Автоматизированные информационные системы. (Лекции 12, 13) презентация

Лекции 12, 13
1. Автоматизированные информационные системы (АИС)
Основные понятия, структура и функции систем автоматизации
Классификация систем автоматизации
Комплексные АИС
MRP и ERP стандарты и системы

Лекции 12, 13
2. САПР и их место среди других АИС
Структура и виды САПР
Функции, характеристики и примеры CAE/CAD/CAM-систем
CALS технологии

ИС, подсистемы ИС
Информационная система - система, в которой ее элементы, цель, ресурсы, структура рассматриваются, в основном,
на информационном уровне
(хотя имеются и другие уровни рассмотрения, например, энергетический уровень).

ИС, подсистемы ИС
ИС имеет следующие типы основных подсистем:
информационного обеспечения (данных);
интеллектуального обеспечения (информации, знаний);
технического обеспечения (аппаратуры);
технологического обеспечения (технологии);
коммуникативного обеспечения (интерфейса);
анализа и проектирования;
оценки адекватности и качества, верификации;
организационного взаимодействия и управления персоналом;
логистики (планирования и движения товаров и услуг).

ИС, терминология
Информационная среда - это среда (т.е. система и ее окружение) из взаимодействующих ИС, включая и информацию, актуализируемую в этих системах.
Информационная система управления - система, предназначенная для управления, - как другой системой, так и внутри системы (т.е. в качестве управляющей подсистемы).

Типы ИС
Различают 6 основных типов ИС управления (тип определяется целью, ресурсами, характером использования, предметной областью):
1) Диалоговая система обработки запросов (Transaction Processing System) – используется для реализации текущих, краткосрочных, тактического характера, часто рутинных и жестко структурируемых и формализуемых процедур (например, для обработки накладных, ведомостей, бухгалтерских счетов, складских документов и т.д.).

Типы ИС
2) Система информационного обеспечения (Information Provision System) – применяется для подготовки информационных сообщений краткосрочного (обычно) использования тактического или стратегического характера (например, с обработкой данных из базы данных и вызовом структурированных, формализованных процедур).

Типы ИС
3) Система поддержки принятия решений (Decision Support System) – применяется для анализа (моделирования) реальной формализуемой ситуации, в которой менеджер должен принять некоторое решение, возможно, просчитав различные варианты потенциального поведения системы (варьируя ее параметры);
такие системы используются как в краткосрочном, так и в долгосрочном управлении тактического или стратегического характера в автоматизированном режиме.

Типы ИС
4) Интегрированная, программируемая система принятия решения (Programmed Decision System) предназначена для автоматического, в соответствии с программно реализованными в системе критериями оценки, отбора (выбора) решений;
используются как в краткосрочном, так и в долгосрочном управлении тактического (стратегического) характера.

Типы ИС
5) Экспертные системы (Expert System) - информационные консультирующие и (или) принимающие решения системы, которые основаны на структурированных, часто плохо формализуемых процедурах, использующих опыт и интуицию, т.е. поддерживающие и моделирующие работу экспертов, интеллектуальные особенности;
системы используются как в долгосрочном,
так и в краткосрочном оперативном прогнозировании, управлении.

Типы ИС
6) Интеллектуальные, основанные на знаниях ИС (Knowledge Based System) - поддерживают задачи принятия решения в сложных (плохо формализуемых) системах с большим набором знаний; эти ИС используют для сведения проблем долгосрочного, стратегического управления к проблемам краткосрочного, тактического характера, повышения управляемости. В отличие от экспертных систем, в ИС, основанных на знаниях, по возможности используют специальные процедуры минимизации риска принятия неправильного решения.

Другие классификации ИС
Деление ИС по масштабу

Другие классификации ИС
Деление ИС по сфере применения

Другие классификации ИС
Деление ИС по способу организации

Подходы к построению ИС
Построение (выбор, адаптация) ИС - 2 основных подхода (или их комбинация):
ориентация на проблемы, которые решаются с помощью ИС - проблемно-ориентированный (индуктивный) подход;
2) ориентация на технологию, доступную в ИС - технологически-ориентированный (дедуктивный) подход.

Если вначале изучаются возможности имеющейся технологии, а после определяются актуальные проблемы, которые можно решить, то - технологически-ориентированный подход.
Если вначале определяются актуальные проблемы, а затем внедряется технология, достаточная для решения этих проблем, то -проблемно-ориентированный подход.
При этом оба подхода зависят друг от друга: внедрение новых технологий изменяет решаемые проблемы, а изменение решаемых проблем приводит к необходимости внедрения новых технологий; и то, и другое влияет на принимаемые решения.

Проектирование (разработка) и использование ИС проходит жизненный цикл ИС:
предпроектный анализ (опыт создания других аналогичных ИС, прототипов, отличия и особенности разрабатываемой ИС), анализ внешних проявлений системы;
2) внутрисистемный анализ, внутренний анализ (анализ подсистем ИС);
3) системное (морфологическое) описание ИС (описание цели ИС, связей ИС с другими системами, системных ресурсов - материальных, энергетических, информационных, организационных, людских, пространственных и временных);

4) определение критериев адекватности, эффективности и устойчивости (надежности) системы;
5) функциональное описание подсистем системы (описание моделей, алгоритмов функционирования подсистем);
6) макетирование (макетное описание) системы (макет - реализация подсистем с упрощенными функциями) и апробация взаимодействия этих макетов;
при этом возможно использование "макетов" критериев адекватности, устойчивости, эффективности;

7) "сборка" и тестирование системы - реализация полноценных функциональных подсистем и критериев, оценка модели по сформулированным критериям;
8) функционирование системы;
9) определение целей дальнейшего развития системы и ее приложений;
10) сопровождение системы - уточнение, модификация, расширение возможностей системы в режиме ее работы (с целью развития системы).
Эти этапы - основные для информационного реинжиниринга систем.

Для решения производственных задач с учетом разнородных корпоративных интересов используют системы планирования ресурсов предприятия (ERP);
Основа ERP - удаленный доступ к единой БД; единые бизнес-процессы, транзакции, открытая многоплатформенная архитектура. Системы ERP позволяют различным организациям (география не имеет значения) с разными ИС создавать общую интегрированную ИС, используя для этого опыт и решения, разработанные фирмой-поставщиком ERP.
Примеры АИС: ERP, MRP системы

ERP-система (Enterprise Resource Planning System — Система планирования ресурсов предприятия) — корпоративная информационная система (КИС), предназначенная для автоматизации учёта и управления.
Как правило, ERP-системы строятся по модульному принципу, и в той или иной степени охватывают все ключевые процессы деятельности предприятия (объединения предприятий).
Примеры АИС: ERP, MRP системы

Исторически концепция ERP стала развитием более простых концепций MRP (Material Requirement Planning — Планирование материальных потребностей) и MRP II (Manufacturing Resource Planning — Планирование производственных ресурсов).
Используемый в ERP-системах программный инструментарий позволяет проводить производственное планирование, моделировать поток заказов и оценивать возможность их реализации в службах и подразделениях предприятия, увязывая его со сбытом.
Примеры АИС: ERP, MRP системы

Элементы ПО, предназначенные для поддержки разных функций предприятия, должны непрерывно взаимодействовать между собой.
По сути, ERP-система пытается «воспроизвести» бизнес-процессы в ПО и программно сопровождать каждое действие того или иного сотрудника.
Основная идея ERP

Примеры предметной области ERP

Примеры предметной области ERP

Примеры предметной области ERP

Примеры предметной области ERP

Эволюция систем планирования и управления

Функции ERP систем
В основе ERP систем - создание единого хранилища данных со всей корпоративной информацией и обеспечение настраиваемого доступа к ней сотрудников предприятия. Изменение данных - через функции ERP системы.
Основные функции ERP систем
ведение конструкторских и технологических спецификаций, определяющих состав изделий, а также материальные ресурсы и операции, необходимые для их изготовления;
формирование планов продаж и производства;

Основные функции ERP систем
планирование потребностей в материалах и комплектующих, сроков и объемов поставок для выполнения плана производства продукции;
управление запасами и закупками: ведение договоров, реализация централизованных закупок, обеспечение учета и оптимизации складских и цеховых запасов;

Основные функции ERP систем
планирование производственных мощностей от укрупненного планирования до использования отдельных станков и оборудования;
оперативное управление финансами, включая составление финансового плана и контроль его исполнения, финансовый и управленческий учет.

Внедрение ERP систем
Классические ERP-системы (в отличие от «коробочного» ПО), относятся к «тяжелому» ПО, требующему длительной настройки до начала использования. Выбор, приобретение и внедрение КИС требуют планирования в рамках проекта с участием партнерской компании - поставщика (консультанта).
Т.к. КИС строятся по модульному принципу и дорогие, заказчик часто приобретает не полный спектр модулей, а ограниченный их комплект.
В ходе внедрения, как правило, в течение нескольких месяцев - настройка поставляемых модулей.

Возможные преимущества ERP систем
Использование одной интегрированной программы вместо нескольких разрозненных. Единая система может управлять производством, логистикой, дистрибуцией, запасами, доставкой, выставлением счетов-фактур и бухгалтерским учетом.
Реализуемое в ERP-системах разграничение доступа к информации предназначено
(в комплексе с другими мерами) для противодействия как внешним угрозам (например, промышленному шпионажу), так и внутренним (например, хищениям).

Возможные проблемы ERP систем
Дорого – сами системы и обучение персонала.
Организационные вопросы занесения и поддержки актуальности данных в ERP.
Недоверие к высокотехнологичным решениям.
Ограничения и заблуждения - ERP:
Небольшие предприятия не могут инвестировать достаточно денег в ERP и адекватно обучить всех сотрудников.
Внедрение может оказаться очень дорогим.
Иногда ERP сложно/невозможно адаптировать под документооборот компании и ее бизнес-процессы.

Ограничения и заблуждения - ERP:
Система может страдать от проблемы «слабого звена» — эффективность всей системы может быть нарушена одним департаментом (подразделением, отделом) или партнёром.
Сопротивление департаментов в предоставлении конфиденциальной информации уменьшает эффективность системы.
Проблема совместимости с прежними системами.

ERP системы – примеры ПО
«Родоначальник» рынка ERP-систем - немецкая компания SAP AG c продуктом R/3 (сейчас продукт называется SAP ERP). Наиболее значительные представители рынка - фирмы PeopleSoft, Oracle, Baan, J.D. Edwards.
Обычно ERP имеют модульную архитектуру. Например, финансовые приложения Oracle объединены в пакет Oracle Financials с модулями: главная книга, расчеты с кредиторами, расчеты с дебиторами, основные средства, преобразователь проводок.

Российский рынок ERP систем для крупных предприятий
(начало 2000-х гг.)

Сравнение ERP систем для крупных предприятий по различным параметрам, тройка лидеров
(начало 2000-х гг.)

Динамика рынка приложений для автоматизации производства (34% в год, по данным IDC)

Структура и крупнейшие игроки российского рынка ERP систем в торговле

Доля производителей ERP систем на российском рынке в 2013 г.

2.1. САПР как объект проектирования
Проектирование - процесс составления описания, необходимого для создания в заданных условиях еще не существующего объекта, на основе первичного описания данного объекта и (или) алгоритма его функционирования.
Проектирование - сложный творческий процесс целенаправленной деятельности человека, основанный на научных знаниях, использовании накопленного практического опыта и навыков в определенной сфере.
2. САПР и их место среди других АИС

Проектирование включает в себя комплекс исследовательских, расчетных и конструкторских работ, целью которых является получение описания предмета проектирования, необходимого и достаточного для создания нового изделия или реализации нового процесса, удовлетворяющих заданным требованиям.

Пример использования САПР

Автоматизированное - проектирование, выполняемое при взаимодействии (обычно в режиме диалога) пользователя и ЭВМ. Автоматизация проектирования основана на использовании средств ВТ при рациональном распределении функций между проектировщиком и ЭВМ и обоснованном выборе методов машинного решения задач.
Рациональность распределения функций между проектировщиком и ЭВМ подразумевает, что человек должен решать в основном задачи творческого характера, а ЭВМ — задачи, допускающие формализованное описание в виде алгоритма.

Преимущество машинных методов проектирования - возможность проводить на ЭВМ эксперименты на математических моделях объектов проектирования, что значительно сокращает дорогостоящее физическое моделирование.
Математические модели при этом должны удовлетворять требованиям:
универсальности,
адекватности,
точности,
экономичности.

САПР — комплекс средств автоматизации проектирования, связанных с подразделениями (коллективом специалистов, пользователем), выполняющий проектирование.
САПР объединяет технические средства, математическое, программное, методическое, информационное, лингвистическое и организационное обеспечения, характеристики которых выбирают с учетом особенностей задач проектирования.
Основная функция САПР - автоматизированное проектирование на всех или отдельных этапах проектирования объектов и их составных элементов.

Объекты проектирования - продукция производственного назначения; технологические процессы; инженерные сооружения; транспортные средства, средства связи, ВТ, …
В процессе проектирования получают решения - результаты, которые могут быть промежуточным или окончательным описанием объекта проектирования.
Все решения должны удовлетворять требованиям:
1) по содержанию; 2) по форме.
Требования по содержанию определяются замыслом проектировщика. Представление проектного решения по заданной форме - проектный документ.

Проект - совокупность проектных документов, соответствующая заданному перечню. Проектирование по содержанию является процессом переработки определенного объема различной информации.
Входы такого процесса:
1) цель проектирования, выражаемая в виде определенного набора требований;
2) факторы, которые можно изменять при проектировании.
Выход процесса - такое описание искомого объекта (схемы, чертежи, диаграммы, спецификации, таблицы и др.), которое необходимо и достаточно для воплощения идеи проектирования в конкретный физический объект.

В процессе проектирования с помощью САПР в качестве промежуточных или окончательных решений используют модели:
формы и геометрических параметров;
структуры;
временных и пространственно-временных отношений;
функционирования;
изменения состояний или значений свойств предмета;
имитационные.

2.2. Состав и структура САПР
Составные структурные части САПР - подсистемы.
В подсистемах посредством специализированных комплексов средств решаются группы задач САПР. Каждая САПР состоит из подсистем: собственного проектирования и обслуживания.
Проектирующие подсистемы выполняют процедуры и операции получения новых данных. Они имеют объектную ориентацию и реализуют определенный этап проектирования или группу взаимосвязанных проектных задач. Примеры проектирующих подсистем: эскизное проектирование изделий, проектирование деталей, проектирование процессов сборки, обработки.

2.2. Состав и структура САПР
Обслуживающие подсистемы имеют общесистемное применение и служат для обеспечения функционирования подсистем собственного проектирования, а также для оформления, передачи и вывода полученных в них результатов.
Примеры обслуживающих подсистем: СУБД; подсистемы документирования, графического ввода-вывода.

Виды комплексов и компонентов САПР

Конструирование до использования САПР
Основная работа происходит с чертежом (2D)

Конструирование с использованием САПР
Основная работа происходит с ПГМ (3D), а чертеж (2D) получается в автоматизированном режиме

Классификация САПР согласно ГОСТ
ГОСТ 23501.108-85 устанавливает
следующие признаки классификации САПР:
тип объекта проектирования,
разновидность объекта проектирования,
сложность объекта проектирования,
уровень автоматизации проектирования,
комплексность автоматизации проектирования,
характер выпускаемых документов,
количество выпускаемых документов,
количество уровней в структуре технического обеспечения.

Одна из возможных классификаций САПР

САПР для машиностроения

САПР для машиностроения

Примеры использования САПР

Примеры использования САПР

Примеры использования САПР

Примеры использования САПР