Страница 1 из 17
Артем Вожаков, Валерий Столбов, Сергей Федосеев
Интеллектуальные информационные системы управления предприятием
Светлой памяти
Михаила Борисовича Гитмана –
Учителя, коллеги и друга
посвящается…
Предисловие
При управлении технологическими процессами и производствами существенна роль методов системного анализа и обработки информации, совокупность которых позволяет формализовать многие возникающие проблемы как задачи оптимизации и принятия решений в условиях неопределенности. Природа неопределенности может заключаться в недостаточности или нечеткости информации, стохастичности или злонамеренности внешних воздействий, а также многокритериальности объектов управления. Все виды неопределенности, связанные с управлением промышленных предприятий и рассмотренные в книге, обусловливают необходимость разработки информационных систем управления, обладающих тем или иным набором интеллектуальных элементов, позволяющих снижать степень неопределенности и принимать обоснованные управленческие решения. Под интеллектуальными элементами человеко-машинной системы управления здесь понимаются модели и алгоритмы, позволяющие осуществлять обработку огромных массивов данных и получать из них полезную информацию, моделировать материальные и информационные потоки в сложных производственных системах, планировать и синхронизировать производство, делать многокритериальный выбор на основе коллективного принятия решений.
Следует отметить, что основу книги составили результаты исследований авторов и их курсы лекций, которые в течение последних лет читаются в магистратуре Пермского национального исследовательского политехнического университета по таким учебным дисциплинам как «Системная инженерия», «Интеллектуальные информационные системы и технологии», «Проектирование единого информационного пространства виртуальных предприятий», «Распределенные базы и банки данных», «Информационные системы управления предприятием».
В книге достаточно подробно изложены современные модели и лучшие зарубежные практики в области управления производством и предприятия в целом. Подробно изложены наиболее востребованные на сегодня концепции, такие как «Бережливое производство», «Теория ограничений», «Быстрореагирующее производство» и «Синхронизированное производство» в наложении на широкий спектр автоматизированных систем управления предприятием: ERP, MES, APS, PLM и т. д. Также в книге рассмотрены концепции и подходы к решению задач управления производством, позволяющие осуществить постепенный переход от автоматизированной системы управления предприятием к интеллектуальной системе управления предприятием.
Книга содержит много оригинальных результатов авторов, полученных при реализации проектов, направленных на разработку и внедрение информационных систем управления для промышленных предприятий в различных промышленных отраслях: гражданское и специальное машиностроение, металлургия, кабельное производство, авиастроение, пищевая промышленность, генерирующие компании и прочие. Решения, предложенные авторами, могут быть адаптированы и применены в других отраслях промышленности при учете специфики и характеристик предприятий.
Книга будет полезна научным работникам и специалистам в области управления производством и технологическими процессами, а также студентам и аспирантам, обучающимся по направлениям «Прикладная математика и информатика», «Фундаментальная информатика и информационные технологии», «Автоматизированные системы управления производством и технологическими процессами», «Информационные системы и технологии».
Книга состоит из 5 глав. Краткое содержание книги по ее разделам приведено ниже.
В первой главе рассмотрены этапы развития подходов к автоматизации и интеллектуализации процессов управления производственным предприятием и производством, в частности. Показаны основные экономические и социальные предпосылки появления интеллектуальных предприятий, описаны признаки, которые отличают интеллектуальное предприятие. Подробно рассмотрены подходы к описанию бизнес-процессов предприятия, описаны инструменты моделирования. В главе также рассказывается об эволюции интеллектуальных систем управления предприятием, включая стадии перехода к цифровому производству и интеллектуальной системе управления. Глава подготовлена А.В. Вожаковым и В.Ю. Столбовым.
Во второй главе подробно рассмотрены принципы и модели управления производственными системами, подробно рассмотрены методы и инструменты таких популярных концепций как «Бережливое производство», «Теория ограничений», «Быстрореагирующее производство». В главе приводится описание оригинальных концепций сетецентрического и синхронизированного производств, а также интеллектуального управления производством. Приведены практические рекомендации и подходы к построению интеллектуальной системы управления предприятием. Глава подготовлена А.В. Вожаковым и С.А. Федосеевым.
Третья глава посвящена математическому моделированию процессов при интеллектуальном управлении производством. Рассматриваются универсальные математические модели и инструменты, используемые для построения интеллектуальных систем, в том числе в условиях нечеткой исходной информации и нечетких исходных данных. Глава подготовлена А.В. Вожаковым и В.Ю. Столбовым при использовании материалов профессора М.Б. Гитмана.
В четвертой главе разобраны примеры управления на этапах планирования производства, рассмотрены модели объёмного планирования производства, формирования оптимального портфеля продаж, формирования детального плана производства и синхронизации дискретного производства. Глава подготовлена А.В. Вожаковым и С.А. Федосеевым.
Пятая глава посвящена практической реализации интеллектуальной системы управления предприятием и инструментам, доступным для реализации концепции. Рассматриваются подходы и опыт автора при реализации интеллектуальных элементов в рамках внедрения тиражного решения «1С ERP Управление предприятием 2», подробно описаны подходы, позволяющие минимизировать затраты при построении интеллектуальной системы управления на базе существующих автоматизированных системы управления, таких как ERP, MES, PLM и т. д. Глава написана А.В. Вожаковым.
Результаты, включенные в книгу, появились вследствие многолетней работы и сотрудничества с коллегами из Института проблем управления РАН, Воронежского государственного технического университета, Липецкого ГТУ, Магнитогорского ГТУ, Южно-Уральского государственного университета, ПАО «Мотовилихинские заводы», АО «Редуктор-ПМ» и других организаций и предприятий.
Авторы выражают глубокую благодарность профессору, доктору математических наук, соавтору настоящей книги Михаилу Борисовичу Гитману, ушедшему из жизни в минувшем году. Пусть со стороны авторов данная книга будет памятью о коллеге, научном руководителе и близком друге.
Глава 1. Интеллектуальное предприятие и цифровое производство
1.1. Интеллектуальное предприятие
1.1.1 Экономические и социальные предпосылки появления интеллектуальных предприятий
С момента появления первых счет (3000 лет до нашей эры) до появления первых электронных вычислительных машин (40-е годы двадцатого столетия) прошло почти пять тысяч лет, т. е. вычислительная техника сопровождала человечество на протяжении практически всей истории. Все это время влияние вычислительной техники на историю человечества нельзя назвать глобальным. Однако ситуация резко изменилась за последние полвека. Компьютеры плотно вошли во все сферы деятельности человека. Они радикально меняют скорость и производительность многих процессов, создают новые возможности, представить которые ранее было невозможно.
Данная книга посвящена узкой области использования интеллектуальных систем – созданию интеллектуальных промышленных предприятий. Ниже будут подробно рассмотрены определения интеллектуальных систем, история возникновения, основные этапы развития и перспективы будущего. Индустрия 4.0, промышленные роботы, интернет вещей – все это уже существующие технологии, которые будут определять облик промышленного предприятия в будущем. Это сегодня популярные темы, но мало кто может сказать, что видит картину в целом, как реально будет развиваться промышленность при переходе к стадии построения интеллектуальных предприятий.