автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.22, диссертация на тему:Анализ и синтез организационно-технических решений построения информационных технологий в производстве радиоэлектронной промышленности

Па правах рукописи

Князев Олег Владимирович

АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИХ

РЕШЕНИЙ ПОСТРОЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ПРОИЗВОДСТВЕ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Специальность 05.02.22 — Организация производства (в области радиоэлектроники)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

5 ДЕК 2013

Москва-2013

005542080

005542080

Диссертационная работа выполнена в ОАО «ЦНИТИ» (ОАО «Центральный научно-исследовательский технологический институт»).

Научный руководитель доктор технических паук

Садковская Наталия Евгеньевна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Шульгин Евгений Иванович

доктор технических паук, профессор Дорошевич Виктор Казимнровпч

Ведущая организация: Учреждение науки «Научный

центр фундаментальной и прикладной экологии»

Защита состоится «26» декабря 2013 г. в 11 часов в ауд. на заседании диссертационного совета Д 212.131.04 Московского государственного технического университета радиотехники, электроники и автоматики по адресу: 119454, Москва, проспект Вернадского, 78.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Московского государственного технического университета радиотехники, электроники и автоматики.

Автореферат разослан н размещен па сайте ВАК «25» ноября 2013г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических паук

Замуруев С.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы

Современные рыночные механизмы ведения производственно-хозяйственной деятельности диктуют жесткие требования предприятиям радиоэлектронной промышленности (РЭП): постоянное совершенствование производимой продукции, сокращение сроков проектно-конструкторских работ, применение современных методов оперативного планирования и управления, основанных на актуальной информации. Выполнить эти требования позволяет комплексная автоматизация управления предприятием, которая в соответствии с современными стандартами опирается на концепцию построения единого информационно-аналитического пространства, охватывающего, такие направления деятельности как проектирование, технологическая подготовка, производство, обеспечение необходимыми ресурсами, сбыт готовой продукции и т. п. Одной из ключевых проблем автоматизации российской радиоэлектронной промышленности является недостаточное по мировым стандартам оснащение информационными технологиями (ИТ). Это препятствует повышению конкурентоспособности российских производителей па международном рынке.

Из вышесказанного следует, что в современных условиях эффективная организация производства невозможна без использования современных информационных технологий (ИТ) и информационных систем (ИС).

Вопросы организации производства получили развитие в работах В.А. Швандара, Б.Ю. Сербиновского, М.И. Бухалкова. H.J1. Зайцева, В.И. Титова, В.В. Адамчука, Д.В. Гаскарова, P.E. Францева, В.Б. Родионова.

A.A. Турчака, О.И. Волковой, Ю.М. Смирнова, И.М. Петровича.

B.Г. Золотогорова, Н.М. Вихрова, Г.И. Коршунова, А.Ю. Шатракова, О.Г. Туровца, В.П. Марина, Н.Е. Садковской, Б.П. Садковского и др.

з

Вопросы построения интеграционной структуры предприятий высокотехнологичных отраслей производства в разных аспектах рассматриваются в трудах Л. И. Абалкина, С. Д. Бодрунова, С. Ю. Глазьева. Цели н задачи исследования.

Целью настоящей диссертационной работы являлось проведение анализа и синтеза информационных технологий при организации производства на предприятиях РЭП.

Для достижения этой цели поставлены и решались в ходе исследования следующие взаимосвязанные задачи:

- провести анализ современного состояния организации производства информационных технологий на предприятиях РЭП;

- исследовать современные методы построения ИТ и ИС;

- определить архитектуру и состав необходимых ИС и ИТ для организации производства на предприятиях РЭП;

- разработать элементы интеграции ИС для организации производства на предприятиях РЭП;

- осуществить синтез и интеграцию ИС, входящих в ИТ на предприятиях РЭП.

Методы исследования.

Для решения поставленной задачи использовались методы анализа и обработки и структурирования данных, научного менеджмента, сравнительного и системного анализа, экспертных оценок, моделирования и проектирования управленческих систем, регламентации процессов и управления проектами. Научная новизна.

Научная новизна основных результатов работы заключается в следующем:

1 .Определены элементы интеграции ИС и ИТ организационно-технических структур производства.

«Компьютерные науки и технологии» -2011, V международной научно-

практической конференции «Объектные системы — 2011 (Зимняя сессия)», ежегодной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ НИУ ВШЭ (2013), ежегодной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ (2011).

Публикации. По результатам исследований и практических разработок опубликовано 11 научных работ, в том числе три в журналах, рекомендованных в ВАК РФ.

Личный вклад автора. Автору принадлежит постановка задач, формулирование направления исследования и обобщение полученных результатов. Научные положения, выводы и рекомендации, вынесенные на защиту получены лично автором и обобщены во время выполнения диссертации.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав общих выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 124 страницах, включает 16 рисунков, 10 таблиц и приложения на 20 листах Список литературы содержит 85 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность выбранной темы исследования, определены направления и объект исследования, сформулированы цели и задачи работы, отмечены научная новизна и практическая значимость результатов работы.

В первой главе изложены основные направления автоматизации и информатизации предприятий радиоэлектронной промышленности (РЭП), приведен обзор основных информационных систем классов MRP (Material Requirements Plannining), ERP (Enterprise resource planning),CSRP (Customer Synchronized Resource Planning).

В таблице 1. Приведены данные о ключевых ИС-системах,

6

используемых при организации производства в РЭП.

Таблица 1.

Название Название

Назначение информационной информационной

информационных системы принятое в системы принятое за

систем России рубежом

Проектирование СЛПР-К CAD

Проектирование САПР-Т САМ

Проектирование ИСАПР CAE

Проектирование КТПП CASE

Управление АСУТП SCADA

Управление АСУТС ERP

Управление АСУП CALS

Поддержка принятия решения СППР DSS

Поддержка

принятия решения ЭС ES

Планирование ИРС MRP

Планирование СУП MRPII

Бизнес и маркетинг сэд B2B

Справочные АСД P-Lib

В связи с тем, что на предприятиях РЭП сфера применения информационных технологий (ИТ) исключительно широка и не ограничивается решением только задач, связанных с производством радиотехнической продукции, постоянно рассматриваются вопросы планирования производства, взаимоотношений с заказчиками, логистики, осуществление контроля и испытаний, управления запасами и др.

Произведенный анализ современного состояния информационных технологий на предприятии РЭП, показал, что такое положение в организации производства на предприятиях РЭП вызывает необходимость проведения кардинальных изменений и улучшений информационных систем и информационных технологий, что в свою очередь требует проведения исследований в области анализа и синтеза организационно-

технических решений построения информационных технологий, применяемых в производственной деятельности предприятий РЭП.

Во второй главе «Исследование и разработка современных методов построения архитектуры ИТ и ИС» приводится характеристика ИТ и ИС как предмета исследования. В соответствии с ГОСТ 34.003-90 определяются основные объекты, входящие в состав современных ИС:

• техническое обеспечение (ТО)

• математическое обеспечение (МО)

• программное обеспечение (ПО).

• информационное обеспечение (ИО).

• лингвистическое обеспечение (ЛО).

• методическое обеспечение (МТДО).

• организационное обеспечение (ОО).

Как показывают исследования, распределенные информационные системы предприятия строятся на основе моделей архитектуры «клиент-сервер» трехзвенной архитектуры. Компьютер, управляющий каким-либо ресурсом, принято называть сервером этого ресурса. Компьютер, запрашивающий этот ресурс на использование - клиентом.

В архитектуре «клиент - сервер» выделяют три различных компонента, каждый из которых реализует конкретную функцию: сервер базы данных, сервер приложения и клиентское приложение (представление данных). Распределение функций между компонентами может осуществляться по-разному (рис. 1).

Далее в главе приводится описание и сравнение типов построения архитектуры ИС:

1. «Лоскутная» информатизация.

2. Доминирующее решение.

3. Набор лучшей функциональности.

4. Сервисно-ориентированная среда.

8

ОАО «ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ»

На правах рукописи

04-01450543

Князев Олег Владимирович

АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПОСТРОЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ПРОИЗВОДСТВЕ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Специальность 05.02.22 Организация производства (в области радиоэлектроники)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель доктор технических наук Садковская Н.Е.

Москва - 2013

Содержание

Введение 5

Перечень сокращений 9

Глава 1. Анализ текущего состояния применения информационных 11

технологий при управлении организацией производства на предприятиях радиоэлектронной промышленности

1.1 Основные направления информатизации управления 11

организацией производства на предприятиях радиоэлектронной промышленности

1.2. Классификация информационных систем управления 17 применяемых на предприятиях радиоэлектронной

промышленности

1.3. Применение современных концепции управления для 20 организации производства на предприятиях радиоэлектронной промышленности

1.3.1 Планирование потребности в материалах на предприятиях 21

радиоэлектронной промышленности

1.3.2. Планирование производственных ресурсов на предприятиях 28 радиоэлектронной промышленности

1.3.3.Планирование корпоративных ресурсов на предприятиях 33 радиоэлектронной промышленности

1.3.4. Информационные системы, используемые на предприятиях 36 радиоэлектронной промышленности для планирования ресурсов предприятия, синхронизированного с заказчиком

Выводы к главе 1 39

Глава 2. Исследование и разработка современных методов 40

построения архитектуры информационных технологий и информационных систем

2.1. Основные компоненты современных информационных 40

технологий и информационных систем

2.2.Основные концепции архитектуры «клиент-сервер» 46

2.3. Анализ типов архитектуры информационных технологий 50 организации производства радиоэлектронной промышленности

2.4. Выбор информационных систем и информационных 55 технологий предприятия радиоэлектронной промышленности

Выводы к главе 2 60

Глава 3. Синтез элементов архитектуры информационной 61

технологии и их интеграция

3.1. Определение нового состава и архитектуры необходимых 61 информационных систем при организации производства на предприятиях радиоэлектронной промышленности

3.2. Синтез предложенной информационной системы управления 64 взаимоотношениями с заказчиками

3.3. Синтез информационной системы единого хранилища 72 производственных данных

3.4. Синтез интеграционного решения в рамках развертывания 77 интеграционной шины

Выводы к главе 3. 91

Глава 4. Разработка стратегии развития информационной 92

технологии на предприятиях радиоэлектронной промышленности

4.1. Развитие систем управления предприятием радиоэлектронной 93 промышленности

4.2. Обеспечение защиты информации в информационных 113 системах предприятия радиоэлектронной промышленности

4.3. Оценка экономической эффективности новой архитектуры 117 информационной технологии

4.4. Интеграция элементов организационной структуры 120 предприятия радиоэлектронной промышленности с элементами

информационной технологии информационной технологии

Выводы по главе 4 123

Заключение и основные выводы 125

Список используемых источников 126

Приложение А 135

Приложение Б 138

Введение

Современные рыночные механизмы ведения производственно-хозяйственной деятельности диктуют жесткие требования предприятиям радиоэлектронной промышленности (РЭП): постоянное совершенствование производимой продукции, сокращение сроков проектно-конструкторских работ, применение современных методов оперативного планирования и управления, основанных на актуальной информации. Выполнить эти требования позволяет комплексная автоматизация управления предприятием, которая в соответствии с современными стандартами опирается на концепцию построения единого информационно-аналитического пространства, охватывающего, такие направления деятельности как проектирование, технологическая подготовка, производство, обеспечение необходимыми ресурсами, сбыт готовой продукции и т. п. Одной из ключевых проблем автоматизации российской радиоэлектронной промышленности является недостаточное по мировым стандартам оснащение информационными технологиями (ИТ). Это препятствует повышению конкурентоспособности российских производителей па международном рынке.

Из вышесказанного следует, что в современных условиях эффективная организация производства невозможна без использования современных информационных технологий (ИТ) и информационных систем (ИС).

Информационные технологий, использующиеся на предприятии в идеале, должны охватывать все процессы предприятия, и осуществлять информационную поддержку на всех этапах жизненного цикла продукции.

Вопросы организации производства получили развитие в работах В.А. Швандара, В.П. Марина, М.И. Бухалкова, H.JI. Зайцева, В.И. Титова, , P.E. Францева, В.Б. Родионова, A.A. Турчака, О.И. Волковой, Ю.М. Смирнова, В.В. Адамчука,В.Г. Золотогорова, Н.М. Вихрова, А.Ю. Шатракова, О.Г. Туровца, Н.Е. Садковской, Б.П. Садковского и др.

Вопросы построения интеграционной структуры предприятий высокотехнологичных отраслей производства в разных аспектах рассматриваются в трудах Л. И. Абалкина, С. Д. Бодрунова, С. Ю. Глазьева.

Цели и задачи исследования. Целью настоящей диссертационной работы являлось проведение анализа и синтеза информационных технологий при организации производства на предприятиях РЭП.

Для достижения этой цели поставлены и решались в ходе исследования следующие взаимосвязанные задачи:

провести анализ современного состояния информационных технологий организации производства на предприятиях РЭП;

исследовать современные методы построения ИТ и ИС; определить архитектуру и состав необходимых ИС и ИТ для организации производства на предприятиях РЭП;

разработать элементы интеграции ИС для организации производства на предприятиях РЭП;

осуществить синтез и интеграцию ИС, входящих в ИТ на предприятиях

РЭП.

Объектом исследования является предприятия радиоэлектронной промышленности г. Москвы и Московской области.

Предметом исследования являются информационные системы и технологии, применяемые при организации производства в РЭП. Методы исследования.

Для решения поставленной задачи использовались методы анализа, обработки и структурирования данных, научного менеджмента, сравнительного и системного анализа, экспертных оценок, моделирования и проектирования управленческих систем, регламентации процессов и управления проектами. Научная новизна.

Научная новизна основных результатов работы заключается в следующем:

-Определены элементы интеграции ИС и ИТ организационно-технических структур производства.

-Установлено, что осуществление синтеза ИС и ИТ производства РЭП

осуществляется посредством развертывания интеграционной шины.

-Создана модель архитектуры ИТ, обеспечивающая оперативный обмен данными

между ИС организационно-технических структур производства.

-Предложена стратегия развития системы анализа данных организационно-

технических решений.

-Разработан способ аналитической поддержки управленческих и производственных структур предприятий РЭП.

На защиту выносятся следующие научные результаты: -Созданная модель интеграции элементов ИС и ИТ. -Разработанная архитектура ИТ. -Состав необходимых элементов ИС и ИТ. -Научно-методические критерии выбора ИС.

Достоверность научно-практических результатов диссертационной работы подтверждает их публичное обсуждение, апробации на предприятиях наукоемких отраслей РЭП.

Практическая значимость работы.

Практическая значимость работы заключается в создании научных основ анализа и синтеза информационных технологий, применяемых в производстве предприятия РЭП. Элементы, которые были определены в ходе исследования позволили осуществить:

выбор критериев по которым формируется ИТ организационно-технических структур производства;

синтез ИС посредством развертывания интеграционной шины, оперативный обмен данными между интегрируемыми ИС в ИТ посредством новой архитектурной модели.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на научно-практических и научно-технических конференциях: Второй Международной научно-технической конференции «Компьютерные науки и технологии» -2011, V международной научно-практической конференции «Объектные системы — 2011 (Зимняя сессия)», ежегодной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ НИУ ВШЭ (2013), ежегодной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ (2011).

Публикации. По результатам исследований и практических разработок опубликовано 11 научных печатных, в том числе три в журналах, рекомендованных в ВАК РФ.

Перечень сокращений

APS - Advanced Planning & Scheduling Systems ASBO - Application Specific Business Object BI - Business Intelligence BPM - Business Process Management BRMS - Business Rule Management System CAD - Computer Aided Design

CAE - Computer Aided Engineering Decision Management System CAM - Computer Aided Manufacturing CRM - Customer Relationship ManagementcncTeMbi CSA - Customer Service Automation CSRP - Customer Synchronized Resource Planning CSS - Customer Service Support DMS - Decision Management System DoS - Denial of Service DSS - Decision Support System EDA - Event Driven Architecture ERP - Enterprise resource planning ESA - Enterprise Service Architecture ESB - Enterprise Service Bus FSM - Field Service Management GBO - Generic Business Object MA - Marketing Automation MES- Manufacturing Execution Systems MRP - Manufacturing Recourse Planning MRPII - Manufacturing Recourse Planning II PDM - Product Data Management PLM - Product Lifecycle Management PRM - Partner Relationship Management

SCADA - Supervisory Control And Data Acquisition

SCM - Supply Chain Management

SFA - Sales Forcé Automation

VBA - Visual Basic for Applications

VBS - Visual Basic Script

АСНИ - Автоматизированная Система Научных Исследований АСУ - Автоматизированная Система Управления АСУП - Автоматизированная Система Управления Производством АСУТП - Автоматизированная Система Управления Технологическими Процессами

БД - База Данных

БП - Бизнес Правило

ИС - Информационная Система

ИСУ - Информационная Система Управления

ИТ - Информационные Технологии

ОС - операционная система

САПР - Система Автоматизированного Проектирования

СППР - Система Поддержки Принятия Решений

СУ - Система Управления

СУБД - Система Управления Базами Данных

ЭЦП - Электронная цифровая подпись

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ТЕКУЩЕГО СОСТОЯНИЯ ПРИМЕНЕИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ УПРАВЛЕНИИ ОРГАНИЗАЦИЕЙ ПРОИЗВОДСТВА НА ПРЕДПРИЯТИЯХ РАДИОЭЛЕКТРОНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

1.1. Основные направления информатизации управления организацией производства на предприятиях радиоэлектронной промышленности

В последнее десятилетие качественно изменились основные компоненты информационного пространства: информационная инфраструктура, средства информационного взаимодействия и информационные ресурсы. При этом скорость сбора и движения информации а так же объемы информации циркулирующей и накапливаемой в информационном пространстве непрерывно растут. Информационное пространство современного мира изменилось качественно и количественно. К качественным изменениям можно отнести появление новых средств формирования, преобразования, передачи, анализа, обработки и представления информации.

Изменения в информационном обществе повлияли на развитие информационных технологии (ИТ) в организации производственных и управленческих процессов на предприятиях промышленного комплекса, финансовых и государственных структурах.

Развитие информационных систем (ИС) и информационных технологий (ИТ) получило новый толчок. Как и во всех развитых странах мира, в России информатизация распространилась практически на все сферы экономики страны, в коммерческом и государственном секторах. Устойчивый ежегодный рост в ИТ-сфере Российской экономики составляет 30%, прежде всего по причине государственной поддержки [39].

В соответствии с [23] информационные технологии играют важную роль в развитии нашей страны. Эта роль постоянно возрастает в силу того, что ИТ:

существенно повышают эффективность использования информационных ресурсов, способны обеспечить экономию сырья, энергии, оптимизировать работу производственного оборудования, уменьшить временные издержки; способны увеличить интеллектуализацию предприятия ; обеспечивают информационное взаимодействие людей, способствуют; реализовывают методы информационного моделирования

производственных процессов, что обеспечивает возможность прогнозирования различных ситуаций.

Наиболее остро стоит проблема разработки и внедрения программных систем, автоматизирующих деятельность человека с целью повышения её эффективности. За последние два десятилетия концепция организации и управления производством претерпела изменения от традиционных автоматизированных систем класса АСУП до интегрированных решений на базе систем нескольких классов. Это системы классов ERP (Enterprise resource planning), APS (Advanced Planning & Scheduling Systems), MES (Manufacturing Execution Systems),SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), PDM/PLM (Product Data Management/Product Lifecycle Management), DSS (Decisión Support System), SCM (Supply Chain Management), CRM (Customer Relationship Management). [23]

При этом многие организационные структуры РЭП заметно отстают по общему уровню информатизации. В частности, широко-распространенные в свое время сетевые БД до сих пор функционируют в архитектуре «файл-сервер», а переход на более прогрессивные технологии требует программного и аппаратного переоснащения предприятия, что в свою очередь требует существенных финансовых затрат. Рост затрат на ИТ-услуги и внедрение новых ИТ сохраняется на стабильном уровне 15-25% в год. [39]

В связи с этим, в ближайшем будущем на предприятиях РЭП следует ожидать массовую замену морально устаревшего оборудования и информационных систем, внедренных 10 и более лет назад. [39]

На рынке производственных ИС постоянно появляется много новых программных продуктов и новых версий уже существующих.

ИТ-специалисту необходимо отслеживать весь спектр методов построения программных и технических средств ИС, применяемых на различных этапах организации производства РЭП.

Сфера применения ИТ. в современном наукоемком предприятии РЭП исключительно широка и не ограничивается решением только задач, связанных непосредственно с производством: требуется постоянно решать задачи планирования, испытаний, управления запасами, управления рисками. [23]

В большинстве случаев для комплексного решения всех задач необходимо создание единой интегрированной информационной среды, обеспечивающей оперативный обмен в режиме реального времени электронными данными между заказчиком, производителями и потребителями наукоемкой продукции.

На данный момент на различных этапах жизненного цикла производства РЭП достаточно широко применяются различные ИТ и ИС:

Во-первых, информационные системы автоматизированного проектирования (САПР), обеспечивающие моделирование производимых устройств, разработку программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), автотрассировку печатных плат, комплексное описание компонентов проектируемых устройств, моделирование электромагнитных трехмерных структур и т. д.

Во-вторых, ИС типа SCADA - Supervisor Control And Date Acguisction — диспетчерское управление и сбор данных, системы проектирования автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП), систем моделирования и анализа электронных схем и другие.

В-третьих, информационные системы класса MRPII (Manufacturing Recourse Planning) и ERP (Enterprise Resource Planning), обеспечивающие решение широкого задач планирования ресурсов предприятий для организации производства.

В соответствии с [23] развитие ИТ можно рассматривать с позиции совершенствования технических средств и создания прикладных программных продуктов, ориентируемых на решение определенных классов задач. Перечислим важнейшие этапы развития современных ИТ, обусловленные совершенствованием технических средств. Период с конца 1950-х до начала 1960-х годов характеризуется появлением и применением для решения отдельных расчетных задач (главным образом инженерных) ЭВМ первого и второго поколений.

С 1960-х до начала 1970-х годов значительно расширяются возможности ЭВМ, создаются ИТ в виде вычислительных систем сбора и обработки данных. В начале 1970-х годов на базе ЭВМ третьего поколения появились автоматизированные системы управления (АСУ) деятельностью предприятия, т. е. ИТ стали выполнять функции централизованной автоматизированной обработки информации в условиях вычислительных центров. [23]

В конце 1970-х годов стали распространяться персональные компьютеры (ПК), открывшие широкий доступ для автоматизации многих процессов человеческой деятельности, к созданию ИТ с диалоговым режимом работы. [23]

Начиная с 1980-х годов развивается тенденция децентрализованной обработки данных, решения задач в многопользовательском режиме, получило широкое развитие АСУТП, САПР, отр