Russia, Moskow, <MATI> - Tsiolkovsky’s Russian State Technology University

The subject of this thesis is the modeling of Data Warehouse architecture applied to Microelectronics Technology. This work explores the following questions:

• determining the criteria of technological data ;
• designing of the data warehouse module set for appropriate technological tasks.

Россия, Москва, “МАТИ” - Российский Государственный Технологический Университет

им. К.Э. Циолковского

Темой данной работы является моделирование архитектуры хранилища данных технологического назначения. Данная работа предназначена для:

• определения критериев технологических данных;
• разработка собственного комплекса хранилища данных технологического назначения с определением конкретных модулей, которые должны в нем содержаться.

В области управления технологическими информационными массивами организовалось два направления, которые дополняют друг друга:

• системы обработки данных (СОД) – это системы, ориентированные на операционную обработку данных. К ним относятся поисковые системы, системы обработки ГОСТов, типовых технологических операций, типовых конструкторских решений и т.д.
• системы поддержки принятия решений (СППР), то есть системы, ориентированные на анализ данных. Анализ данных - это определение наиболее оптимальных технологических маршрутов, выделение подходящего модуля трудовых нормативов.

Операционной обработке данных всегда уделялось больше внимания, и эти системы получили наибольшее распространение. Однако в настоящее время мы столкнулись с реальной проблемой - большим объемом данных практически по любой тематике. Этой информации даже слишком много, но она разрознена, не упорядочена, а зачастую устарела. Таким образом, налицо парадокс – данные есть, но работать с ними неудобно или даже невозможно. Системы операционной обработки построены таким образом, что хранимая информация находится в различных источниках, различных форматах и ее структура весьма разнообразна.

С другой стороны, в системах аналитической обработки доступ к данным удобен, прост и основывается прежде всего на определении категории обрабатываемой информации.

Именно для разрешения этого противоречия, быстрый доступ к неструктурированным данным, и нацелена концепция Хранилища Данных.

Рассмотрим специфику, диапазон применения, функции технологических данных и требования к ним:

• громадный объем информации;
• необходимость в ряде случаев обработки данных в реальном масштабе времени;
• разнообразие форм представления данных. Наряду с обычными видами представления здесь важную роль играет графическое представление, т.к. графическая информация является неотъемлемой частью при описании характеристик технологического процесса (явления) и его результатов; таким образом, система поддержки принятия решений должна обладать графическим пользовательским интерфейсом;
• широкий диапазон числовых значений (в т. ч. преимущественно с плавающей запятой от 10е-300 до 10е+300);
• возможна сложная и не всегда определенная или однозначная зависимость структур (в особенности их иерархии) баз данных от целевого назначения базы или требований, связанных с ее использованием для оптимизации технологии или построения экспертных систем;
• различные источники достоверной информации (часто находящиеся вне конкретного предприятия), меняющиеся во времени и тем самым затрудняющие отслеживание хронологии событий;
• сложный характер взаимосвязи между различными данными, которая зачастую носит корреляционный (к тому же часто меняющийся или частично неизвестный) характер;
• учет значительной степени избыточности данных, устранение которой стандартными методами не должно приводить, в перспективе, к уменьшению информационной ценности БД;
• оперативное и долговременное хранение больших объемов технологических данных, представляющих информационную модель изучаемых объектов (процессов, явлений), характеризуемых различными атрибутами (признаками) и отношениями между ними;
• различная интерпретация одних и тех же хранимых данных при решении различных задач и связанное с ней преобразование массивов данных;
• обеспечение независимости данных от прикладных программ и процессов. Это позволит в дальнейшем изменять структуру и состав информационных элементов без внесения исправлений в работающие с ними программы и наоборот;
• специфика измерительных данных, состоящая в том, что данные - результаты измерений обладают так называемыми измерительными характеристиками, которые должны учитываться при манипулировании данными и при их численной обработке. К этим характеристикам относятся погрешности и единицы измерения, модель метрической шкалы, способы дискретизации, интерполяции и усреднения функций. Эти характеристики определяют измерительное представление данных, которое имеет иной смысл, чем способы представления чисел, т.е. формы, форматы представления чисел и способы их кодирования. При манипулировании данными необходимо управлять их измерительными представлениями и, в частности, приводить значения атрибутов к нужному измерительному представлению.

Все это накладывает определенные сложности на разработку хранилищ данных технологического назначения. Учет указанных особенностей и определяет специфические критерии при выборе соответствующих модулей для создания ХД, отвечающих указанным требованиям.

Следует отметить, что на сегодняшний день в микроэлектронной технологии существует множество системы обработки данных (СОД), реализованных на самой различной основе. С каждым годом таких систем становится все больше и больше. Гигабайтные архивы переполняются от ненужной и недоступной информации, заложенной в банки данных и знаний.

Систем анализа данных на основе Хранилищ Данных технологического назначения в настоящее время не существует, но возможно их создание на основе применения и модернизации имеющихся систем.

Для практического использования результатов анализа исследуемых в настоящей работе задач и вопросов разработано техническое задание на создание основных фрагментов хранилища данных для микроэлектронники и предложена следующая архитектура технологической системы:

Работа с программой начинается с настройки контура “НТД и Справочники”. Группа модулей содержит систему данных, которая обеспечивает хранение основных справочных материалов, ГОСТов, нормативную документацию. Контур “Справочники” также содержит базу данных типовых технологических операций, типовых технологических процессов и типовых конструкторских решений. Данный контур является базовым для всего комплекса.

Следующий контур “Нормирование технологических процессов” содержит модули технического материального и трудового нормирования. На этом этапе может проходит расчет сводных трудовых и материальных нормативов и выдаваться отчет об изменениях, возможности оптимизации.

Контур “Инструментальные модули” является основным средством общения комплекса с администратором базы данных. В него входят модуль администратора сети контуров; модуль доступа и манипулирования данными в СУБД; модуль пользователя-программиста и модуль управления информационными потоками и обработки баз данных.

Контур моделирования техпроцессов имеет мощный и разнообразный набор инструментальных средств разработки прикладных программ и должен обеспечивать полный цикл разработки сложных систем: от математического моделирования и проектирования процесса до получения функционально завершенных программ - форм, отчетов, графиков. Данный контур состоит из модулей математического моделирования, оптимизации параметров и режимов техпроцессов, разработки программ управления и контроля технологическими процессами. Одновременно с этим на данном этапе также формируется технологии по конструкторско-технологическим решениям.

И последний контур “Выходных документов” формирует индивидуальную маршрутную карту для данного технологического процесса и конечный отчет по результатам проведенных ранее расчетов и используя информацию, заложенную в архивных базах данных. Этим контуром также формируется сводная спецификация, учет состава изделия, применяемости деталей и сборочных единиц, техпроцессов, нормативно-технической документации и все отчеты результатов моделирования.

В общем случае СППР технологического назначения должна быть открытой и позволять включать в нее дополнительные комплексы задач, формы, таблицы, справочники. Данная система должна быть доступна для административного и оперативного контура, а также для контура управления производством.