Файл: Н. Э. Баумана (национальный исследовательский университет) А. Е. Бром, З. С. Терентьева организация и управление жизненным циклом наукоемкой продукции Курс лекций.docx

3.4 Управление данными об изделии (УДИ)

Этот вид управления является системообразующим, поскольку снабжает информацией все этапы ЖЦ, следующие за этапом проектирования. Цель УДИ – обеспечение полноты, целостности и актуальности информации об изделии в любой момент времени и доступность ее всем участникам ЖЦ в соответствии с имеющимися у них правами.

Понятие УДИ предполагает, что все процессы, протекающие в единой информационной среде ЖЦ, управляемы, т. е. поддаются воздействиям со стороны уполномоченных лиц (администраторов) и соответствующих программных средств. Совокупность таких средств принято называть системой управления базами данных (СУБД).

Традиционно в функции СУБД входит:

• помещение информации и базу данных (БД);

• хранение информации (в т. ч. создание резервных копий);

• обновление данных (ввод новых данных взамен утративших

актуальность);

• обеспечение достоверности и целостности данных;

• поиск данных по различным признакам;

• создание отчетов;

• установление (изменение) и оперативная проверка прав доступа

пользователей к данным.

Основные функции УДИ:

• управление структурой и составом изделия;

• управление технологическими данными об изделии;

• управление исполнителями;

• управление вспомогательными данными;

• регистрация статусов документов и их изменений.

Система УДИ имеет информационные связи с автоматизированными системами, что свидетельствует о системообразующих характере и роли этой системы. База данных УДИ служит ядром информационной системы. В ней хранятся данные о проектах, идентификационные и классификационные данные об изделии и его компонентах, структура и состав изделия (в форме древовидного графа), версии и варианты состава и структуры, геометрические модели, чертежи и другие документы в различных форматах, характеристики изделия и его компонентов, данные о материалах, стандартных деталях, комплектующих изделиях; данные о технологии изготовления изделия и его компонентов, об оснастке, инструменте и т. д.

---

В базе данных УДИ могут также содержаться сведения об организационной структуре предприятия, создающего изделие, о конкретных участниках ЖЦ изделия и о роли каждого из них в ЖЦ. УДИ позволяет регламентировать хранение этих данных, вносить в них необходимые изменения, предоставлять через соответствующий стандартизованный интерфейс данные другим приложениям(по ИСО 10З03-22), а также конкретным участникам ЖЦ изделия.

Распределенный характер информационной среды ЖЦ, в отличие от традиционных БД, требует создания специальной инфраструктуры, обеспечивающей накопление, хранение и передачу данных между всеми заинтересованными участниками ЖЦ изделия. Такая инфраструктура должна представлять собой комплекс программных и аппаратных средств, позволяющий решать перечисленные выше задачи. В рамках традиционного предприятия, расположенного на единой (и часто единственной) производственной площадке, такая инфраструктура создается на основе локальной вычислительной сети и соответствующего системного и прикладного программного обеспечения. Для предприятий с географически распределенной производственной структурой, особенно для виртуальных предприятий, эта проблема играет важнейшую роль.

Анализ сегодняшнего состояния телекоммуникационных средств и систем позволяет высказать утверждение, что основой инфраструктуры виртуального предприятия, а также предприятия с географически распределенной структурой может служить глобальная сеть Интернет, в которой данные передаются с помощью протокола TCP/IP.

Несмотря на внешнюю простоту и доступность сети Интернет, использование ее в качестве структурообразующего средства связано с рядом специфических проблем.

Первая из этих проблем состоит в том, что для эффективного накопления, хранения и использования данных всеми участниками информационного обмена в соответствии с технологиями ИПИ хранилище данных должно быть логически локализовано в форме, которую в интернет-технологиях принято называть порталом. Иными словами, должен быть создан специальный узел сети Интернет, предназначенный для информационного обслуживания предприятия, виртуального предприятия или корпорации.

Вторая проблема связана с тем

---

, что этот узел и, соответственно, участники информационного обмена должны быть ограждены от вмешательства в этот обмен посторонних лиц и организаций, даже при отсутствии у них какого-либо злого умысла или враждебных интересов.

Наконец, третья проблема состоит в защите информации от несанкционированного доступа лиц и организаций, имеющих своей целью использование этой информации во враждебных целях: похищения сведений, составляющих государственную и/или коммерческую тайну, нарушении целостности и/или достоверности данных, передаваемых участниками информационного обмена.

Решение первой проблемы не представляет принципиальных трудностей и требует лишь соответствующих финансовых, кадровых и административных ресурсов.

Что касается второй и третьей проблем, то их решение связано с использованием внешне сходных, но, по сути, глубоко различных средств. Сходство заключается в том, что все эти средства относятся к системам криптографической защиты информации. Различие состоит в степени (уровне) этой защиты и, как следствие, в порядке их применения, лицензирования и сертификации. Здесь мы лишь заметим, что защита информации во всех ее аспектах является важнейшей государственной проблемой и требует значительных усилий как со стороны разработчиков программно-методических и технических средств передачи данных, так и со стороны администраторов и законодателей.

---

3.5. Технологии блокчейн в управлении жизненным циклом продукции

Глубокая интеграция информационных технологий в производственные процессы породила четвертую промышленную революцию, объединившую цифровые концепции и получившую название «Индустрия 4.0». Все больше немецких, французских, английских, американских предприятий внедряют у себя идею «Индустрии 4.0», предполагающую создание организационно-технической системы и основанной на интеграции в единое информационное пространство всех участников цепочки создания ценности.

Концепция «Индустрии 4.0» охватывает следующие основные направления:

• 
  Большие данные – Big Data. Представляет собой набор данных из традиционных и цифровых источников внутри и за пределами компании. Данные собираются везде: от датчиков, сотрудников компании, компаний-контрагентов, клиентов, сервисных центров, поставщиков и т.д., после чего данные структурируются, анализируются и используются. Основная задача предприятий при работе с Big Data, наилучшим образом интерпретировать данные для дальнейшего использования.
  
• 
  Умный завод – Smart factory. В основе Smart Factory лежит концепция цифрового производства, позволяющая проводить виртуализацию этапов производства на основе моделирования производственных процессов на базе компьютерных систем автоматизированного проектирования ( CAD).
  
• 
  Киберфизическая система - Cyber-physical systems. Киберфизическая система – это организационно-техническая концепция управления информационными потоками, интеграция вычислительных ресурсов в физические процессы производства. В такой системе датчики, контроллеры и информационные системы объединены в единую сеть на протяжении всего жизненного цикла изделия. Киберфизическая сеть может быть как в рамках одного предприятия, так и в рамках динамической бизнес-модели, в составе которой несколько предприятий.
  
• 
  Интернет вещей – Internet of things. Это концепция, объединяющая физические предметы и оборудование, оснащённые встроенными технологиями для взаимодействия друг с другом или с внешней средой, в одну общую вычислительную сеть. В рамках этой концепции, благодаря современному высокотехнологичному оснащению предметы смогут обмениваться информацией и собирать данные без участия человека.
  
• 
  Функциональная совместимость – Interoperability. Без функциональной совместимости создать работоспособную интегрированную производственную систему «Industry 4.0» невозможно. К сожалению, компании-разработчики систем автоматизации долгое время развивали свои продукты без единых стандартов, не учитывая перспективы глобализации и потенциальные потребности в интеграции своих клиентов. Такая тенденция наблюдается и в настоящие время, но в последние годы ситуация в корне меняется, ведущие компании-разработчики систем автоматизации, модифицируют свои продукты делая их интероперабельными, идя на встречу актуальным потребностям своих клиентов.
  

---

Идея «Индустрии 4.0» неразрывно связана с концепцией Управления жизненным циклом продукции (PLM, Product Lifecycle Management) (рис.3.3). PLM - это стратегия производства промышленных изделий, которая использует единую информационную среду (ЕИС), содержащую представление о продукте на всех этапах жизненного цикла и используется всеми участниками: разработчиками, производителями, поставщиками, ремонтными организациями, заказчиками и потребителями.



Рис.3.3. Основные направления «Индустрии 4.0»

Реализация сквозного конструкторского, технологического и коммерческого циклов, от идеи изделия до его эксплуатации и утилизации создает основу цифрового УЖЦ.

Но, несмотря на все усилия по созданию единой информационной среды ЖЦ продукции, предприятия-участники таких процессов являются финансово и юридически независимыми субъектами, часто географически распределенными, которые обладают различными, часто противоречащими друг другу целями. Если в рамках одного предприятия можно видеть примеры успешного внедрения инструментов «Индустрии 4.0» (например, цифровое производство в автомобилестроение), то попытки создания ЕИС УЖЦ продукции, в которой цифровой двойник изделия в полном соответствии с заложенными показателями «материализуется» и эксплуатируется в физической среде, сталкиваются с большими трудностями.

С увеличением сложности изделий, количества участников, задействованных в единой деятельности, происходит экспоненциальный рост объемов информации. Часть информации может быть неполной, или даже неопределенной (например, потребительский спрос), что создает дополнительные сложности при её анализе и принятии эффективных решений на ее основе. Кроме того, что решения принимаются в условиях неопределенности, они должны приниматься не только с учетом целей объедения предприятий, но и с учетом целей каждого из участников этих объединений.

Таким образом, эффективные решения должны приниматься с учетом всех вышеизложенных особенностей и с сохранением главного требования современной производственно-коммерческой деятельности – минимального времени выполнения заказов. Безусловно, что без получения актуальных данных и наличия методов быстрого принятия эффективных решений это представляется проблематичным.

Современная производственная система должна быть реактивной и действовать в режиме реального времени, принимая решения в минимальное время и с учетом интересов множества разнородных организационных единиц.

---