Post on 27-Feb-2019
Zaawansowane systemy informatyczne w
zakładach przemysłowych
Wydział Elektrotechniki i Automatyki
Paweł Sokólski
07.04.2017
• Zaawansowane systemy informatyczne w zakładach przemysłowych
• Integracja systemów informatycznych w przedsiębiorstwie
• Inżynieria oprogramowania
• Bezpieczeństwo danych
• Biznesowe i społeczne aspekty stosowania i integracji zawansowanych systemów informatycznych w zakładach przemysłowych
Plan przedmiotu
Struktura hierarchiczna systemu sterowania
Zaawansowane systemy informatyczne w zakładach przemysłowych
DANE – zapis liczb, faktów, pojęć, rozkazów (a także dźwięków, obrazów animacji) lub opis zjawisk, sytuacji, zdarzeń, dokonany w sposób wygodny do przesyłania, interpretacji lub przetwarzania metodami ręcznymi lub automatycznymi.
INFORMACJA – produkt przetwarzania danych (przetworzone dane), posiadający znaczenie i będący użytecznym dla odbiorcy.
Systemy informatyczne
Wejście Przetwarzanie Wyjście
Surowce Przetwarzanie Produkty
Dane Przetwarzanie Informacja
E. Oz (2002) Management Information Systems. Course Technology. Thomson Learning A.Januszewski (2008) Funkcjonalność informatycznych systemów zarządzania. PWN
Systemy informatyczne
Cecha Opis informacji
Poprawność Wolna od błędów. Błędna informacja może prowadzić do błędnych decyzji.
Zupełność Zawiera wszystkie ważne fakty. Częściowa informacja jest czasem gorsza niż brak informacji.
Ekonomiczność Koszt uzyskania informacji musi być uzasadniony. Decydenci muszą równoważyć wartość informacji z kosztami jej wytworzenia.
Relewantność Informacja musi dotyczyć badanego problemu i być skierowana do właściwej osoby podejmującej decyzję.
Szybkość Dostarczona wtedy, gdy jest potrzebna, czyli gdy możliwe będzie jej wykorzystanie do podjęcia decyzji. Spóźniona informacja jest z reguły nieprzydatna.
Elastyczność Może być użyta dla różnych celów.
A.Januszewski (2008) Funkcjonalność informatycznych systemów zarządzania. PWN
Systemy informatyczne
Cecha Opis informacji
Wiarygodność Wiarygodność informacji może zależeć od sposobu zbierania lub źródła danych.
Prostota Szczegółowa informacja nie zawsze jest potrzebna. Może powodować szum informacyjny.
Weryfikowalność Informację można sprawdzić, aby się upewnić, że jest prawdziwa.
Dostępność Powinna być łatwa do uzyskania przez upoważnionych użytkowników, we właściwym czasie i formie (czyli być przejrzysta).
Bezpieczeństwo Powinna być zabezpieczona przed dostępem przez nieupoważnionych użytkowników.
A.Januszewski (2008) Funkcjonalność informatycznych systemów zarządzania. PWN
SYSTEM – zorganizowany zbiór licznych elementów strukturalnych, powiązanych ze sobą (współpracujących) i wykonujących oddzielne funkcje, ale w jednym wspólnym celu.
SYSTEM INFORMACYJNY – system, który przetwarza informacje.
SYSTEM INFORMATYCZNY – system, który składa się ze sprzętu komputerowego, oprogramowania, bazy danych, urządzeń i środków łączności (sieci), ludzi i procedur.
Systemy informatyczne
A.Januszewski (2008) Funkcjonalność informatycznych systemów zarządzania. PWN B. F. Kubiak (1994) Analiza systemów informatycznych. Wydawnictwo Uniwersytetu Gdańskiego
SYSTEM INFORMACYJNY ZARZĄDZANIA – system informacyjny, który przetwarza dane ekonomiczne i techniczne, opisujące organizację gospodarczą (lub inną instytucję), zdarzenia i procesy w niej zachodzące oraz jej otoczenie, w informacje ułatwiające podejmowanie decyzji.
ZINTEGROWANY SYSTEM INFORMATYCZNY ZARZĄDZANIA – system, w którym dane wprowadza się do bazy tylko raz i od momentu wprowadzenia są dostępne dla wszystkich uprawnionych użytkowników i aplikacji.
Systemy informatyczne
A.Januszewski (2008) Funkcjonalność informatycznych systemów zarządzania. PWN
W zakładach produkcyjnych zwykle działają takie systemy jak:
• Enterprise Resource Planning (ERP)
• Advanced Planning and Scheduling (APS)
• Laboratory Information Management Systems (LIMS)
• Maintenance Management (CMMS)
• Manufacturing Execution (MES)
• Human Machine Interface (HMI)
• Business Intelligence / Enterprise Manufacturing Intelligence (BI / EMI)
Systemy informatyczne - typy
Przykładowa architektura
Serwery: • zbieranie danych • udostępnianie raportów przez www • udostępnianie danych do ERP
Produkcyjna sieć Ethernet • odseparowana od biurowej • dostęp tylko do danych produkcyjnych
Panele operatorskie na maszynach: • logowanie pracownika • wezwanie serwisu do awarii • licznik produkcji • logowanie serwisanta
Stacje robocze: • dostęp do raportów z poziomu IE • korzystanie z danych z plików tekstowych
Stanowiska kierowników produkcji: • wymiana danych z panelami • przesyłanie danych do SQL • wystawianie zleceń
Stanowiska produkcyjne na zwijarkach: • wyświetlanie zleceń produkcyjnych • logowanie pracowników • interfejs do wprowadzania informacji do systemu
ERP – Enterprise Resource Planning
Planowanie Zasobów Przedsiębiorstwa
Zintegrowany system gospodarowania i planowania służący do automatyzacji pracy związanej z marketingiem, sprzedażą, zarządzaniem łańcuchem dostaw, rachunkowością, finansami oraz zasobami ludzkimi.
Systemy ERP
Systemy ERP – obszary funkcjonalne
Obszar funkcjonalny Funkcje
Marketing i sprzedaż Marketing produktu Obsługa zleceń klientów Wsparcie klienta Zarządzanie relacjami z klientem Prognozowanie sprzedaży
Zarządzanie łańcuchem dostaw Zaopatrzenie Zarządzanie materiałami Produkcja Transport Utrzymanie zakładu
Rachunkowość i finanse Rachunkowość finansowa Alokacja i kontrola kosztów Planowanie i budżetowanie Zarządzanie przepływami pieniężnymi
Zarządzanie zasobami ludzkimi Rekrutacja Zarządzanie personelem Płace Szkolenia
SYSTEM REALIZACJI PRODUKCJI JAKO ROZSZERZENIE SYSTEMU ERP – Anna Lenart
• skrócenie czasu dostarczania informacji
• lepsze zarządzanie zleceniami
• redukcja kosztów
• poprawa poziomu obsługi klientów
• integracja informacji ze wszystkich działów przedsiębiorstwa
• poprawa efektywności procesów zaopatrzenia produkcji i dystrybucji
• wspieranie realizacji strategii
• poprawa płynności finansowej
• zwiększenie kompetencji pracowników
Systemy ERP – korzyści ze stosowania
SYSTEM REALIZACJI PRODUKCJI JAKO ROZSZERZENIE SYSTEMU ERP – Anna Lenart
„Eksperci przyznają, że dziś bez ERP trudno prowadzić nowoczesną, efektywną i o odpowiedniej skali firmę.”
„Firmy produkcyjne w ciągu kilku najbliższych lat nie będą w stanie, nie tyle funkcjonować, co skutecznie konkurować na rynku, bez odpowiedniej klasy, kompleksowego oprogramowania wspierającego wszystkie procesy biznesowe w przedsiębiorstwie.”
KAIZEN, nr 1 [10]/2014
Systemy ERP
MES - Manufacturing Execution System
Systemy Realizacji Produkcji
Systemy zarządzania operacyjnego i kontrola produkcji
Systemy MES
Systemy MES
ERP
Produkcja
Obszary funkcjonalne
MES
SCADA
HMI
MES – Manufacturing Execution Systems (Systemy Realizacji Produkcji)
• System bazodanowy
• Zarządzanie zleceniami
• Receptury
• Genealogia
• Kontrola parametrów technologicznych (wizualizacja, trendy, alarmy)
• Portal raportowy (Produkcja, jakość, wskaźniki techniczne, wskaźniki biznesowe)
• Integracja z ERP (np. SAP, BAAN, AXAPTA …)
SCADA – Supervisory Control And Data Acquisition (System Nadzoru Przebiegu Procesu Produkcyjnego)
• System graficzny
• Wyświetlane online wartości parametrów technologicznych
• Trendy
• Alarmy
• Dostęp lokalny
Systemy MES
Systemy MES
Chciałbym obniżyć koszty operacyjne!
Muszę: • Skrócić czas realizacji zlecenia • Utrzymać dobry czas cyklu • Minimalizować liczbę wadliwych produktów • Minimalizować koszty przestojów maszyn
• Obserwować stan pracy maszyn • Znać stan realizacji zleceń • Znać harmonogram prac konserwacyjnych
Dyrektor Operacyjny Dyrektor Produkcji Operator
System MES – obszary funkcjonalne
Obszar funkcjonalny Charakterystyka
Interfejs do systemu planowania
Umożliwia integrację systemu MES z MRP, systemem planowania zdolności produkcyjnych (CRP), rachunkiem kosztów, sterowaniem zapasami i zarządzaniem cyklem życia produktu (PLM)
Zarządzanie zleceniami zakładowymi i PLC
Umożliwia zarządzanie i harmonogramowaniem pracy w zakładzie w czasie rzeczywistym oraz zarządzanie sterownikami PLC (Programmable Logic Controller) w celu kierowania produkcją w czasie rzeczywistym; możliwa jest też integracja z zaawansowanym systemem planowania i harmonogramowania (APS)
Zarządzanie stanowiskiem roboczym
Odpowiada za planowanie i realizację operacji na stanowisku roboczym; umożliwia kontrolę stanowiska roboczego za pomocą urządzeń sterownych numerycznie CNC (Computer Numeric Control)
SYSTEM REALIZACJI PRODUKCJI JAKO ROZSZERZENIE SYSTEMU ERP – Anna Lenart
Systemy MES
Obszar funkcjonalny Charakterystyka
Śledzenie i zarządzanie zapasami
Umożliwia nabywanie, przechowywanie i obsługę danych szczegółowych każdej serii i jednostki zapasu; zapasy z punktu widzenia systemów MES oznaczają wszystko co jest potrzebne do produkcji: narzędzia, maszyny, materiały, półfabrykaty, rysunki konstrukcyjne z systemów komputerowo wspomaganego projektowania (CAD)
Zarządzanie przepływem materiałów
Przesunięcia materiałowe nie przynoszą wartości dodanej dlatego muszą być nieustannie kontrolowane i ograniczane do minimum; w tym zakresie stosuje się np. systemy automatycznego składowania i wyszukiwania zapasów
Gromadzenie danych Umożliwia systemowi MES działanie na danych rzeczywistych; spełnia rolę biura informacyjnego i tłumacza dla wszystkich informacji pochodzących z zakładu (dane o parametrach procesów produkcyjnych wprowadzane są ręcznie lub zbierane automatycznie ze sterowników z przynajmniej minutową szczegółowością)
Zarządzanie wyjątkami Daje możliwość reakcji systemu MES na nieprzewidywalne zdarzenia, takie jak zatrzymanie maszyny, nadmierne odpady i niedobory materiałów
SYSTEM REALIZACJI PRODUKCJI JAKO ROZSZERZENIE SYSTEMU ERP – Anna Lenart
• redukcja kosztów produkcji
• redukcja czasu rejestracji danych z produkcji
• lepsza jakość produktów
• redukcja kosztów utrzymania zapasów
• szybsza reakcja na zmiany potrzeb klienta
Systemy MES - korzyści
Systemy MES
Odbiorcy Funkcja Korzyść
Kierownictwo produkcji, Kadra zarządzająca, Dział technologiczny
Rejestracja historii produkcji Możliwość odtworzenia całej historii produkcji; możliwości analiz i optymalizacji technologii produkcji
Konfiguracja modelu produktu z użyciem interfejsu graficznego
Możliwość szybkiej reakcji na zmieniające się potrzeby rynku
Łączenie systemu MES z urządzeniami produkcyjnymi i automatycznego zbierania danych
Informacja o parametrach technologicznych wymienianych z systemami sterowania umożliwia dokładną analizę ich wpływu na Produkcję
Dystrybucja zleceń produkcyjnych bezpośrednio do operatorów na linii produkcyjnej
Skrócenie czasu reakcji na pojawienie się nowych lub modyfikację istniejących zleceń produkcyjnych
SYSTEM REALIZACJI PRODUKCJI JAKO ROZSZERZENIE SYSTEMU ERP – Anna Lenart
Systemy MES
Dział utrzymania ruchu
Raporty na temat awarii i ich przyczyn
Możliwość analizy i optymalizacji pracy maszyn i urządzeń
Automatyczna rejestracja czasu pracy maszyn wraz z ostrzeżeniami o zbliżającym się przeglądzie lub czynnościach konserwacyjnych
Automatycznie generowane informacje o przeglądach i konserwacji pozwalają na zmniejszenie ilości awarii maszyn i urządzeń
SYSTEM REALIZACJI PRODUKCJI JAKO ROZSZERZENIE SYSTEMU ERP – Anna Lenart
Park maszynowy.
Redukcja nieplanowanych przestojów / zwiększenie wydajności:
Cykl obliczany przez maszynę (producenta): 4,5 sekundy
1 zmiana – 6400 szt.
co 40 sztuk - 14 sekund przestoju na przecięcie sztangi
160 * 14/4,5 = 497 sztuk więcej po przeprogramowaniu maszyny.
Nowy osiągnięty cykl: 4,18 sekundy.
Oszczędności:
zakładając zysk na poziomie 0,20 zł,
przy 3 maszynach pracujących na 2 zmiany,
po 100 dniach pracy,
zwraca się system za około 60 000 zł.
Systemy MES
„Pod pojęciem nowoczesnej fabryki należy rozumieć nie tylko fabrykę wyposażoną w najnowocześniejsze linie produkcyjne, ale także fabrykę, w której w parze z adekwatnymi do zamówień mocami produkcyjnymi idzie efektywne i optymalne podejmowanie decyzji na podstawie informacji dostarczanych w odpowiednim czasie do odpowiednich osób.”
„Firmy produkcyjne skupione są zwykle na tym, aby podnosić swoją wydajność i umiejętnie planować realizację zleceń. Systemy MES umożliwiają śledzenie procesów produkcyjnych w czasie rzeczywistym i na bieżąco obrazują wydajność linii czy danej maszyny.”
KAIZEN, nr 1 [10]/2014
Systemy MES
„Pamiętajmy, że każdy system jest tak dobry, jak dobre są dane, na których pracuje. Działając na danych słabej jakości, rozwiązanie MES nie przyniesie zakładanych korzyści.”
„Warto zaznaczyć, że w firmach, które zarządzają w sposób tradycyjny, czyli papierowy, wydajność deklarowana jest na poziomie 80%. Po wdrożeniu systemu MES, który znacznie szerzej i dokładniej analizuje rzeczywistość, okazuje się, że realny poziom wydajności nie przekracza 50%.”
KAIZEN, nr 1 [10]/2014
Systemy MES
APS – Advanced Planning and Scheduling System
System zaawansowanego planowania i harmonog
ramowania
Systemy wyręczające / wspomagające planistę. Stanowi uzupełnienie ERP i MES w obszarze zaawansowanego planowania.
Systemy APS
• Jaki może być termin dostawy dla nowego zlecenia?
• Jak duży jest wskaźnik wykorzystania ogólnej zdolności produkcyjnej i poszczególnych zasobów?
• Jakie następstwa niesie zmiana priorytetów dla konkretnych zleceń?
• Jaki jest optymalny moment rozpoczęcia poszczególnych zleceń produkcyjnych?
• Gdzie znajdują się wąskie gardła lub niewykorzystane zdolności produkcyjne?
• Jaka jest optymalna kolejność realizacji zleceń przy danych zasobach?
• Jak optymalizować długość cyklu produkcyjnego i zasoby magazynowe?
• Jak steruje się zleceniami przy posiadanych zasobach i zdolności produkcyjnej?
Systemy APS
Systemy Wspomagające Planowanie
Plany sprzedaży
Plan sprzedaży
Prognozy sprzedaży
Plan produkcji
Plan zużycia materiałów
Plany zaopatrzenia
Podpisane kontrakty
Plany produkcji
Plany zużycia materiałów
Plany zaopatrzenia
Zamówienia klienta
Stany wyrobów gotowych
Kartoteka konstrukcyjna
Stany materiałów
Raportowanie
Baza danych Przetwarzanie
Wejście Źródła danych
A.Januszewski (2008) Funkcjonalność informatycznych systemów zarządzania. PWN
• Skrócenie cyklu produkcji
• Redukcja zapasów półproduktów
• Redukcja stanów magazynowych wyrobów gotowych
• Wzrost produktywności
• Zmniejszenie nakładów produkcyjnych
• Redukcja kosztów stałych i zmiennych
• Znaczny wzrost elastyczności i szybkości w dostosowywaniu się do zmieniających się warunków rynkowych
Systemy APS - korzyści
CMMS – Computerised Maitenance Management System
Skomputerowany System Utrzymania Ruchu
Komputerowe systemu ułatwiające pracę służb utrzymania ruchu. Służą one do harmonogramowania i prowadzenia przeglądów i konserwacji maszyn, zarządzania stanami magazynu części zamiennych, rejestracją wypadków, raportowaniem itp.
Systemy CMMS
LIMS – Laboratory Information Management System
System zarządzania informacją laboratoryjną
Komputerowy system zarządzaniem pracą laboratorium pozwalający na zbieranie wyników pomiarów i porządkowanie dokumentacji, automatyzację pobierania danych, rejestrowanie czynności pracowników laboratorium itp.
Systemy LIMS
• Business Intelligence to zbiór praktyk, metodyk, narzędzi i technologii informatycznych, służących zbieraniu i integrowaniu danych w celu dostarczania informacji i wiedzy właściwym osobom, we właściwym miejscu oraz we właściwym czasie [www.bi.pl]
• Enterprise Manufacturing Intelligence – jest to pojęcie dotyczące oprogramowania związanego z wytwarzaniem, służącego do zbierania i przetwarzania danych z wielu źródeł informacji w celu analizy, raportowania oraz przekazywania informacji pomiędzy poziomami przedsiębiorstwa.
Systemy BI/EMI
Systemy BI/EMI
SQL, ASP, C#, HTML, .NET
Informacje dotyczace procesu zazwyczaj ciezko jest zrozumiec bez wykorzystania specjalistycznych narzedzi
analitycznych
y=f(x) ?
• Sprawdzenie wystąpienia danego zdarzenia (czynności), np.: „czy dany produkt został sprzedany
danemu klientowi”?
• Porównanie, np.: „porównaj wartości zakupów danych dwóch klientów w ramach ostatnich 6
miesięcy”, „porównaj liczbę sprzedanych egzemplarzy danego produktu względem jego kategorii”,
„porównaj liczbę wyprodukowanych sztuk produktu na różnych maszynach”.
• Analiza trendu, np.: „czy w ciągu ostatnich 12 miesięcy jest trend wzrostowy sprzedaży danego
produktu?”, „czy w ciągu ostatnich 12 miesięcy jest trend wzrostowy jakości danego produktu?”.
• Rankingi np.: „Podaj 10 najlepiej sprzedających się produktów w ciągu ostatniego roku”, „podaj 10
najczęściej występujących awarii w ciągu ostatniego roku”.
• Analiza statystyczna, np.: „podaj średni zysk z ostatnich 6 miesięcy”, „podaj średnie zużycie surowca
z ostatnich 6 miesięcy”.
dr inż. Teresa Zawadzka, WETI PG
Systemy BI/EMI
Systemy BI/EMI – Miejsce systemów Business Intelligence
Systemy Transakcyjne
Systemy informacyjne
Systemy doradcze
Systemy ekspertowe
Business Intelligence
Systemy informacyjno-księgowe
Informowania kierownictwa | Wspomagania decyzji
Systemy ewidencyjno-sprawozdawcze
Jednodziedzinowe | Wielodziedzinowe
A.Januszewski (2008) Funkcjonalność informatycznych systemów zarządzania. PWN
Systemy BI/EMI – Architektura
A.Januszewski (2008) Funkcjonalność informatycznych systemów zarządzania. PWN
Hurtownia danych
Źródło
Źródło
Źródło
Źródło
Integracja danych
Prz
eksz
tałc
anie
dan
ych
Użytkownik
Użytkownik
Użytkownik
Systemy BI/EMI – zapotrzebowanie na informacje
A.Januszewski (2008) Funkcjonalność informatycznych systemów zarządzania. PWN
Typ analizy Zakres informacji Rola użytkownika Kategoria dostępu do danych
Narzędzia Liczba odbiorców
Monitorowanie na wysokim poziomie
Główne metryki alarmowe
Zarządzanie wysokiego szczebla
Push-button – „dash board”
Kokpity, niektóre narzędzia
tworzenia zapytań
mała
Kontrolowanie biznesu
Rynek, produkty, klienci, produkcja,
finanse
Zarządzanie średniego szczebla
Standardowe raporty
parametryzowane
Narzędzia raportujące,
zapytania
duża
Poszukiwanie Wyjątki, nowe problemy lub
okazje
Zarządzanie średniego szczebla
+ analityk biznesowy
Analizy ad-hoc Zapytania, narzędzia do
zaawansowanej analizy
średnia
Złożone analizy Zapytania zagnieżdżone,
odkrywanie nieznanych
zależności, analiza statystyczna, modelowanie
biznesowe
Analitycy biznesowi i eksperci od analiz
Zaawansowane analizy
Narzędzia do zaawansowanej
analizy, narzędzia statystyczne,
specjalistyczne algorytmy
mała
Systemy BI/EMI – wykorzystanie
A.Januszewski (2008) Funkcjonalność informatycznych systemów zarządzania. PWN
Obszar Możliwość wykorzystania - przykłady
Finanse Analiza kosztów, przychodów i rentowności w różnych przekrojach, analiza rachunek wyników, bilansu i analiza wskaźnikowa, analiza rozrachunków, analizy rynków finansowych
Sprzedaż Analiza dynamiki i struktury przychodów ze sprzedaży i rentowności sprzedaży w różnych przekrojach, analiza stopnia wykonania planów sprzedaży, analiza wyników sprzedawców
Marketing i zarządzanie relacjami z klientem
Segmentacja klientów, analiza skuteczności kampanii marketingowych, badanie satysfakcji klientów, badanie dotychczasowych reakcji klientów, modelowanie przyszłych zachowań klientów
Zarządzanie produkcją Identyfikacja wąskich gardeł w produkcji, opóźnionych zleceń, badanie dynamiki produkcji, porównywanie wyników pomiędzy wydziałami, zakładami itp., monitorowanie procesów
produkcyjnych, monitorowanie wydajności procesów produkcyjnych, automatyzowanie decyzji operacyjnych.
Logistyka i zaopatrzenie Analiza realizacji zamówień i rankingowanie dostawców, analiza wykorzystania środków transportu, analiza wykorzystania powierzchni magazynowej, statystyczna kontrola jakości, automatyzacja
decyzji o zamówieniach w przypadku przekroczenia stanów minimalnych
Zarządzanie kadrami Badanie fluktuacji zatrudnienia, badanie wpływu systemu wynagradzania na wyniki pracy, badanie wskaźników wydajności pracy
Zarządzanie strategią Monitorowanie KPI, badanie wpływu wydajności działań operacyjnych na realizację celów
Controlling Wykorzystanie do planowania, rozliczania i bieżącego monitorowania realizacji budżetów
Systemy BI/EMI
Integracja systemów informatycznych w przedsiębiorstwie
Utrzymanie ruchu
Technologia i produkcja
Zarząd
Kadry Finanse
Księgowość
Utrzymanie ruchu
Technologia i produkcja
Zarząd
Kadry Finanse
Księgowość
Utrzymanie ruchu
Technologia i produkcja
Zarząd
Kadry Finanse
Księgowość
Sposób monitorowania informacji o przestojach produkcyjnych w firmie
Utrzymanie ruchu
Technologia i produkcja
Zarząd
Kadry Finanse
Księgowość
Metoda gromadzenia danych produkcyjnych w firmie
Jak w firmie generowane są raporty produkcyjne?
Integracja systemów
Użytkownik systemu ERP (Business Level)
Chłopaki, system ERP generuje naprawdę wspaniałe raporty !
Jednakże, nie zdaje sobie sprawy, że te wszystkie dane są wprowadzane RĘCZNIE przez jego kolegów na produkcji !
Integracja systemów
MM PP
PM
PP/PI QM
HMI Legacy System
History LIMS
SCADA DCS
CMMS
ERP Systemy Produkcyjne
Integracja systemów informatycznych w przedsiębiorstwie
Harmonogram produkcji
Raport wykonania
zleceń
Lista zleceń
Raport wykonania
zleceń
Konfigurowalna wymiana informacji między różnymi systemami (nie tylko ERP i MES)
Utrzymywanie historii przesyłanych komunikatów
Możliwość szybkiego odtworzenia przesłanych komunikatów
Buforowanie danych w przypadku braku gotowości „odbiorcy”
Tłumaczy i dostarcza komunikaty ISA-95 do wielu aplikacji w tym samym czasie
Integracja systemów informatycznych w przedsiębiorstwie
Silnik aplikacji
Historia komunikatów
Harmonogram
Raport. produkcji
Harmonogram
Raportowanie
produkcji
Inne systemy
Jakość
LIMS DATA
MES
ERP
SCADA / HMI
„Przerwy w działaniu i błędy interfejsu pomiędzy systemami MES i ERP są głównym czynnikiem mogącym mieć wpływ na zapewnienie ciągłości produkcji.”
KAIZEN, nr 1 [10]/2014
Integracja systemów informatycznych w przedsiębiorstwie
Wymiana informacji poprzez:
• Pliki tekstowe CSV,
• Pliki XML,
• Bezpośredni dostęp do bazy danych,
• Web serwisy
• Specjalistyczne oprogramowanie (WEI)
Integracja systemów informatycznych w przedsiębiorstwie
Norma ISA-95 – Międzynarodowa norma opisująca zasady tworzenia automatycznego interfejsu wymiany danych pomiędzy systemami przedsiębiorstwa i systemami sterowania. Jest standardem wymiany danych pomiędzy systemami MES i systemami ERP.
Integracja systemów informatycznych w przedsiębiorstwie
ISA 95 to nie system automatyki, ale to metoda, sposób
pracy, myślenia oraz komunikacji.
• ISA – International Society of Automation
• Organizacja non-profit
• Rok powstania 1945
• Tworzy standardy
• Edukacja profesjonalnych ekspertów
• Certyfikuje i publikuje
Organizacja ISA
Integracja systemów informatycznych w przedsiębiorstwie
B. Scholten, MES Guide for Executives, 2009
Biznesowe planowanie i Logistyka
Wytwórcze sterowanie operatywne
Sterowanie wsadowe
Sterowanie ciągłe
Sterowanie dyskretne
Syst
emy
prz
emys
łow
e Sy
stem
y
Biz
nes
ow
e
Poziom 4
Poziom 3
Poziom 2,1,0
ISA-95: Hierarchiczny model funkcjonalny
Integracja systemów informatycznych w przedsiębiorstwie
B. Scholten, MES Guide for Executives, 2009
Poziom Horyzont czasowy Funkcje
4 Lata, miesiące, tygodnie Przetwarzanie zamówień, zakup
materiałów
3 Dni, godziny, minuty Zarządzanie recepturą,
harmonogramowanie produkcji, raportowanie produkcji
2,1,0 Godziny, minuty, sekundy Monitorowanie, pomiary i właściwa
produkcja
Integracja systemów informatycznych w przedsiębiorstwie
ISA-95 części od 1 do 5 Zawartość
ANSI/ISA-95.00.01-2000, Enterprise Control System Integration, Part 1:
Models and Terminology
Zawiera modele i terminologię, która daje jednoznaczne spojrzenie na systemy MES i integrację pionową. Stanowi podstawę do komunikacji nie tylko pomiędzy ludźmi,
ale również systemami MES i ERP.
ANSI/ISA-95.00.02-2001, Enterprise Contorol System Integration, Part 2:
Object Model Attributes
Ta sekcja zawiera modele i tabele atrybutów. Opisuje w szczegółach, jakie informacje z systemu ERP powinny być wysyłane do systemu MES i vice versa oraz jaką strukturę
powinny mieć te komunikaty. Wersja 2 części 2 będzie również opisywać jaką informację systemy utrzymania ruchu, laboratoryjne i zarządzania magazynem
powinny wymieniać z systemami produkcyjnymi i systemami ERP.
ANSI/ISA-95.00.03-2005, Enterprise Contorol System Integration, Part 3: Activity Models of Manufacturing
Operations Management
Część 3 używa modeli o wyjaśnienia opisowe w celu wyjaśnienia jakie działania mają miejsce na poziomie 3 (produkcja/MES). Są to na przykład: działania w dziale
produkcji, utrzymania ruchu, laboratorium, magazynie.
ANSI/ISA-95.00.04, Enterprise Contorol System Integration, Part 4: Object
models and attributes for Manufacturing Operations Management
Wciąż w redakcji. Opisuje przepływ informacji pomiędzy czynnościami na poziomie 3 (opisanymi w części 3). Ma stanowić podstawę tworzenia interfejsów wymiany
informacji i kooperacji pomiędzy różnymi aktywnościami MES.
ANSI/ISA-95.00.04, Enterprise Contorol System Integration, Part 5: Business-to-
Manufacturing Transactions
Część 5 opisuje Czasowniki (kodyfikacja czynności), które systemy powinny używać aby przekazać drugiemu systemowi co ten powinien zrobić z danymi zdefiniowanymi
w części 2. „PRZETWÓRZ Harmonogram” czy „POBIERZ Listę narzędzi” B. Scholten, MES Guide for Executives, 2009
Norma ISA-95 opisuje jakie informacje powinny być wymieniane pomiędzy systemami biznesowymi i produkcyjnymi, ale nie określa technologii, która powinna być wykorzystana. Zapewnia to aktualność ustaleń zawartych w normie pomimo rozwoju techniki.
Integracja systemów informatycznych w przedsiębiorstwie
B. Scholten, MES Guide for Executives, 2009
Integracja systemów informatycznych w przedsiębiorstwie – XML i B2MML
B. Scholten, MES Guide for Executives, 2009
Norma ISA-95 zawiera opis standardowych znaczników i struktury dla harmonogramów produkcji, receptur, nakładu produkcji itd.. Zwalnia to z konieczności opracowywania nowych standardów opisu przy nowych aplikacjach.
B2MML – Bussines to Manufacturing Markup Language – implementacja XML zgodna z ISA-95.
Inżynieria oprogramowania
INŻYNIERIA OPROGRAMOWANIA (ang. software engineering) – dziedzina zajmująca się rozwojem i zastosowaniami schematycznych, zgodnych z regułami i mierzalnych podejść do wytwarzania i pielęgnacji oprogramowania.
Inżynieria oprogramowania
S. Szejko, A. Jarzębowicz, A. Bobkowska, Inżynieria oprogramowania
Raport Chaosu:
Inżynieria oprogramowania
Chaos Report, Standish Group, 2014
16,20%
52,70%
31,10%
Sukces
Częściowy sukces
Porażka
Inżynieria oprogramowania
Chaos Report, Standish Group, 2014
Czynniki sukcesu
Zaangażowanie użytkowników 15,9%
Zaangażowanie zarządu 13,9%
Jasne wymagania 13,0%
Czynniki zagrożenia
Brak wkładu użytkowników 12,8%
Niepełne wymagania i specyfikacje 12,3%
Zmienne wymagania i specyfikacje 11,8%
Czynniki porażki
Niepełne wymagania 13,1%
Brak zaangażowania użytkowników 12,4%
Brak zasobów 10,6%
Gdzie popełniane są błędy:
Inżynieria oprogramowania
J. Van Moll, J. Jackobs, B. Freimut, J. Trienekens, The importance of life cycle modeling to defect detection and prevention, Proceedings of the 10th International Workshop on Software Technology and Practice, 2002
39%
15%
15%
11%
10%
5% 3%
2%
specyfikacja
projekt modułów
sprawdzanie błędów
interfejs HW
interfejs SW
opis logiki
implementacja logiki
dokumentacja
Inżynieria oprogramowania - obszary
J. Miller
Zarządzanie
Zapewnienie jakości
Wytwarzanie
Planowanie Implementacja
Projektowanie
Analiza
Testowanie
Wdrażanie
Inżynieria oprogramowania - obszary
J. Miller
Zarządzanie
Zapewnienie jakości
Wytwarzanie
Planowanie Implementacja
Projektowanie
Analiza
Testowanie
Wdrażanie
Inżynieria oprogramowania - analiza
S. Szejko, A. Jarzębowicz, A. Bobkowska, Inżynieria oprogramowania
• Analiza biznesowa o Zrozumienie obszaru problemowego (najczęściej informatyzowanej
organizacji) o Identyfikacja celów biznesowych, związanych z nimi strategii o Identyfikacja i ewentualne przekształcenia procesów biznesowych
• Analiza systemowa o Pozyskanie i określenie wymagań względem systemu (inżynieria wymagań) o Zarządzanie tymi wymaganiami, uwzględnianie zmian i wpływu na dalsze
prace o Reprezentacja wymagań np. w postaci abstrakcyjnych modeli
PROBLEM BIZNESOWY (ang. business problem) – opisuje to, co chce zrobić klient w celu realizacji swoich procesów biznesowych lub ich usprawnienia.
ROZWIĄZANIE (ang. solution) – jest odpowiedzią na potrzeby klienta.
PRODUKT (ang. product) – wynik procesu realizacji.
WYMAGANIE (ang. requirement):
1) Warunek lub zdolność potrzebna interesariuszom do rozwiązania danego problemu lub osiągnięcia celu.
2) Warunek lub zdolność, które muszą być spełnione lub posiadane przez system lub składnik systemu, aby wypełnić zapis umowy, standardu, specyfikacji lub w innych formalnie narzuconych dokumentów.
3) Udokumentowana reprezentacja warunku lub zdolności 1) i 2)
Inżynieria Wymagań
K. Zmitrowicz, Analityk systemów, 2015
Inżynieria wymagań - kontekst
K. Zmitrowicz, Analityk systemów, 2015
Analiza przedsiębiorstwa
Optymalizacja i doskonalenie
procesów
Inżynieria wymagań
Rynek Konkurencja
Biznes Technologia
Zasoby Misja i strategia
Rynek Konkurencja
Biznes Technologia
Zasoby Misja i strategia
An
aliz
a b
izn
eso
wa Procesy biznesowe
Cele biznesowe Potrzeby biznesowe
Ograniczenia biznesowe
Rozwiązanie
Implementacja Testowanie
Procesy biznesowe Cele biznesowe
Potrzeby biznesowe Ograniczenia biznesowe
Wymagania Projekt rozwiązania
Inżynieria Wymagań
K. Zmitrowicz, Analityk systemów, 2015
Proces inżynierii wymagań: • Identyfikacja wymagań • Analiza wymagań • Specyfikacja wymagań • Walidacja i weryfikacja • Śledzenie wymagań • Zarządzanie konfiguracją i zmianami • Zapewnienie jakości
Inżynieria Wymagań
K. Zmitrowicz, Analityk systemów, 2015
Wymagania
Wymagania produktowe
Ograniczenia
Niefunkcjonalne Funkcjonalne Techniczne Biznesowe
Inżynieria Wymagań
K. Zmitrowicz, Analityk systemów, 2015
Obszar biznesu
Obszar rozwiązania
Wymagania biznesowe • Potrzeba biznesowa określająca, co
chce osiągnąć biznes.
Wymagania rozwiązania/systemu • Opis cech rozwiązania spełniającego
określone potrzeby biznesowe.
Wymagania produktu/komponentu • Kompletna, niskopoziomowa, specyfikacja
produktu lub jego elementu.
Klient
Inżynier wymagań
Inżynieria Wymagań
K. Zmitrowicz, Analityk systemów, 2015
Każde wymaganie musi być: • Poprawne • Wykonalne • Niezbędne • Uporządkowane • Jednoznaczne • Weryfikowalne • Pojedyncze • Niezależne
Inżynieria Wymagań – Problemy związane z wymaganiami
K. Zmitrowicz, Analityk systemów, 2015
Problemy: • Niejasne cele projektu. • Problemy komunikacyjne. • Bariery językowe. • Bariery wiedzy. • Niejasne sformułowania wymagań. • Zmienność wymagań. • Niska jakość wymagań. • Niewystarczające zaangażowanie interesariuszy. • Pominięte klasy interesariuszy. • Błędne planowanie. • Niewystarczająca specyfikacja wymagań/rozwiązania.
WALIDACJA:
• Demonstracja problemu aplikacji klientowi w celu zebrania informacji zwrotnej na temat stworzonych funkcji/użyteczności i ich zgodności z oczekiwaniami.
• Sesje użyteczności prowadzone przez klienta na wstępnej wersji systemu.
WERYFIKACJA:
• Testowanie aplikacji oparte na specyfikacji wymagań.
• Przegląd specyfikacji wymagać w celu sprawdzenia kompletności i poprawności specyfikacji względem produktów wcześniejszych faz.
Inżynieria Wymagań
K. Zmitrowicz, Analityk systemów, 2015
Inżynieria oprogramowania – zmiana systemu
S. Szejko, A. Jarzębowicz, A. Bobkowska, Inżynieria oprogramowania
• Wdrożenie bezpośrednie
czas
• Wdrożenie równoległe
czas
Inżynieria oprogramowania – zmiana systemu
S. Szejko, A. Jarzębowicz, A. Bobkowska, Inżynieria oprogramowania
• Wdrożenie pilotażowe Stanowisko A Pilot
Stanowisko B
czas
• Wdrożenie fazowe Moduł A
Moduł B czas
Inżynieria oprogramowania – architektura
J. Kisielnicki, M. Pańkowska, H. Sroka, Zintegrowane systemy informatyczne. PWN
APLIKACJA
BAZA DANYCH
SYSTEM OPERACYJNY
SERWER IBM, DELL, HP…
Windows, Linux…
Oracle, MS SQL, MySQL…
ERP, MES, CMMS…
Bezpieczeństwo danych
Bezpieczeństwo danych
LOGICZNE: • Błędy oprogramowania • Całkowita lub częściowa utrata danych • Niewłaściwe obsługiwanie aplikacji • Błędy administracyjne • Świadome działania na poziomie aplikacyjnym mające na celu
zniszczenie danych
FIZYCZNE: • Awarie sprzętowe • Awarie systemu operacyjnego
Bezpieczeństwo danych – zagrożenia
J. Auksztol, P. Balwierz, M. Chomuszko, SAP – Zrozumieć systemy ERP. PWN
Bezpieczeństwo danych – źródła
Bezpieczeństwo danych – przenoszenie informacji konfiguracyjnych
J. Auksztol, P. Balwierz, M. Chomuszko, SAP – Zrozumieć systemy ERP. PWN
System deweloperski System testowy System produkcyjny
• Systemy kontroli dostępu • Metody uwierzytelniania użytkowników • Audyt • Ochrona antywirusowa • Zwiększona niezawodność sprzętu • Ochrona przed emisją ujawniającą • Śluzy bezpieczeństwa • Systemy wykrywania włamań • Odtwarzanie stanu • Narzędzia do testowania i oceny poziomu bezpieczeństwa • Zasady stosowania środków ochrony • Zintegrowany system bezpieczeństwa
Bezpieczeństwo danych – metody i środki ochrony danych
J. Stokłosa, T. Bliski, T. Pankowski – Bezpieczeństwo danych w systemach informatycznych
Bezpieczeństwo danych
Bezpieczeństwo danych
Biznesowe i społeczne aspekty stosowania i integracji zawansowanych systemów
informatycznych w zakładach przemysłowych
Bariery wdrożeniowe systemów informatycznych i metody ich przezwyciężania:
• Bariera techniczna – związana z koniecznością zastosowania określonego (zazwyczaj nowego) rozwiązania zarówno w aspekcie sprzętowym jak i programowym.
• Bariera ekonomiczna – ograniczenia finansowe powodują, że w czasie wdrożenia rezygnuje się z wielu działań, których podjęcie byłoby pożądane dla firmy. Zaniechanie ich (efekt redukcji kosztów) wpływa negatywnie na cały proces wdrożenia, a później funkcjonowanie systemu.
• Bariera organizacyjna – jest powiązana z trudnościami przystosowania struktury organizacyjnej firmy i procedur jej działania do wymogów wynikających ze specyfiki systemu.
• Bariera socjopsychologiczna – związana z czynnikiem ludzkim w organizacji. Wprowadzanie zmian budzi opór wśród ludzi. Obawa przed zmianami wynika najczęściej z wcześniejszych, zazwyczaj negatywnych, doświadczeń.
Biznesowe i społeczne aspekty stosowania i integracji zawansowanych systemów informatycznych w zakładach przemysłowych
J. Kisielnicki, M. Pańkowska, H. Sroka, Zintegrowane systemy informatyczne. PWN
Bariery wdrożeniowe według użytkowników:
33%
13% 26%
28%
ekonomiczna
techniczna
organizacyjna
społeczna
T. Parys, Bariery wdrożeniowe systemu zintegrowanego klasy ERP i ich postrzeganie przez użytkowników, SGH 2005
Obawy użytkowników związane z wdrożeniem systemu:
J. Kisielnicki, M. Pańkowska, H. Sroka, Zintegrowane systemy informatyczne. PWN
5,88%
9,41% 2,35%
16,47%
4,71%
1,18% 3,53%
56,47%
strach przed kosztami
frustracja pracowników
zwolnienia pracowników
awarie powodujące zagoreżenie bezpieczeństwa funkcjonowania firmy szkolenia poza granicami pracy
błędne wprowadzone dane do bazy danych