Россия, Псков, Псковский политехнический институт СПбГТУ, e-mail:ppi@ppi.psc.ru

Аннотация. В докладе охарактеризована проблема построения интеллектуальной системы автоматизации деятельности предприятия. Определены основные принципы и этапы построения системы комплексной автоматизации.

Главная задача современного предприятия – обеспечение реализации всего производственного цикла изделия. При этом профиль заказов может изменяться в короткие сроки, так же как и состав участвующих в его выполнении подразделений. Наиболее эффективное направление сокращения времени выполнения заказов - создание интегрированной системы автоматизации (ИСА) производственной деятельности предприятия (ПДП). Методологии построения ИСА предприятия могут быть различными. В настоящее время сформировались четыре основных направления создания ИСА:

• разработка ИСА предприятия по его индивидуальному заказу;
• постепенная интеграция систем автоматизации ПДП путем ее построения из стандартных пакетов программ, каждый из которых решает отдельные функциональные задачи предприятия.
• создание системы комплексной автоматизации из многих функциональных модулей, работающих в единой информационной среде системы и частично адаптированных к особенностям предприятия;
• синтез ИСА из отдельных систем, подсистем, пакетов, имеющих возможность представления своих выходных данных и знаний в информационной среде предприятия.

Каждое направление поддерживается различными программными и техническими средами, опирается на разные методы и технологии комплексной автоматизации и приводит к различным конечным результатам. Опыт реализации этих направлений, анализ состояния и перспектив развития средств автоматизации позволяют сформулировать принципы, на которых должны строиться современные ИСА.

2.Основные принципы построения систем комплексной автоматизации предприятий.

В качестве основных методов построения ИСА можно выделить:

• компьютерно-ориентированная автоматизация всех этапов ПДП;
• интеграция всех систем автоматизации производственной деятельности внутри предприятия;
• интеллектуализация функций системы автоматизации;
• специализация ИСА каждого предприятия;
• индивидуализация рабочего места ИСА предприятия

• приоритет автоматизации информационных потоков;
• компьютеризация всех функций ПДП;
• наличие обратных информационных связей;
• реализацию основных системных принципов проектирования систем (модульность, открытость, и т.п.).

Интеграция предусматривает:

• единство сред, охватывающих все системы автоматизации и этапы ПДП (методической, организационной, информационной, программной, технической);
• единство технологических схем обработки информации;
• использование единого информационного пространства предприятия.

• предметную и производственную ориентацию при создании системы автоматизации предприятия;
• учет специфики предприятий при создании систем их автоматизации;
• построение заказных ИСА, ориентированных на конкретное предприятие.

Индивидуализация предполагает организацию каждого рабочего места:

• оснащение локально-ориентированными программными средствами;
• оснащение техническими средствами с учетом определенных задач;
• формирование баз данных и знаний, ориентированных на конкретного специалиста и при его участии.

Процесс построения ИСА можно представить в виде реализации следующих этапов:

• изучение современного состояния проблемы, альтернативных направлений технической политики в области автоматизации и последствий их проведения на предприятии;
• целевое обследование и анализ деятельности предприятия;
• синтез решений и принятие стратегии развития информационной инфраструктуры предприятия;
• концептуальное проектирование ИИС ;
• выбор инструментальной системы проектирования;
• структурирование данных и знаний предприятия, формирование архитектуры системы, информационной среды;
• разработка интеллектуальной системы моделирования деятельности предприятия;
• техническое проектирование ИИС, формирование АРМов, обучение персонала;
• опытная эксплуатация под контролем специалистов;
• рабочая эксплуатация системы;
• интеллектуальное моделирование деятельности предприятия с поиском перспективного развития.

При разработке ИИС предприятия, как и при создании любой системы, особое значение имеют начальные этапы проектирования, завершающиеся этапом концептуального проектирования. В состав задач этих этапов входят: формирование целей и задач автоматизации, критериев и показателей, выбор направлений и основных положений автоматизации, проведение целевого обследования предприятия, определение финансовых возможностей и этапов реализации. Только на основании полученных решений и долгосрочного планирования возможен переход к этапу приобретения и разработки программно - технических средств.

Комплексная автоматизация предприятия базируется на ИИС предприятия, разрабатываемая индивидуально, по его заказу с учетом его особенностей, сохранения его накопленного опыта, без избыточных на каждом рабочем месте общеинженерных решений. Основу ИИС составляют программно-функциональные модули (ПФМ), позволяющие на основе унифицированных продукционных правил и локальных баз данных решать определенные функциональные задачи ПДП, т.е. ПФМ является интеллектуальной ячейкой, включающей знания и данные для решения функционально законченной инженерной задачи нижнего уровня. При необходимости ПФМ через общую операционную среду может получать данные от других ПФМ или инициировать их функционирование. Механизм обращения к другим ПФМ может быть заложен как в самом модуле, так и представлять из себя самостоятельный блок опроса и генерации сетей ПФМ. В зависимости от принятой проектной процедуры, ПФМ могут образовывать различные цепи. Цепь ПФМ, соответствующая проектному решению с лучшими показателями, реализует процедурную модель проектирования.

Совокупность ПФМ, относящихся к решению определенной процедуры ПДП, представляет из себя прикладную систему автоматизации одного из этапов ПДП, например систему планирования, документирования, проектирования технологических процессов, диспетчирования и т.п. Правила формирования состояния объектов и ресурсов для их производства, определение их характеристик представляют собой совокупность инженерных знаний. Их можно разделить на специализированные и базовые, инвариантные к объекту производства. Такая обобщенная совокупность знаний представляет базу знаний конкретного производства. Для проектирования плохо формализуемых систем базы знаний включают кроме декларативных и алгоритмических процедур интеллектуальные знания в виде логико-лингвистических моделей. Единая информационная среда предприятия строится на основе унифицированного представления и обмена данными и знаниями для всех систем, входящих в ИИС, общей базе данных и моделей их обработки, соблюдении стандартов, позволяющих обмениваться информацией с внешними системами. Если в функции ИИС предприятия входит и ее развитие, последняя может быть дополнена инструментальной программной системой предприятия. Существенным является то, что на каждом этапе проектирования создается не только информационный образ элемента, но также параметризованная процедура его проектирования. Это позволяет зафиксировать в базе знаний сам процесс создания нового объекта и использовать его для ускоренной технической подготовки и управления производством при выполнении заказа на производство изделия определенного класса.

Одновременно с разработкой ИИС создается имитационная модель функционирования предприятия совместно с ИИС. Она служит инструментальным средством для получения лучших решений при создании и эксплуатации ИИС и осуществляет поиск ее выгоднейшего развития. После проведения мероприятий по развитию предприятия и ИИС соответственно изменяется и сама имитационная модель.

Разработка ИИС ведется на языке, близком к естественному, специалистами и системотехниками в области автоматизации производства и предметными специалистами предприятия. Это позволяет уже на стадии создания ИИС одновременно формировать и команду ее пользователей. Специфическими для каждого предприятия являются база данных предприятия, инженерные знания, в виде процедур проектирования и управления, система документирования и др.

ИИС каждого предприятия имеет свои специфические особенности, она требует специальной разработки и не может создаваться путем тиражирования ранее разработанных систем автоматизации других предприятий или приобретения готовых законченных систем. Каждое предприятие имеет отличные от других состав и структуру прикладных систем, базы данных, инженерные знания, системы документирования и др. Более того, за счет введения в ПФМ соответствующих правил и процедур, отражающих индивидуальные инженерные знания, подбора состава ПФМ можно индивидуализировать каждое рабочее место предприятия.

Рис. 1

На рис.1 приведен состав инструментальной программной метасистемы, с использованием которой разрабатывается ИИС предприятия: архитектура, оболочка, состав общесистемных модулей. Силами проблемных специалистов предприятия создается система ПФМ, процедурные модели, формируются централизованные и распределенные базы данных и знаний ПДП, формируется прикладное программное обеспечение АРМов.

Рассмотренная технология автоматизации предполагает унификацию представления, обмена и структурирования данных и знаний об объектах и процессах.

Разрабатываемые в разных системах компьютерные модели представления изделий и технологического оснащения несовместимы друг с другом. Это создает трудности при обмене данными между различными подсистемами ИИС и еще большие трудности при информационном обмене между предприятиями. В настоящее время при разработке систем автоматизации ПДП имеют место все четыре указанные выше направления. Все они поддерживаются теми или иными программными пакетами или системами. В то же время ни одна из существующих систем в полной мере не отвечает приведенным принципам ИИС. Ни одна из них не обеспечивает выполнение всех этапов ПДП, лучшие из них имеют начальный уровень работы со знаниями и поэтому в малой степени специализированы под каждое предприятие.

Первостепенной задачей является создание программно-методического комплекса (ПМК), включающего: технологию ускоренного создания ИИС предприятия по его индивидуальному заказу, инструментальную программную метасистему (ИПМ), реализующую эту технологию, технологию и организацию ПДП с использованием ИИС предприятия, программно-методическую поддержку создания единой информационной среды предприятия. Создание ПМК на рассмотренных принципах - это не разработка еще одной системы, в дополнение к имеющимся, а создание принципиально новой системы следующего поколения. Системы, в основе которой лежит работа со знаниями, системы, ориентированной на активное участие пользователя - не программиста в создании программного продукта для оснащения своего рабочего места.