сети. Предприятия сами по себе имеют распределённую структуру, поэтому данные фактически распределены по структурным подразделениям. Отсюда ИС должны содержать распределённую базу данных, которая должна отражать структуру предприятия. Фактически распределенная БД есть виртуальный объект, составные части которого хранятся в разных узлах сети. Для пользователя они находятся в одной логической модели базы данных.
Полностью распределённая БД создается в тех случаях, когда частота решения всех задач и объёмы передаваемых данных для их решения примерно одинаковы. Однако, если частота решения одних задач очень отличается от частоты решения других и при этом объёмы передаваемых данных остаются прежними, то можно пойти на дублирование некоторых данных, тем самым сократив затраты на их передачу. Тогда получают частично распределённую базу данных.
Главный критерий распределения данных в сети состоит в следующем: данные должны находиться там, где существует наибольшая частота обращения к ним.
Для решения экономических задач в среде централизованной или распределённой базы данных можно воспользоваться одним из следующих методов: доступ на основе архитектуры сети видов "файлсервер" и "клиентсервер".
Файл-серверная обработкаэто обработка данных преимущественно на рабочих местах клиентов. Сетевое программное обеспечение занято лишь передачей данных на рабочую станцию.
Доступ на основе архитектуры сети вида "клиентсервер" возможен в следующих вариантах:
доступ к удаленным данным (ДУД);
доступ с помощью сервера баз данных (СБД);
доступ с помощью сервера приложений (СП).
Согласно модели ДУД на компьютере клиента располагаются программа ввода исходных данных, программа, осуществляющая решение задачи на основе дополнительно поступивших с сервера данных, и программа печати результатов.
Согласно модели СБД на компьютере клиента находятся программы ввода исходных данных и печати. Программа решения задачи находится на сервере, где, собственно, и происходит её запуск. На компьютере клиента осуществляется лишь ввод исходных данных и печать результатов.
Согласно модели СП, ввод, передача, обработка и печать результатов выполняются так же, как и в модели СБД, за исключением того, что прикладная программа и исходные данные находятся на одном сервере, а БД на другом, рис.2.11.
Рис. 2.11. Доступ к серверу приложений по модели СП
2.2. Автоматизированные системы на уровне цеха
В общей структуре предприятия отдельные производства или крупные цехи и их совокупность, образующая основное производство предприятия, занимают промежуточное положение между технологическими подразделениями нижнего уровняоборудованием и организационно-хозяйственными подразделениями верхнего уровняфункциональными отделами и службами. Поэтому рассматриваемые АСУ производствами относятся к среднему уровню в общей иерархии управления предприятием и являются связующим звеном между АСУ технологическими процессами (АСУ ТП) и АСУП.
На уровне цеха в системе управления применяются системы MES (Manufacturing Execution Systems), интегрированная информационно-вычислительная система, объединяющая инструменты и методы управления производством в реальном времени, которые ориентированы на информатизацию задач оперативного планирования и управления производством, оптимизацию производственных процессов и производственных ресурсов, контроля и диспетчеризации выполнения планов производства с минимизацией затрат.
Контур управления уровня MES (оперативно-производственный) опирается на отфильтрованную и обработанную информацию, поступающую как от АСУТП, так и от других служб производства (снабжения, технической поддержки, технологических, планово-производственных и т.д.). Вариант реализации MES-проекта на производстве представлен на рис.2.12.
Интенсивность информационных потоков здесь существенно ниже и связана с задачами оптимизации заданных производственных показателей (качество продукции, производительность, энергосбережение, себестоимость и т.д.). Типовые времена циклов управления составляют часы, смены, неделя. Оперативное управление производством в этом контуре управления осуществляется специалистами, которые более детально, чем высший менеджмент, владеют производственной ситуацией (руководители производственных цехов, участков, главные технологи, энергетики, механики и др.).
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.
За счет быстрой реакции на происходящие события и применения математических методов компенсации отклонений от производственного расписания, MES системы позволяют оптимизировать производство и сделать его более рентабельным.
Рис. 2.12. Вариант реализации MES-проекта на производстве.
MES системы, собирая и обобщая данные, полученные от различных производственных систем и технологических линий (нижний уровень пирамиды), выводят на более высокий уровень организацию всей производственной деятельности, начиная от формирования производственного заказа и до отгрузки готовой продукции на склады. Таким образом, MES это связующее звено между ориентированными на финансово-хозяйственные операции ERP-системами и оперативной производственной деятельностью предприятия на уровне цеха, участка или производственной линии.
Функции, выполняемые MES-системами, могут быть интегрированы с другими системами управления предприятием, такими как Планирование Цепочек Поставок (SCM), Продажи и Управления сервисом (SSM), Планирования Ресурсов Предприятия (ERP), Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП), что обеспечит своевременное и всеобъемлющее наблюдение за критическими производственными процессами.
Международная ассоциация производителей систем управления производством определила 11 типовых обобщенных функций MES-систем:
1. контроль состояния и распределение ресурсов предприятия (управление оборудованием, материалами, персоналом, документацией и пр.);
2. оперативное планирование (расчет производственных расписаний в зависимости от специфики изделий и технологии производства);
3. диспетчеризация производства (управление производственным процессом изготовления продукции на всех этапах производства);
4. управление документами (ведение плановой и отчетной цеховой документации, контроль прохождения документации по изготовлению продукции);
5. сбор и хранение данных (получение, хранение и передача данных относительно производимой продукции);
6. управление персоналом (обеспечение возможности управления персоналом);
7. управление качеством продукции (обеспечение контроля качества продукции на основе данных измерения качества в реальном времени, выявление отклонений от заданного качества);
8. управление производственными процессами (мониторинг производственного процесса, автоматическая или ручная корректировка хода процесса);
9. управление техобслуживанием и ремонтом (управление обслуживанием оборудования, его плановым и оперативным ремонтом);
10. отслеживание истории продукта (визуализация
информации о месте и времени выполнения работ по каждому изделию, в том числе отчеты об исполнителях, комплектующих, материалах, условиях производства и пр.);
11. анализ производительности (представление подробных отчетов о результатах производственных операций).
Таким образом видно, что функции, реализуемые в MES-системах, аналогичны методам управления в ERP-системах, но только в других временных масштабах и с другими объектами контроля и управления. MES представляет ряд возможностей, которые дополняют и расширяют функции ERP-систем. Используя технологические данные, MES позволяет поддерживать производственную деятельность предприятия в реальном масштабе времени. MES формируют данные о текущих производственных показателях, необходимые для функционирования ERP.
2.2.1. Пример внедрения MES при автоматизации ТП упаковки
В последнее десятилетие отечественные и западные предприятия стали активно использовать инструментарий решений класса MES для повышения эффективности работы производственных систем. Место решения класса MES в производственной структуре должно быть заложено еще на стадии проектирования предприятия. Рассмотрим особенности использования MES при автоматизации ТП упаковки на пищевых производствах на примере проекта, реализованного на заводе Bohmer (Германия), который занимается производством биологически чистых овощей и фруктов. Его производственная мощность составляет 100 тонн конечной продукции в сутки. Спецификой завода является полная автоматизация производственных операций и выполнение основных процессов на производстве без участия человека, рис. 2.13.