Zaawansowane systemy informatyczne w zakładach … · się np. systemy automatycznego składowania...

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


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


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.


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.


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.



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


„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)


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


• 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


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


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


• 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


Systemy BI/EMI – Architektura


Hurtownia danych

Źródło

Źródło

Źródło

Źródło

Integracja danych

Prz

eksz

tałc

anie

dan

ych

Użytkownik

Użytkownik

Użytkownik

Systemy BI/EMI – zapotrzebowanie na informacje


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


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

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


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


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


Wymiana informacji poprzez:

• Pliki tekstowe CSV,

• Pliki XML,

• Bezpośredni dostęp do bazy danych,

• Web serwisy

• Specjalistyczne oprogramowanie (WEI)


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.


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


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



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


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 – XML i B2MML


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.


S. Szejko, A. Jarzębowicz, A. Bobkowska, Inżynieria oprogramowania

Raport Chaosu:


Chaos Report, Standish Group, 2014

16,20%

52,70%

31,10%

Sukces

Częściowy sukces

Porażka


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:


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 - analiza


• 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


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



Proces inżynierii wymagań: • Identyfikacja wymagań • Analiza wymagań • Specyfikacja wymagań • Walidacja i weryfikacja • Śledzenie wymagań • Zarządzanie konfiguracją i zmianami • Zapewnienie jakości



Wymagania

Wymagania produktowe

Ograniczenia

Niefunkcjonalne Funkcjonalne Techniczne Biznesowe



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



Każde wymaganie musi być: • Poprawne • Wykonalne • Niezbędne • Uporządkowane • Jednoznaczne • Weryfikowalne • Pojedyncze • Niezależne

Inżynieria Wymagań – Problemy związane z wymaganiami


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 oprogramowania – zmiana systemu


• Wdrożenie bezpośrednie

czas

• Wdrożenie równoległe

czas

Inżynieria oprogramowania – zmiana systemu


• 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

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

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


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:


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

Zaawansowane systemy informatyczne w zakładach … · się np. systemy automatycznego składowania...

Documents

Transcript of Zaawansowane systemy informatyczne w zakładach … · się np. systemy automatycznego składowania...