«Информационные системы Учебное пособие по дисциплине Информационные системы для специальностей ПИЭ и ПИЮ Составители Орел А. А., Ромакина О.М. Саратов 2004 Содержание Содержание Глава 1 Основные понятия Глава 2 ...»

Недостатки состоят в неполном использовании емкости классификации и сложности применения при ручной обработке.

Алфавитно-предметная классификация. Алфавитно-предметной классификацией называется система классов (каждый из которых соответствует одному виду предметов или факторов), расположенных в алфавитном порядке их имен, например, обычный телефонный справочник.

Тезаурус. Координатное индексирование заключается в том, что центральная тема документа или информационного запроса выражается в виде некоторого перечня (множества) слов и словосочетаний естественного языка, обычно являющихся именами простых классов.

Такие слова и словосочетания рассматриваются как координаты документа в некотором nмерном пространстве предметно-тематических признаков.

Для координатного индексирования документов или информационных запросов можно использовать полнозначные (неслужебные) слова, выбираемые непосредственно из индексируемых текстов. Такие слова и словосочетания называются ключевыми словами.

Однако среди ключевых слов встречается немало синонимов, многозначных слов и омонимов (омографов). Кроме того, возможны различные написания одних и тех же ключевых слов. Изза этого прямое (пословное) сопоставление поисковых образов документов с поисковыми предписаниями становится затруднительным, а информационный поиск - менее эффективным.

Для преодоления этих затруднений применяется лексикографический контроль за используемыми ключевыми словами. Этот контроль заключается:

• в приведении используемых ключевых слов к единой морфологической форме, к единому написанию;

• в учете синонимии, полисемии, омонимии ключевых слов.

Из одинаковых или близких по смыслу ключевых слов строится некоторый класс. Из членов этого класса выбирается наиболее представительное и стилистически нейтральное ключевое слово, которое назначается именем такого класса и становится дескриптором.

Нормативный словарь, в котором в едином алфавитном ряду приведены все важнейшие ключевые слова и дескрипторы по данной отрасли (эти ключевые слова и дескрипторы снабжены отсылочными, ограничительными и пояснительными пометками, устраняющими их синонимию, полисемию и омонимию), называется дескрипторным словарем.

Формулирование поисковых образов документов и поисковых предписаний, помимо лексикографических сведений, требует предметно-тематических знаний. Дополнение дескрипторного словаря определенными сведениями о предметно-тематической области превращает его в нормативный словарь-справочник, называемый информационно-поисковым тезаурусом.

Информационно-поисковый тезаурус - это нормативный словарь, предназначенный для координатного индексирования документов и информационных запросов, в котором приведены в алфавитном порядке все дескрипторы и синонимичные им ключевые слова, а также отражены важнейшие парадигматические отношения между дескрипторами. В зависимости от выполняемой функции лексические единицы тезауруса делятся на дескрипторы и условные синонимы.

Дескриптор - однозначное ключевое слово или код, обозначающий (называющий) класс условной эквивалентности, в который включены эквивалентные слова и близкие по смыслу ключевые слова.

Элементарной структурной единицей тезауруса является словарная статья принципу d i < M i1, M i 2, M i 3, M i 4 >, где d i - заглавный дескриптор;

M i1 - упорядоченное по алфавиту множество условных синонимов данного заглавного дескриптора, образующих вместе с ним класс условной эквивалентности;

M i 2 - упорядоченное по алфавиту множество дескрипторов, каждый из которых связан с заглавным дескриптором отношением род - вид;

M i 3 - упорядоченное по алфавиту множество дескрипторов, каждый из которых связан с заглавным дескриптором отношением вид - род;

M i 4 - упорядоченное по алфавиту множество дескрипторов, каждый из которых связан с заглавным дескриптором по крайней мере одним из следующих парадигматических отношений: целое - часть, часть - целое, причина - следствие, следствие - причина, функциональное сходство (ассоциативные связи).

Примеры словарных статей, построенных по указанному алфавитно-структурному принципу, имеют вид:

№ 1 - Трудящиеся - заглавный дескриптор • Народные массы • Интеллигенция • Крестьянство • Рабочий класс.

• Служащие • Производство • Рабочее время № 2 - Рабочая сила - заглавный дескриптор • Субъект труда • Производительные силы • Предмет труда • Средства производства Здесь: Син. - синонимичный; Вид - видовой; Род. - родовой; Асс. – ассоциативный термин.

Любое из перечисленных множеств может быть одноэлементным и даже пустым, т.е.

может отсутствовать в словарной статье.

Множество M i1 в совокупности с дескрипторами d i образует класс условной эквивалентности, который и является дескриптором. Это множество M i1 выполняет функцию номинального определения, которое уточняет смысл дескриптора d i, выбранного для обозначения этого класса условной эквивалентности.

Информационно-поисковые тезаурусы по методам создания и применения делятся на синхронные и несинхронные. Синхронные методы совмещают построение тезауруса, начиная с «пустого состояния», или «нуль-тезауруса», с процессом эксплуатации систем.

Несинхронные методы предусматривают предварительное, априорное построение тезауруса до начала эксплуатации систем.

Однако независимо от указанных методов для построения информационно-поискового тезауруса необходимо:

• провести отбор ключевых слов;

• построить словарь дескрипторов;

• построить словарные статьи.

При синхронных методах указанные процедуры выполняются в динамическом режиме одновременно с созданием поискового массива и выполнением процедур поиска, что обеспечивает более точное отражение лексики вводимых документов, следовательно, более высокие характеристики полноты и точности поиска. Однако за эти достоинства необходимо платить некоторым увеличением эксплуатационной трудоемкости.

Предметная область Объекты и свойства.

Каждая из автоматизированных информационных систем (АИС) соотносится определенной части реального мира, именуемой предметной областью, и является сферой проблемной ориентации этой системы. При этом каждая автоматизированная система ориентирована на выполнение определенных функций в соответствующей ей области применения.

При определении предметной области объект должен иметь относительно целостный характер и для целей обработки информации обладать конечным набором свойств. Под свойством понимается некоторая его характеристика, позволяющая устанавливать его сходство и различие по отношению к другим объектам. При этом свойства объекта могут быть индивидуальными и общими, присущими лишь единичным экземплярам и целому классу объектов соответственно. Например, индивидуальными свойствами отличаются друг от друга животные одного вида, станки одной модели, товары одного наименования, а общие свойства имеются у одного вида растений, у материальных ценностей различных наименований, объединенных в одну группу. Существенными являются свойства объекта, по которым он может идентифицироваться в модели предметной области.

Под отношением понимается форма связи между объектами. Отношения подразделяются на внешние и внутренние. Внешние отражают связи между объектами, не затрагивая при этом их свойств. Например, внешними являются структурные отношения между элементами некоторой системы. Внутреннее отношение выявляет свойства объектов или обусловливает зависимость свойств объектов от данного отношения.

Описание предметной области должно вестись на общедоступном естественном языке.

Для этого достаточно использовать предложения естественного языка, позволяющие именовать объекты и формулировать утверждения о том, что они обладают некоторыми свойствами, либо о том, что конкретные объекты находятся в определенных взаимоотношениях. Однако машины могут оперировать только определенной формой описаний предметной области.

При этом под описанием предметной области на формальном языке всегда предполагается соотнесение с ее описанием на естественном языке. Введение формального языка приводит к необходимости однозначного перевода описания на одном языке (естественном или формальном) в описание на другом языке и к необходимости их эквивалентной интерпретации.

Эквивалентная интерпретация достигается введением абстрактных состояний предметной области, определенных формально и служащих однозначной интерпретацией описания состояния как на естественном, так и на формальном языке.

Описания на естественном и формальном языках эквивалентны, если одно из них является результатом перевода другого и если их интерпретацией служит одно и то же абстрактное состояние.

Простая модель, удовлетворяющая указанным требованиям, отражает абстрактные состояния, как совокупность множества абстрактных объектов E, множества типов T (каждый тип T j T есть подмножество E = UT j ) и совокупности отношений R, в которой каждое отношение R j j имеет степень n j.

Интерпретация описания состояний предметной области на естественном языке I EA есть соответствие:

• фраз, однозначно именующих различные реальные объекты, различным абстрактным • фраз, обозначающих свойства объектов, типам из T ;

• фраз, обозначающих взаимоотношения конкретных объектов, кортежам отношений из Один и тот же объект с различными свойствами может принадлежать нескольким различным типам. Предложение естественного языка есть утверждение о том, что некоторые объекты обладают определенным свойством или что между конкретными объектами существуют определенные взаимоотношения.

В первом случае предложение становится фактом (предложению соответствует истинное значение), если объекты в абстрактном состоянии принадлежат типам, определенным фразами, обозначающими свойства объектов. Во втором случае предложение становится фактом, если объекты, определяемые связанными друг с другом в предложении именами, образуют кортеж соответствующего отношения. Если указанные условия не выполняются, предложению соответствует значение «ложь», и предложение фактом не является.

Абстрактное состояние является моделью описания состояния на естественном языке, если имеется интерпретация I EA, такая, что всем предложениям этого описания соответствует значение «истина», а всем предложениям, не принадлежащим описанию, значение «ложь».

Пример описания предметной области приведен ниже.

Описание на естественном языке.

«Отдел № 50 есть отдел с названием отдела ОЭВМ и номером отдела № 50. Проект ШР1 - проект, имеющий шифр Ш-Р1. Проект Ш-Р2 -проект, имеющий шифр Ш-Р2. Ресурс РАВ - ресурс, имеющий шифр Р-АВ. Отдел № 50 разрабатывает проект Ш-Р1. Проект Ш-Р потребляет ресурс Р-АВ до конечной даты 1.06.84».

Абстрактные состояния < E, T, R >, представляющие состояние рассматриваемой предметной области, а также соответствие элементов описания предметной области обозначениям объектов, типов и отношений, приведены ниже:

T1 = «быть отделом»

T2 = «быть номером отдела»

T3 = «быть названием отдела»

T4 = «быть проектом»

T5 = «быть шифром проекта»

T6 = «быть ресурсом»

T7 = «быть шифром ресурса»

R1 = «отдел имеет номер отдела»

R2 = «отдел имеет название»

R3 = «отдел разрабатывает проект»

R4 = «проект потребляет ресурс до конечной даты»

R5 = «проект имеет шифр проекта»

R6 = «ресурс имеет шифр ресурса»

Основные принципы описания состояния предметной области на некотором формальном языке следующие:

• информационное содержание раскрывается посредством описания состояния предметной области на естественном языке, позволяющем соотносить элементы описания реальным объектам;

• формальное установление факта эквивалентности описаний состояния на различных языках требует их абстрактной интерпретации в терминах некоторой эталонной • извлечение информации требует обязательного перехода от формального описания к описанию на естественном языке.

В автоматизированных системах сведения об окружающем нас мире представляются посредством определенного набора понятий. В качестве таких понятий выступают единицы информации и информационные отношения. Рассмотрим их на примере экономических данных.

Единицы информации Информационные единицы бывают элементарными и составными. Рассмотрим их на примере накладной. В качестве элементарных единиц информации выступают реквизиты логически неделимые элементы, соотносимые с определенным свойством отображаемого объекта или процесса. Форма реквизита определяет полное его наименование, тип, описание множества допустимых значений и другие характеристики.

Существует ряд типов реквизитов в зависимости от значений, которые они могут принимать. Наиболее распространенными являются числовой и текстовый реквизиты.

Числовые реквизиты характеризуют количественные свойства экономических явлений, полученные в результате подсчета натуральных единиц, измерения, взвешивания, вычисления и т. п. Значениями таких реквизитов являются числа. Примерами служат числовые реквизиты Q1,Q4.

Текстовые реквизиты отражают качественные свойства экономических явлений, дают характеристику тем обстоятельствам, при которых протекало то или иное экономическое явление или процесс и были получены те или иные числовые значения. Текстовые реквизиты называют также реквизитами-признаками, их использование позволяет однозначно трактовать тот или иной хозяйственный процесс, не допуская смыслового искажения или смещения различных процессов или явлений. В качестве текстовых реквизитов в примере выступают СКЛАД, НАИМЕНОВАНИЕ ПОЛУЧАТЕЛЯ, АДРЕС ПОЛУЧАТЕЛЯ. Над числовыми реквизитами, как правило, в процессе обработки выполняются арифметические операции, а над текстовыми - логические. Кроме текстового и числового типов, часто применяется также логический тип, который определяет, какое из двух значений имеет величина - истину или ложь.

Каждый из наблюдаемых "объектов или процессов характеризует ряд присущих ему свойств. Изолированно взятый реквизит, характеризующий одно из свойств, не может служить полной информацией о наблюдаемом объекте или процессе. Для воспроизведения некоторого сообщения об объекте, определенной информации о процессе требуется некоторая взаимосвязанная совокупность реквизитов.

Единицу информации, состоящую из совокупности других единиц, связанных между собой, называют составной единицей информации (СЕИ). Единицу информации, входящую в C = ( R1, R2,..., Rm ) составляющими являются реквизиты R1, R2,..., Rm. Составной единицей является, например, ДАТА: ДАТА = (ЧИСЛО, МЕСЯЦ, ГОД).

Хотя во многих случаях она рассматривается как один реквизит. Следует отметить, что существуют и другие реквизиты, кроме даты, которые могут быть составными. К. таким реквизитам относятся множественные реквизиты, отражающие тот факт, что отображенное свойство объекта может, иметь несколько значений при представлении объекта, процесса или явления. В качестве множественного реквизита может выступать реквизит ЗНАНИЕ ИНОСТРАННЫХ ЯЗЫКОВ в кадровой анкете. Отдельная личность может владеть несколькими иностранными языками.

Структуру приказа-накладной можно представить составными единицами информации следующим образом:

В составных единицах информации выделяют промежуточные единицы - группы.

Группа, состоящая только из реквизитов, называется простой, а группы, имеющие в своем составе другие группы, называются составными. Различают повторяющиеся и неповторяющиеся группы. Повторяющиеся группы допускают, как и множественные реквизиты, определенное количество реализаций:

простые группы C11, C12, C131, C 21 ;

составные группы C, C1, C13, C 2 ;

повторяющиеся группы C2 ;

неповторяющиеся - остальные (кроме C2 ).

Из возможных структурных образований - групп особого внимания заслуживает группа, называемая показателем.

Показатель - это составная единица информации, состоящая из одного реквизита числового типа, именуемого основанием показателя и отражающего тот или иной факт в количественной оценке, и ряда характеризующих его и связанных с ним реквизитовпризнаков текстового типа (времени, места действия, действующих лиц, предметов, продуктов труда и т. д.).

П (1 : N )( P1, P2,..., Pn, Q),где P1, P2,..., Pn - реквизиты-признаки; Q - реквизит-основание показателя.

Одной из причин выделения показателей в особую разновидность составных единиц информации является то, что показатель, по существу, служит минимальной по составу информационной совокупностью, достаточной для образования самостоятельного документа.

Этот документ может существовать изолированно.

Показатели представляются, с одной стороны, простейшими СЕИ, способными к документированию, а с другой - сложными образованиями информации, охватывающими описание многообразных качественных свойств и количественной характеристики объекта и состоящими в результате этого из целого ряда реквизитов. Например, в приказе-накладной показателем является Составную единицу информации любой сложности можно свести в конечном итоге к определенной совокупности различных показателей. Например, приказ-накладную можно представить в виде четырех показателей: цена изделия ( П ц ), количество отпущенных со склада изделий ( П КО ), количество изделий, предназначенных на отпуск ( П КН ), сумма стоимости отпущенных со склада изделий ( П С ):

Особый интерес представляют показатели со значением основания, равным 1. Такие показатели внешне выступают с составом, включающим одни признаки. При основании, равном 1, количество информации будет больше в том показателе, который содержит большее число признаков, поскольку он дает более разностороннюю характеристику данному экономическому хозяйственному процессу или явлению.

Можно ввести условие, что форма показателя с минимальным составом, включающая одно основание и один признак, содержит единичное количество информации. Это позволяет ввести логарифмическую меру и выразить количество информации, содержащейся в показателе в следующем виде:

I ( П ) = log 2 (1 + Q) log 2 (1 + q), где n - число реквизитов-признаков в показателе.

В литературе часто показатели подразделяются по единице измерения основания на абсолютные и относительные. К абсолютным отнесены показатели, основания которых получают прямым счетом, измерением, взвешиванием, алгебраическим суммированием других абсолютных показателей, различные средние абсолютные показатели. В число относительных входят показатели, значения оснований которых получены отношением двух других показателей {удельный вес, отношение двух частей и т. д.).

Информационные отношения Между различными объектами, свойствами объектов и объектами существуют всевозможные объективные отношения, определяемые предметной областью (пространственные, временные, функциональные и т. п.). При информационном отображений объектов и присущих им свойств эти отношения переносятся на отношения между составными единицами информации, с помощью которых представляются объекты и их свойства.

Для установления связи между составными единицами информации используется понятие «групповое отношение». Групповым отношением называется бинарное отношение S k Gi G j, заданное на двух множествах групп Gi и G j. Групповое отношение позволяет устанавливать связи между группами и тем самым выражать отношения между объектами.

Групповые отношения различаются прежде всего тем, как связаны между собой конкретные представители множеств групп Gi и G j в групповом отношении. Часто основные виды групповых отношений называют отношениями 1:1, 1: n, n :1 и m : n, а указанные пары чиселкоэффициентом группового отношения.

В отношении с коэффициентами группового отношения вида 1:1, 1: n, m : n группа qi называется родительской, a q j - подчиненной. В отношении n :1, наоборот, q j родительская, a qi - подчиненная.

Иерархическим называется групповое отношение, в котором каждая подчиненная группа может быть связана только с одной родительской. Отношения вида 1:1, 1: n, n : являются иерархическими.

Неиерархическое отношение, напротив, позволяет соотносить каждую подчиненную группу с произвольным числом родительских групп. Иногда групповые отношения вида 1:1, 1: n, n :1 называют функциональными. Действительно, в первом и третьем случаях S k функция, а во втором - функцией является отношение S k1.

совокупностью I qj = {q, q,..., q }, таких, что, < qi, q j > S k для любых q j I qi.Говорят, что qi - владелец реализации группового отношения, a q j I qi - члены реализации.

Графически группы и групповые отношения удобно изображать в виде диаграмм, используя следующие соглашения. На диаграммах группы изображаются прямоугольником, над левым верхним углом которого помещается имя группы. Внутри прямоугольника могут быть показаны имена реквизитов. Групповые отношения обозначаются стрелками, проведенными от родительского к подчиненному типу группы с возможным указанием коэффициента группового отношения (1:1, 1: n, n :1 и m : n ) и имени группового отношения.

Если диаграмму трактовать как ориентированный граф и группы в диаграмме отождествлять с вершиной графа, а отношения - с дугой графа, то путем в диаграмме называется такая последовательность групповых отношений (дуг), что конец каждой предыдущей дуги совпадает с началом следующей.

Модель "сущность-связь" Многоуровневые представления данных При изучении модели данных следует распознавать логические представления данных, к которым имеет отношение эта модель. Определим четыре уровня представления данных:

1. Информация, относящаяся к объектам и связям, которые существуют в нашем воображении.

2. Структура информации - организация информации, в которой объекты и связи представляются данными.

3. Структура данных, независимая от способа доступа, - структуры данных, которые не связаны со схемами поиска, индексации и др.

4. Структура данных, зависимая от способа доступа.

Рисунок 9. Анализ моделей данных с использованием нескольких уровней логических представлений Информация о сущностях и связях (уровень 1) На этом уровне мы рассматриваем сущности и связи. Сущность (entity) - это "предмет", который может быть идентифицирован некоторым способом, отличающим его от других "предметов". Конкретные человек, компания или событие являются примерами сущности. Связь (relationship) - это ассоциация, устанавливаемая между сущностями.

Например, "отец - сын" - это связь между двумя сущностями "человек". База данных предприятия содержит информацию о сущностях и связях, которые представляют интерес для этого предприятия. В базу данных предприятия не может быть занесено полное описание сущности или связи. Невозможно и не обязательно сохранять всю потенциально доступную информацию о сущностях и связях. Будем рассматривать только те сущности и связи (и информацию о них), которые должны войти в проект базы данных.

Сущность и набор сущностей Пусть E обозначает сущность, которая существует в воображении. Каждая сущность относится к некоторому отличному от других набору сущностей (entity set), таким как Служащий, Проект или Отдел. С каждым набором сущностей связывается предикат, позволяющий проверить, принадлежит ли сущность данному набору. Например, если сущность относится к набору сущностей Служащий, то мы также знаем, что эта сущность обладает свойствами, общими с другими сущностями из набора объектов Служащий. В число этих свойств входит упомянутый предикат. Пусть Ei обозначает набор сущностей. Наборы сущностей не обязаны быть непересекающимися. Например, сущность, принадлежащая набору объектов Мужчины, принадлежит также и набору сущностей Человек. В этом случае набор объектов Мужчины является подмножеством набора объектов Человек.

Связь, роль и набор связей Рассмотрим ассоциации сущностей. Набор связей (relationship set) Ri - это математическое отношение между n сущностями, каждая из которых относится к некоторому набору сущностей {[e1, e2,..., en ] : e1 E1, e2 E 2,..., en E n } и каждый кортеж сущностей [e1, e2,..., en ] является связью (relationship). В этом определении наборы не обязаны быть различными, так, например, Брак - это связь между двумя сущностями из набора сущностей Человек.

Роль (role) сущности в связи - это функция, которую сущность выполняет в данной связи. Так, в примере выше, Муж и Жена - это роли. Упорядочивание сущностей в определении связи может отсутствовать, если в связи явно указаны роли сущностей: (r1 / e1, r2 / e,..., rn / en ), где ri - это роль сущности ei в данной связи.

Атрибут, значение и набор значений Информацию об объекте или связи получают путем наблюдения или измерения и выражают множеством пар "атрибут-значение"., "3", "красный", "Петя" и "Иванов" – это значения. Значения классифицируются в различные наборы значений (value sets), такие как Цифра, Цвет, Имя и Фамилия. С каждым набором значений связывается предикат для проверки того, принадлежит ли значение этому набору. Значение из некоторого набора значений может быть эквивалентно другому значению из другого набора значений.

Например, "1" из набора значений «дюймы» эквивалентно "1" в множестве значений «футы».

Атрибут (attribute) может быть формально определен как функция, отображающая набор сущностей или набор связей в набор значений или декартово произведение наборов значений: f : Ei Ri Vi Vi1 Vi 2... Vin Рисунок 10 Атрибуты, определенные на наборе сущностей Человек На рис. 10 показаны несколько атрибутов, определенных на множестве объектов Человек. Атрибут Возраст производит отображение в набор значений Число_Лет. Атрибут может задавать отображение в декартово произведение наборов значений. Например, атрибут ФИО задает отображение во множества значений Имя и Фамилия. Несколько атрибутов могут задавать отображение одного и того же набора объектов в один и тот же набор значений (или одну и ту же группу набора значений). Например, атрибуты ФИО и Псевдоним задают отображение из множества объектов Служащие в наборы значений Имя и Фамилия.

Тем самым, атрибут и набор значений являются различными понятиями, хотя в некоторых случаях они могут иметь одно и то же имя (например, атрибут Номер_Служащего задает отображение из Служащие в набор значений Номер_Служащего). Это различие не является явным в сетевой модели и во многих существующих системах управления данными. Атрибут определяется как функция. Он отображает данный объект в одно значение (или один набор значений в случае декартова произведения наборов значений). Связи также имеют атрибуты.

Рассмотрим множество связей Исполнитель_Проекта (рис. 11). Атрибут Количество_Времени, представляющий долю времени, выделенную конкретному служащему на конкретный проект, - это атрибут, определенный на наборе связей Исполнитель_Проекта.

Он не является ни атрибутом сущности Служащий, ни атрибутом сущности Проект, так как его смысл зависит и от служащего, и от проекта. Понятие атрибута связи важно для понимания семантики данных и определения функциональных зависимостей между данными.

Рисунок 11. Атрибуты, определенные на наборе связей Исполнитель_Проекта.

Концептуальная структура информации Рассмотрим организацию информации о сущностях и связях посредством разделения информации о сущностях и информации о связях. Такое разделение полезно для идентификации функциональных зависимостей между данными.

На рис. 12 в форме таблицы приведена информация о сущностях в наборе сущностей.

Каждая строка значений относится к одной и той же сущности, а каждый столбец относится к множеству значений, которое, в свою очередь, относится к атрибуту. Порядок строк и столбцов неважен.

Рисунок 12. Информация о сущностях из набора сущностей (табличная форма) Рисунок 13. Информация о связях из набора связей (табличная форма) На рис. 13 приведена информация о связях в наборе связей. Каждая строка значений относится к связи, которая показана группой сущностей, где каждая сущность играет определенную роль и принадлежит определенному набору объектов.

На рис. 12 и 10 (а также на рис. 13 и 11) представлены различные формы одной и той же информации. Форма таблицы используется для простоты связи с реляционной моделью.

Структура информации (уровень 2) Сущности, связи и значения на уровне 1 являются концептуальными объектами, существующими в воображении. На уровне 2 рассматриваются представления концептуальных объектов. Предполагается, что существуют непосредственные представления значений.

Рисунок 14. Представление сущностей значениями (номерами служащих) На рис. 2 значения атрибута Номер_Служащего могут использоваться для идентификации сущностей в наборе сущностей Служащий, если каждый служащий имеет отдельный номер служащего. Для идентификации сущностей в наборе сущностей может понадобится более одного атрибута. Для идентификации сущностей могут использоваться несколько групп атрибутов. По существу, ключ сущности (entity key) - это группа атрибутов, такая, что отображение из набора сущностей в соответствующую группу наборов значений является взаимнооднозначным отображением. Если не удается найти такое отображение на доступных данных, или если желательна простота в идентификации объектов, можно искусственно определить атрибут и набор значений, чтобы добиться наличия взаимнооднозначного отображения. В случае существования нескольких ключей обычно выбирается семантически значимый ключ в качестве первичного ключа сущности (entity primary key - PK).

Рис. 14 получен объединением набора сущностей Служащий с набором значений Номер_Служащего с рис. 2. Обратим внимание на некоторые семантические импликации на рисунке 14. Каждое значение в множестве значений Номер_Служащего представляет объект (служащего). Атрибуты задают отображение из множества значений Номер_Служащего в другие множества значений. Атрибут Номер_Служащего задает отображение из множества значений Номер_Служащего в самого себя.

Отношения "объект/связь" Информация об объектах в наборе объектов может быть организована в форме, показанной на рис. 7. Рис. 7 аналогичен рис. 12, за исключением того, что объекты представлены значениями их первичных ключей. Вся таблица на рис. 7 представляет отношение сущностей (entity relation), а каждая строка представляет кортеж сущностей (entity tuple).

Рисунок 15.Регулярное отношение сущностей Служащий Так как связь идентифицируется вовлекаемыми в нее сущностями, первичный ключ связи (primary key of a relationship) может быть представлен основными ключами вовлеченных в связь сущностей. На рис. 8 вовлеченные сущности представлены их первичными ключами Номер_Служащего и Номер_Проекта. Имена ролей задают семантический смысл значений в соответствующих столбцах. Номер_Служащего - это первичный ключ вовлеченных в связь сущностей, а не атрибут связи. Количество_Времени это атрибут связи. Таблица на рис. 8 представляет отношение связей (relationship relation), а каждая строка значений – кортеж связей.(relationship tuple).

Рисунок 16.Регулярное отношение связей Исполнитель_Проекта.

В некоторых случаях сущности в наборе сущностей нельзя уникально идентифицировать значениями их собственных атрибутов; следовательно, для их идентификации следует использовать связи. Например, рассмотрим сущности служащихподчиненных и служащих- начальников: подчиненные идентифицируются своими именами и значениями основного ключа служащих-начальников (т.е. их связями с этими служащими).

На рис. 9 Номер_Служащего не является атрибутом объекта в наборе Подчиненный, а представляет собой первичный ключ служащих, которые имеют подчиненных. Каждая строка значений на рис. 9 - это кортеж сущностей с Номер_Служащего и ФИО в качестве первичных ключей. Вся таблица является отношением сущностей.

Теоретически, любой вид связи может использоваться для идентификации сущностей.

Для простоты мы ограничимся только одним видом связи: бинарными связями с отображением 1: n, в которых существование n сущностей на одной стороне связи зависит от существования одной сущности на другой стороне связи. Например, один служащий может иметь n ( n = 0, 1, 2,...) подчиненных, и существование подчиненных зависит от существования соответствующего служащего.

Этот метод идентификации сущностей связями с другими сущностями можно применять рекурсивно до тех пор, пока не встретятся сущности, которые могут быть идентифицированы значениями своих собственных атрибутов. Например, основной ключ департамента компании может состоять из номера департамента и основного ключа отделения, который в свою очередь состоит из номера отделения и имени компании.

Следовательно, мы имеем две формы отношений сущностей. Если связи используются для идентификации объектов, будем называть это слабым отношением сущностей (weak entity relation) (рис. 9). Если связи не используются для идентификации сущностей, будем называть это регулярным отношением сущностей (regular entity relation) (рис. 16). Если некоторые сущности в связи идентифицируются другими связями, будем называть это слабым отношением связей (weak relationship relation). Например, любые связи между сущностями Подчиненный и другими сущностями приведут к образованию слабых отношений связи, так как сущность Подчиненный идентифицируется своим именем и связью с сущностью Служащий. Проведение различия между регулярными (сущность/связь) и слабыми (сущность/связь) отношениями полезно для поддержки целостности данных.

Рисунок 17. Слабое отношение сущностей Подчиненный Диаграмма "сущность - связь" и включение семантики описания данных и манипулирование данными Системный анализ с использованием диаграммы "сущность-связь" Рассмотрим диаграмму "сущность-связь".

Рисунок 18. Простая диаграмма сущность-связь На рис. 18 с использованием диаграммного метода демонстрируются набор связей Исполнитель_Проекта и наборы связей Служащий и Проект. Каждый набор сущностей представляется прямоугольником, а каждый набор связей - ромбом. Линии, соединяющие прямоугольники, демонстрируют тот факт, что набор связей Исполнитель_Проекта определен на наборах сущностей Служащий и Проект. Указаны роли сущностей в связи.

На рис. 11 приведена более полная диаграмма некоторых наборов сущностей и наборов связей, которые могли бы представлять интерес для производственной компании.

Отдел, Служащий, Подчиненный, Проект, Руководитель и Деталь - это множества сущностей. Служащий_Отдела, Служащий_Подчиненный, Исполнитель_Проекта, Руководитель_Проекта, Поставщик_Деталей_Проекта, Детали_Проекта и Компонент множества связей. Связь Компонент показывает, какие детали (и в каком количестве) требуются для создания составных деталей.

Рассмотрим несколько важных общих характеристик связей:

1. Набор связей может быть определен на более чем двух наборах сущностей. Например, множество связей Поставщик_Деталей_Проекта определяется на трех наборах сущностей: Поставщик, Проект и Деталь.

2. Набор связей может быть определен и только на одном наборе сущностей. Например, набор связей Компонент определяется на единственном наборе объектов Деталь.

3. Может существовать несколько наборов связей, определенных на заданных наборах сущностей. Например, наборы связей Исполнитель_Проекта и Руководитель_Проекта определяются на наборах сущностей Проект и Служащий.

4. В диаграмме могут различаться отображения 1: n, m : n и 1:1. Набор связей Служащий_Отдела является отображением 1: n, т.е. в одном департаменте может работать n ( n = 0, 1, 2,...) служащих, и каждый служащий работает только на один департамент. Набор связей Исполнитель_Проекта является отображением m : n, т.е. в каждом проекте могут участвовать ноль, один и более служащих, и каждый служащий может участвовать в ноле, одном или более проектах. Можно выразить также отображение 1:1, такое, каким является набор связей Брак. Информация о допускаемом набором связей числе сущностей в каждом наборе сущностей задается с помощью указания в диаграмме "1", " m ", " n ". Реляционная модель и модель множества объектов не включают этот тип информации; в сетевой модели невозможно просто выразить отображение 1:1.

5. В диаграмме можно показать зависимость существования (existence dependency) одного типа сущностей от другого. Например, стрелка в наборе связей Служащий_Подчиненный показывает, что существование сущности в наборе сущностей Подчиненный зависит от соответствующей сущности в наборе сущностей Служащий. Другими словами, если служащий покидает компанию, его подчиненные, возможно, больше не будут представлять интерес.

Рисунок 19. Диаграмма сущность-связь для анализа информации в производственной компании Набор сущностей Подчиненный показан специальным прямоугольником. Это значит, что на уровне 2 информация о сущностях из этого набора организована как слабое отношение сущностей (с использованием первичного ключа Служащий как части первичного ключа Подчиненный).

Анализ других моделей данных и их порождение из модели "сущность - связь" Реляционная модель Реляционное представление данных и неоднозначность семантики В реляционной модели отношение (relation) R - это математическое отношение, определенное на множествах X 1, X 2,..., X n : R = {( x1, x 2,..., x n ) : x1 X 1, x 2 X 2,..., x n X n } Множества X 1, X 2,..., X n называются доменами (domains), а ( x1, x 2,..., x n ) называется кортежем (tuple). На рис. 12 показано отношение Служащий. Доменами отношения являются Номер_Служащего, Имя, Фамилия, Имя, Фамилия, Число_Лет. Порядок строк и столбцов в отношении не является существенным. Чтобы избежать неоднозначности столбцов отношения с одним и тем же доменом, имена доменов уточняются ролями (roles) (для выделения роли домена в отношении). Например, в отношении Служащий, домены Имя и Фамилия можно уточнить ролями Истинное или Псевдоним. Имя атрибута (attribute name) в реляционной модели - это имя домена и присоединенное к нему имя роли [10]. Сравнивая рис. 12 и 15, видим, что "домены" почти эквивалентны наборам значений. Хотя может показаться, что "роль" и "атрибут" в реляционной модели служат той же цели, что и "атрибут" в модели "сущность- связь", семантика этих терминов различается. "Роль" и "атрибут" в реляционной модели используются главным образом для того, чтобы различать домены с одним и тем же именем в одном и том же отношении, в то время как "атрибут" в модели "сущность-связь" - это функция, задающая отображение из набора сущностей (или связей) в наборы значений.

Рисунок 20.Отношение Служащий Рисунок 21.Отношение Служащий_Проект Использование реляционных операторов в реляционной модели может вызывать семантические неоднозначности. Например, в результате соединения отношения Служащий с отношением Служащий_Проект (рис. 21) по домену Номер_Служащего получается отношение Служащий_Проект (рис. 14). Рассмотрим соединение отношения Служащий с отношением Корабль по домену Число_Лет. Одно и то же имя домена может иметь различную семантику в различных отношениях (роль предназначена для различения доменов в данном отношении). Если не допускается, чтобы значения домена Число_Лет отношения Служащий были сравнимыми со значениями домена Число_Лет отношения Корабль, должны быть объявлены различные имена доменов.

Рисунок 22.Отношение Служащий_Проект как "соединение" отношений Служащий и Служащий_Проект Рисунок 23.Отношение Корабль В модели "сущность-связь" семантика данных более очевидна. Например, один столбец в рассмотренном примере содержит значения значения Возраст объекта Служащий, а другой столбец содержит Возраст объекта Корабль. Поскольку система баз данных содержит семантическую информацию, ей следует обладать возможностью предупреждать пользователя о потенциальных проблемах операции типа соединения.

Семантика функциональных зависимостей между данными В реляционной модели "атрибут" B отношения функционально зависим (functionally dependent) от "атрибута" A того же отношения, если каждому значению A соответствует не более, чем одно значение B. Семантика функциональных зависимостей между данными становится очевидной в модели "сущность-связь". По существу, имеется два основных типа функциональных зависимостей:

1. Функциональные зависимости, относящиеся к описанию сущностей или связей.

Поскольку атрибут определяется как функция, он отображает сущность из набора сущностей в одно значение из набора значений (см. рис. 2). На уровне 2 для представления сущностей используются значения первичного ключа. Следовательно, неключевые наборы значений функционально зависимы от наборов значений первичного ключа (например, на рис. 22 и 23 Число_Лет функционально зависим от Номер_Служащего). Поскольку отношение может иметь несколько ключей, неключевые наборы значений будут функционально зависимыми от любого ключевого набора значений. Ключевые наборы значений будут взаимно функционально зависеть друг от друга. Аналогично, в отношении связей неключевые наборы значений будут функционально зависимы от наборов значений первичного ключа (например, на рис. 16 Количество_Времени функционально зависим от Номер_Служащего и Номер_Проекта).

2. Функциональные зависимости, относящиеся к сущностям в связи. Заметим, что на рис. 19 мы указываем типы отображений (1: n, m : n, и т.д.) для наборов связей.

Например, Руководитель_Проекта является отображением 1: n. Допустим, что Номер_Проекта – это первичный ключ в отношении сущностей Проект. В отношении связей Руководитель_Проекта набор значений Номер_Служащего будет функционально зависим от набора значений Номер_Проекта (т.е. для каждого проекта имеется только один менеджер).

Проведение различия между уровнем 1 (рис. 2) и уровнем 2 (рис. 22 и 23) и разделение отношения сущностей (рис. 23) и отношения связей (рис. 16) вносит ясность в семантику функциональных зависимостей между данными.

3NF-отношения 3NF в сравнении с отношениями "сущность-связь" Из определения "отношения" следует, что любое группирование доменов можно рассматривать как отношение. Чтобы избежать нежелательных свойств в поддерживаемых отношениях, проводится процесс нормализации, в ходе которого произвольные отношения преобразуются в первую нормальную форму, затем во вторую нормальную форму и, наконец, в третью нормальную форму (3NF). Отношения сущностей и связей в модели "сущностьсвязь" похожи на 3NF-отношения, но обладают более ясной семантикой и не требуют выполнения операций преобразования.

Следующие три отношения находятся в первой нормальной форме (т.е. не включают домена, элементы которого сами являлись бы отношениями):

Служащий (Номер_Служащего.) Деталь (Номер_Детали, Описание_Детали, Количество_Имеющееся) Детали_Проекта (Номер_Детали, Номер_Проекта, Описание_Проекта, Номер_Руководителя_Проекта, Количество_Используемое) Домен Номер_Руководителя_Проекта содержит Номер_Служащего менеджера проекта. Первичные ключи подчеркнуты.

В соответствии с определенными правилами эти отношения преобразуются в третью нормальную форму:

Служащий (Номер_Служащего) Деталь (Номер_Детали, Описание_Детали, Количество_Имеющееся) Проект (Номер_Проекта, Описание_Проекта, Номер_Руководителя_Проекта) Детали_Проекта (Номер_Детали, Номер_Проекта, Количество_Используемое) Используя диаграмму "сущность-связь" с рис. 19, получим следующие отношения сущностей и связей:

Деталь (Номер_Детали, Описание_Детали, Количество_Имеющееся) Проект (Номер_Проекта, Описание_Проекта) Служащий (Номер_Служащего) Детали_Проекта (Деталь/Номер_Детали, Проект/Номер_Проекта, Количество_Используемое) Руководитель_Проекта (Проект/Номер_Проекта, Руководитель/Номер_Служащего) Указываются имена ролей сущностей в связях (такие как Руководитель). Имена отношений сущностей, ассоциированных с первичными ключами сущностей в связях, и имена наборов значений пропущены.

В приведенном примере отношения "сущность-связь" похожи на 3NF-отношения. При использовании подхода 3NF Номер_Руководителя_Проекта включается в отношение Проект, поскольку предполагается, что Номер_Руководителя_Проекта функционально зависим от Номер_Проекта. В модели "сущность-связь" Номер_Руководителя_Проекта (т.е.

Номер_Служащего менеджера проекта) включается в отношение связи Руководитель_Проекта, так как в этом случае Номер_Служащего рассматривается как первичный ключ сущности При использовании подхода 3NF изменения функциональных зависимостей данных могут приводить к тому, что некоторые отношения перестают находиться в 3NF. Например, если для одного проекта могут быть несколько менеджеров, отношение Проект больше не будет 3NF-отношением, и его нужно будет разбить на два отношения - Проект и Руководитель_Проекта. При использовании модели "сущность-связь" такие изменения не являются необходимыми. Следовательно, используя модель объект-связь можно привести данные к форме, аналогичной 3NF-отношениям, но с отчетливым семантическим смыслом.

Описанный подход декомпозиции (или преобразования) для нормализации отношений является подходом "снизу-вверх" в проектировании базы данных используется некоторая семантическая информация (функциональные зависимости данных) для преобразования отношений в 3NF-отношения. В модели "сущность-связь" принят подход "сверху-вниз", в котором используется семантическая информацию для организации данных в отношения "сущность/связь".

Сетевая модель Рисунок 24.Связь Отдел_Служащий (а) диаграмма структур данных, (б) диаграмма "сущность-связь" Рисунок 25.Связь Исполнитель_Проекта (а) диаграмма структур данных, (б) диаграмма "сущность-связь" Семантика диаграммы структур данных Один из лучших способов объяснения сетевой модели состоит в использовании диаграммы структур данных (data-structure diagram). На рис. 24 показана диаграмма структур данных. Каждый прямоугольник представляет тип записи. Стрелка представляет набор структур данных, в котором запись Отдел является записью-владельцем (owner-record), и одной записи-владельцу может соответствовать n ( n = 1,2,... ) записей-членов (member records). На рис. 24(б) приведена диаграмма "сущность-связь". Стрелка на диаграмме структур данных не всегда показывает связь между сущностями в двух наборах сущностей.

На рис. 25(а) и 25(б) показана диаграмма структур данных и диаграмма "сущность-связь", выражающие связь Исполнитель_Проекта между двумя типами сущностей - Служащий и Проект. На рис. 25(а) связь Исполнитель_Проекта становится другим типом записи, и стрелки не представяют связь между сущностями. Стрелка представляет связь 1: n между двумя типами записи (а не сущности), и из ее наличия также следует существование пути доступа из записи-владельца к записям-членам. Диаграмма структур данных - это представление организации записей; оно не является точным представлением объектов и связей.

Порождение диаграммы структур данных Сравнение диаграмм структур данных с соответствующими диаграммами "сущностьсвязь" позволяет вывести следующие правила:

• Для бинарных связей 1:n стрелка используется для представления связи (см. рис.

• Для бинарных связей m:n для представления связи создается тип "запись связи", и рисуются стрелки из типа "запись сущности" в тип "запись связи" (см. рис. 24(а)).

• Для k-арных связей (k>=3) применяется то же правило, что и в случае (2) (т.е. создание типа "запись связи").

Рисунок 26. Набор структур данных, определенных на одном типе записи Рисунок 27.Связь Брак (а) диаграмма структур данных, (б) диаграмма "сущностьсвязь" Поскольку в DBTG не разрешается определить набор структур данных на одном типе записи, для реализации таких связей необходима "запись связи" (см. рис. 27(а)).

Соответствующая диаграмма "сущность-связь "показана на рис. 27(б).

Стрелки на диаграмме структур данных не всегда представляют связи сущностей.

Даже в том случае, когда стрелка представляет связь 1:n, она показывает только однонаправленную связь (хотя имеется возможность найти запись-владельца по записичлену). В модели "сущность-связь" представляются оба направления связи (специфицируются роли обеих сущностей). Помимо семантической неоднозначности стрелок, недостатком сетевой модели является неудобство обработки изменений семантики.

Например, если связь между Отдел и Служащий из отображения 1:n превращается в отображение m:n (т.е. один служащий может принадлежать нескольким департаментам), в сетевой модели мы должны создать запись связи Отдел_Служащий. В модели "сущностьсвязь" все типы отображений обрабатываются единообразно.

Модель "сущность-связь" можно применять как средство при структурном проектировании баз данных с использованием сетевой модели. Вначале рисуется диаграмма "сущность-связь" (рис. 27). Затем она переводится в диаграмму структур данных (рис. 20).

Можно следовать дисциплине, в соответствии с которой каждая сущность или связь должны отображаться в запись (то есть, "записи связей" создаются для всех типов связей, независимо от того, являются они отображениями 1: n или m : n ). Таким образом, нужно на рис. заменить ромбы на прямоугольники и добавить концы стрелок к соответствующим линиям.

При использовании данного подхода на рис. 20 появятся еще три прямоугольника Отдел_Служащий, Служащий_Подчиненный и Руководитель_Проекта (см. рис. 21).

Рисунок 28.Диаграмма структур данных, выведенная из диаграммы "сущность-связь" с рис. Рисунок 29."Упорядоченная" диаграмма структур данных, выведенная из диаграммы "сущность-связь" с рис. Модель множества сущностей Представление множества сущностей Базовый элемент модели множества сущностей - это "сущность". Сущности имеют имена, такие как "Петр Иванов", "синий" или "22". Имена сущностей, имеющих некоторые общие свойства, собираются в множества-имен-сущностей, которые именуются именамимножеств-имен-сущностей, например, "Имя", "Цвет" и "Количество".

Сущность представляется парой "имя-множества-имен-сущностей/имя-сущности", например, Имя/ Петр Иванов, Номер_Служащего/2566 и Число_лет/20. Сущность описывается своей связью с другими сущностями. Рис. 30 иллюстрирует представление данных в модели множества сущностей. "Отдел" сущности Номер_Служащего /2566 - это сущность Номер_Отдела/405. Другими словами, "Отдел" - это роль, которую играет сущность Номер_Отдела /405 для описания сущности Номер_Служащего /2566. Аналогично, "Имя", "Псевдоним" или "Возраст" сущности Номер_Служащего /2566 - это " Имя/ Петр Иванов ", " Имя/ Александр Иванов " или "Число_Лет/20" соответственно. Описание сущности Номер_Служащего /2566 - это набор связанных сущностей и их ролей (сущности и роли обведены пунктирной линией). Пример описания сущности "Номер_Служащего /2566" представлен на рис. 31 набором триплетов имя-роли/имя-множества-имен-сущностей/имясущности. Концептуально, модель множества сущностей отличается от модели "сущностьсвязь" следующим:

1. В модели множества сущностей все трактуется как объекты. Например, "Цвет/Черный" и "Число_Лет/45" - это сущности. В модели "сущность-связь" "синий" и "36" обычно трактуются как "значения". Заметим, что обработка значений как объектов может порождать семантические проблемы. Например, на рис. 30, какова разница между " Номер_Служащего /2566", " Имя/ Петр Иванов " и " Имя/ Виктор Иванов "? Представляют ли они различные объекты?

2. В модели множества сущностей используются только бинарные связи, в то время как в модели "сущность-связь" можно использовать n-арные связи.

Рисунок 30.Представление множества объектов Рисунок 31. Описание сущностей в модели множества сущностей Информационные системы как средство автоматизации Cals-технологии Информационная поддержка жизненного цикла продукта Одним из направлений повышения эффективности промышленного сектора экономики является применение современных информационных технологий для обеспечения процессов, протекающих в ходе всего жизненного цикла продукции и ее компонентов.

Жизненный цикл (ЖЦ) продукта, как его определяет стандарт ISO 9004-1, - это совокупность процессов, выполняемых от момента выявления потребностей общества в определенной продукции до удовлетворения этих потребностей и утилизации продукта.

Все многообразие этих процессов можно представить в виде прямых и обратных связей поставщика с субпоставщиком и потребителем.

В общем случае ЖЦ необходимо рассматривать как совокупность ЖЦ конечного продукта и ЖЦ входящих в него компонентов, результатов деятельности субпоставщиков. С этой точки зрения ЖЦ представляет собой древовидную структуру.

Информационное взаимодействие субъектов, участвующих в поддержке ЖЦ, должно осуществляться в едином информационном пространстве. В основе концепции единого информационного пространства лежит использование открытых архитектур, международных стандартов и апробированных коммерческих продуктов обмена данными.

Стандартизации подлежат форматы представления данных, методы доступа к данным и их корректной интерпретации.

Первые шаги в организации единого информационного пространства были предприняты еще в 80-х годах в оборонном комплексе США. Возникла необходимость в обеспечении оперативного обмена данными между заказчиком, производителем и потребителем вооружений и военной техники (ВВТ), а также в повышении управляемости, сокращении бумажного документопотока и связанных с ним затрат.

Данная концепция изначально базировалась на понятия ЖЦ средств ВВТ и охватывала в основном фазы производства и эксплуатации. На первоначальном этапе инициатива получила обозначение CALS (Computer Aided Logistic Support - компьютерная поддержка поставок).

Доказав свою эффективность, концепция CALS начала активно применяться в промышленности, строительстве, транспорте и других отраслях экономики, расширяясь и охватывая все этапы ЖЦ продукта - от маркетинга до утилизации.

Новая концепция сохранила существующую аббревиатуру (CALS), но получила более широкую трактовку: Continuous Acquisition and Life cycle Support – непрерывная информационная поддержка жизненного цикла продукта. Таким образом, идея, возникшая в Министерстве обороны США и связанная только с поддержкой логистических систем, быстро превратилась в глобальную бизнес-стратегию перехода на безбумажную электронную технологию и повышения эффективности бизнес-процессов, выполняемых в ходе ЖЦ продукта за счет информационной интеграции и совместного использования информации на всех этапах ЖЦ. В настоящее время в мире действует более 25 национальных организаций, координирующих вопросы развития CALS-технологий, в том числе в США, Канаде, Японии, Великобритании, Германии, Швеции, Норвегии, Австралии, а также в рамках НАТО.

В отличие от интегрированной автоматизированной системы управления производством (ИАСУ), CALS-система охватывает все стадии ЖЦ.

Информационная интеграция на основе единой модели продукта Предметом CALS являются технологии совместного использования и информации (информационной интеграции) в процессах, выполняемых в ходе ЖЦ продукта. В основе CALS лежит комплекс единых информационных моделей, стандартизация способов доступа к информации и ее корректной интерпретации, обеспечение безопасности информации, а также юридические вопросы совместного использования информации (в том числе интеллектуальной собственности).

Информационная интеграция базируется на применении следующих интегрированных моделей:

• продукта;

• ЖЦ продукта и выполняемых в его ходе бизнес-процессов;

• производственной и эксплуатационной среды.

Классификация информационных моделей и их связь со стадиями ЖЦ продукта приведены в таблице.

С позиций системной архитектуры базовые информационные модели - это фундамент, на котором могут быть построены автоматизированные системы управления различного уровня. На основе одной и той же модели ЖЦ и бизнес-процессов решаются задачи анализа эффективности бизнес-процессов и обеспечения качества продукции. Интегрированная модель продукта обеспечивает обмен конструкторскими данными между проектировщиком и производителем, является источником информации для расчета потребности в материалах и создания электронных справочников по эксплуатации продукта и т. д.

Применение совместно используемых информационных моделей, являющихся единым источником информации и стандартизованных методов доступа к данным, - основа эффективной информационной кооперации всех участников ЖЦ.

Примеры задач, решаемых при помощи CALS-технологий Моделирование жизненного цикла продукта и выполняемых бизнес-процессов.

Первый шаг к повышению эффективности организационной структуры, поддерживающей одну или несколько стадий ЖЦ продукта, - моделирование и анализ ее функционирования.

Цель бизнес-анализа - выявить существующее взаимодействие между составными частями и оценить его рациональность и эффективность. Для этого с использованием CALSтехнологий разрабатываются функциональные модели, содержащие детальное описание выполняемых процессов в их взаимосвязи. Формат описания регламентирован стандартами IDEF/0 и ISO 10303 AP208. Полученная функциональная модель не только является детальным описанием выполняемых процессов, но также позволяет решать целый ряд задач, связанных с оптимизацией, оценкой и распределения затрат, оценкой функциональной производительности, загрузки и сбалансированности составных частей, т. е. вопросов анализа и реинжиниринга бизнес-процессов (Business Process Reengineering, BPR).

Проектирование и производство изделия. Совместное, кооперативное, проектирование и производство изделия может быть эффективным в случае, если оно базируется на основе единой информационной модели изделия.

Разрабатываемая на данной фазе конструкторско-технологическая информационная модель должна базироваться на использовании стандарта ISO 10303 STEP. Созданная однажды модель изделия используется многократно. В нее вносятся дополнения и изменения, она служит отправной точкой при модернизации изделия. Модель изделия в соответствии с этим стандартом включает: геометрические данные, информацию о конфигурации изделия, данные об изменениях, согласованиях и утверждениях.

Стандарт ISO 10303 построен таким образом, что помимо базовых элементов (интегрированных ресурсов) в его состав входят так называемые прикладные протоколы, определяющие конкретную структуру информационной модели для различных предметных областей (автомобилестроение, судостроение, строительство, электроника и т. д.). Все прикладные протоколы (прикладные информационные модели) базируются на стандартизованных интегрированных ресурсах. Таким образом, при создании нового прикладного протокола обеспечивается преемственность с уже существующими решениями.

Стандартный способ представления конструкторско-технологических данных позволяет решить проблему обмена информацией между различными подразделениями предприятия, а также участниками кооперации, оснащенными разнородными системами проектирования. Использование международных стандартов обеспечивает корректную интерпретацию хранимой информации, возможность оперативной передачи функций одного подрядчика другому, который, в свою очередь, может воспользоваться результатами уже проделанной работы. Это особенно важно для изделий с длительным ЖЦ, когда необходимо обеспечить преемственность информационной поддержки продукта, независимо от складывающейся рыночной или политической ситуации.

Эксплуатация изделия. Известно, что объемы разрабатываемой документации для сложного наукоемкого изделия очень велики. Поэтому традиционное бумажное документирование сложных изделий требует огромных затрат на поддержку архивов, корректировку документации, а также снижает эксплуатационную привлекательность и конкурентоспособность изделия.

Решение проблемы заключается в переводе эксплуатационной документации на изделие, поставляемой потребителю, в электронный вид. При этом комплект электронной эксплуатационной документации следует рассматривать как составную часть единой интегрированной информационной модели изделия.

Электронная документация может поставляться на электронных носителях, например компакт-дисках, или размещаться в глобальной сети Интернет.

Эксплуатационная документация может содержать информацию различных типов в соответствии со стандартами CALS: ISO 8879 (SGML), ISO 10744 (HyTime) и MIL-PRFC - для текстовой и мультимедийной информации, MIL-PRF-28000A, MIL-PRF-28002C, MIL-PRF- 28003A - для векторных и растровых графических иллюстраций.

Стандарты MIL-PRF-87268 и MIL-PRF-87269 определяют стиль, формат и технологию создания электронных справочников по изделиям. Стандартизация гарантирует применимость такой электронной документации на любых компьютерных платформах.

Важно отметить, что в электронный вид может быть преобразована эксплуатационная документация, созданная ранее без использования компьютерных систем. Для изделий, уже находящихся в эксплуатации длительный период и спроектированных традиционными методами, задача поддержки документации не менее актуальна. В качестве примера можно привести опыт проектов, выполняемых в ВМФ и ВВС США по массовому переводу миллионов страниц руководств и листов чертежей в стандартизованный электронный вид.

Полученная электронная документация размещается в специальных хранилищах на базах ВМФ и ВВС или непосредственно у производителей и доступна через компьютерные сети.

Одновременно информация может распространяться на компакт-дисках. Данные работы выполняются уже в течение ряда лет. При этом используются современные технологии сканирования, распознавания текста, векторизации чертежей и схем, создаются электронные справочники на целые изделия и отдельные системы.

Что дают CALS-технологии Во многих развитых странах CALS рассматривается как стратегия выживания в рыночной среде, позволяющая:

• расширить области деятельности предприятий (рынки сбыта) за счет кооперации с другими предприятиями, обеспечиваемой стандартизацией представления информации на разных стадиях и этапах жизненного цикла. Благодаря современным телекоммуникациям, уже не принципиально географическое положение и государственная принадлежность партнеров. Новые возможности информационного взаимодействия позволяют строить кооперацию в форме виртуальных предприятий, действующих в течение ЖЦ продукта. Становится возможной кооперация не только на уровне готовых компонентов, но и на уровне отдельных этапов и задач: в процессах проектирования, производства и эксплуатации;

• повысить эффективность бизнес-процессов, выполняемых в течение ЖЦ продукта; за счет информационной интеграции и сокращения затрат на бумажный документооборот, повторного ввода и обработки информации обеспечить преемственность результатов работы в комплексных проектах и возможность изменения состава участников без потери уже достигнутых результатов;

• повысить “прозрачность” и управляемость бизнес-процессов путем их реинжиниринга, на основе интегрированных моделей ЖЦ и выполняемых бизнеспроцессов, сократить затраты в бизнес-процессах за счет лучшей сбалансированности • повысить привлекательность и конкурентоспособность изделий, спроектированных и произведенных в интегрированной среде с использованием современных компьютерных технологий и имеющих средства информационной поддержки на этапе эксплуатации;

• обеспечить заданное качество продукции в интегрированной системе поддержки ЖЦ путем электронного документирования всех процессов и процедур.

По инициативе и при поддержке Сводного департамента экономики оборонных отраслей промышленности в сети Интернет создан информационный сервер по вопросам разработки и применения CALS-технологий в России (www.cals.ru), содержащий, помимо новостей, описаний продуктов и технологий, информацию о международных CALSстандартах (STEP, SGML, HyTime, Plib, MANDATE).

Cистемы класса MRP - CSRP В конце 60-х годов, в связи с бурным развитием вычислительной техники, ее возможности перестали быть востребуемы только отдельными наукоёмкими отраслями, компьютерные системы прочно входили в повседневную деловую жизнь. Повсюду начались активные попытки оптимальной автоматизации и информатизации бизнеса, создавались новые концепции управления и совершенствовались уже существующие. Основными целями автоматизации производственных компаний являлись: точный расчет актуальной себестоимости продукции, ее анализ, понижение затрат в процессе производства и повышение производительности в целом, благодаря эффективному планированию производственных мощностей и ресурсов. Результатом оптимизации этих параметров являлись понижение конечной цены готовых изделий и повышение общей производительности, что соответственно немедленно отражалось на конкурентноспособности и рентабельности компании. В результате поиска решений в области автоматизации производственных систем родилась парадигма планирования потребностей в материалах (MRP). По сути, MRP-методология представляет собой алгоритм оптимального управления заказами на готовую продукцию, производством и запасами сырья и материалов, реализуемый с помощью компьютерной системы. Другими словами, MRP система позволяла оптимально загружать производственные мощности, и при этом закупать именно столько материалов и сырья, сколько необходимо для выполнения текущего плана заказов и именно столько, сколько возможно обработать за соответствующий цикл производства. Тем самым планирование текущей потребности в материалах позволяло разгрузить склады как и сырья и комплектующих (сырье и комплектующие закупались ровно в том объеме, который можно обработать за один производственный цикл и поступались прямо в производственные цеха), так и склады готовой продукции (производство шло в строгом соответствии с принятым планом заказов, и продукция, относящаяся к текущему заказу, должна быть произведена ровно к сроку его исполнения (отгрузки)). Собственно методология MRP является реализацией двух известных принципов JIT (Just In Time – Вовремя заказать) и KanBan (Вовремя произвести). Разумеется, идеальная реализация концепции MRP невыполнима в реальной жизни. Например, из-за возможности срыва сроков поставок по различным причинам и последующей остановки производства в результате этого. Поэтому в жизненных реализациях MRP-систем на каждый случай предусмотрен заранее определенный страховой запас сырья и комплектующих (safety stock), объем которого определяется компетентным руководством компании.

После появления концепции MRP, казалось бы, все основные проблемы производства были решены, активно создавались и продавались компьютерные программы, реализующие ее нехитрые принципы. Однако в процессе дальнейшего анализа существующей ситуации в мировом бизнесе и ее развития, выяснилось, что всю большую составляющую себестоимости продукции занимают затраты напрямую не связанные с процессом и объемом производства.

В связи с растущей от года к году конкуренцией, конечные потребители продукции становятся все более “избалованными”, ощутимо увеличиваются затраты на рекламу и маркетинг, уменьшается жизненный цикл изделий. Всё это требует пересмотра взглядов на планирование коммерческой деятельности. Отныне нужно не “что-то производить и стараться потом продать”, а “стараться производить, то, что продается”. Таким образом, маркетинг и планирование продаж должны быть непосредственно связаны с планированием производства. Исходя из этих предпосылок, и зародилась новая концепция корпоративного планирования. Концепция MRPII.

Состав систем класса MRPII (Manufacturing Resource Planning) Очевидно, на любом производственном предприятии существует набор стандартных принципов планирования, контроля и управления функциональными элементами. Такими элементами являются производственные цеха, функциональные отделы, аппарат руководства и т.д. На основании этих принципов, попытаемся создать замкнутую логическую систему, которая позволяет отвечать на следующие тривиальные вопросы:

• Что собираемся производить?

• Что для этого нужно?

• Что имеем в данный момент?

• Что должны получить в итоге?

Эти вопросы должны иметь ясные ответы для руководящего состава любого коммерческого (производственного и непроизводственного) предприятия. Одной из основ эффективной деятельности любого предприятия является правильно поставленная система планирования. Она призвана содействовать ответам на эти вопросы.

Эта система планирования должна чётко отвечать на вопрос: "Что конкретно нужно в тот или иной момент времени в будущем?". Для этого она должна планировать потребности в материале, производственные мощности, финансовые потоки, складские помещения и т.д., принимая во внимание текущий план производства продукции (или услуг - здесь и далее) на предприятии. Такая система называется системой планирования ресурсов предприятия, или MRPII-системой (Manufacturing Resource Planning System. Окончание аббревиатуры – римская цифра "II" не несет никакого лексического смысла.) Таким образом, MRPII-система должна состоять из следующих функциональных модулей:

• Планирование развития бизнеса (Составление и корректировка бизнес-плана) • Планирование деятельности предприятия • Планирование продаж • Планирование потребностей в сырье и материалах • Планирование производственных мощностей • Планирование закупок • Выполнение плана производственных мощностей • Выполнение плана потребности в материалах • Осуществление обратной связи Схематический план работы MRPII-системы можно отобразить следующей диаграммой Модуль планирования развития бизнеса определяет миссию компании: её нишу на рынке, оценку и определение прибылей, финансовые ресурсы. Фактически, он утверждает, в условных финансовых единицах, что компания собирается произвести и продать, и оценивает, какое количество средств необходимо инвестировать в разработку и развитие продукта, чтобы выйти на планируемый уровень прибыли. Таким образом, выходным элементом этого модуля является бизнес-план.

Модуль планирования продаж оценивает (обычно в единицах готового изделия), какими должны быть объем и динамика продаж, чтобы был выполнен установленный бизнесплан. Изменения плана продаж, несомненно, влекут за собой изменения в результатах других модулей.

Модуль планирования производства утверждает план производства всех видов готовых изделий и их характеристики. Для каждого вида изделия в рамках выпускаемой линии продукции существует своя собственная программа производства. Таким образом, совокупность производственных программ для всех видов выпускаемых изделий, представляет собой производственный план предприятия в целом.

Модуль планирования потребности в материалах (или видах услуг) на основе производственной программы для каждого вида готового изделия определяет требуемое расписание закупки и/или внутреннего производства всех материалов комплектующих этого изделия, и, соответственно, их сборку.

Модуль планирования производственных мощностей преобразует план производства в конечные единицы загрузки рабочих мощностей (станков, рабочих, лабораторий и т.д.) Модуль обратной связи позволяет обсуждать и решать возникающие проблемы с поставщиками комплектующих материалов, дилерами и партнерами. Тем самым, этот модуль собственно и реализует знаменитый "принцип замкнутой петли" (Closed loop principle) в системе. Обратная связь особенно необходима при изменении отдельных планов, оказавшихся невыполнимыми и подлежащих пересмотрению.

Механизм работы MRPII-системы Составление производственного плана (Master Production Schedule) и общего плана деятельности (Production plan) Логика работы MRPII системы достаточно проста. Рассмотрим её на конкретном примере. Первым этапом является составления плана деятельности предприятия. Для этого, сначала определим производственную программу (Master Production Schedule-MPS) в виде следующего выражения: "Будем производить 30 автомобилей в неделю". Далее, при определении плана деятельности, принимаем во внимание следующие факторы:

Текущий инвентарный запас изделий на складе Определение необходимого количества поддерживаемого инвентарного запаса на складе в тот или иной момент времени в течение всего периода планирования.

Прогнозы продаж автомобилей на планируемый период Следующая таблица, представляет собой типичный план деятельности предприятия:

Далее, показан типичный бизнес-план, который, по сути, является отображением плана деятельности, только в финансовом эквиваленте.

Полный бизнес-план на производственном предприятии, разумеется, включает в себя затраты на новые разработки и развитие, а также ряд других затрат, напрямую не связанных с производством и продажами, но нам для начала достаточно рассмотреть его облегченный вариант. С точки зрения MRPII-системы, план деятельности и бизнес-план не являются независимыми, и, каждый раз, при обновлении плана деятельности, вносятся изменения и в бизнес-план. На основании главной программы производства ("Что собираемся производить?"), MRPII-система составляет инвентарный список (Bill of materials file) материалов- комплектующих("Что для этого нужно?") и, сравнивая его с инвентарными запасами имеющимися в наличие (на складе или в позициях активных заказов - "Что имеем в данный момент?"), определяет потребность в материалах ("Что должны приобрести?").

Следующий список представляет собой пример инвентарного списка комплектующих для простого автомобильного двигателя:

Инвентарный номер Наименование материалов- Кол-во...........

...........

Такой инвентарный список обычно называется списком с отступом. Это означает тот факт, что элементы списка высшего уровня (комплектующие высшего порядка) располагаются левее, чем их составляющие - комплектующие более низкого порядка. На основании инвентарных списков происходит планирование потребностей в материалах.

Планирование потребностей в материалах (MRP - Materials Requirements Planning) Модуль планирования потребностей в материалах (MRP - Materials Requirements Planning) исторически является тем самым зерном, из которого выросла концепция MRPII (Manufacturing Resources Planning, Римская цифра "II" появилась на конце ввиду аналогичности аббревиатур с MRP). Цель этого модуля - так спланировать поставку всех комплектующих, чтобы исключить простои производства и минимизировать запасы на складе. Уменьшение запасов материалов-комплектующих, кроме очевидной разгрузки складов и уменьшения затрат на хранение дает ряд неоспоримых преимуществ, главное из которых – минимизация замороженных средств, вложенных в закупку материалов, не сразу идущих на конвеер, а подолгу дожидающихся своей участи.

Входными элементами MRP-модуля являются:

• Описание состояния материалов (Inventory Status File) Этот элемент является основным входным элементом MRP-модуля. В нем должна быть отражена максимально полная информация о всех типах сырья и материалах- комплектующих, необходимых для производства конечного продукта. В этом элементе должен быть указан статус каждого материала, определяющий, имеется ли он на руках, на складе, в текущих заказах или его заказ только планируется, а также описания, его запасов, расположения, цены, возможных задержек поставок, реквизитов поставщиков.

Информация по всем вышеперечисленным позициям должна быть заложена отдельно по каждому материалу, участвующему в производственном процессе.

• Программа производства (Master Production Schedule) Этот элемент представляет собой оптимизированный график распределения времени для производства необходимой партии готовой продукции за планируемый период или диапазон периодов.

• Перечень составляющих конечного продукта (Bills of Material File) Этот элемент представляет собой список материалов и их количество, требуемое для производства конечного продукта. Таким образом, каждый конечный продукт имеет свой перечень составляющих. Кроме того, здесь содержится описание структуры конечного продукта, т.е. он содержит в себе полную информацию по последовательности его сборки. Чрезвычайно важно поддерживать точность всех записей в этом элементе и соответственно корректировать их всякий раз при внесении изменений в структуру и\или технологию производства конечного продукта.

Принцип работы MRP-модуля состоит в следущем:

1. Для каждого отрезка времени (обычно таким отрезком являются неделя или сутки) в течение всего периода планирования на основании инвентарных списков, плана производства и текущих запасов на складе создаётся полная потребность в материалах. Она представляет собой интегрированную таблицу, выражающую потребность в каждом материале, (суть элементе списка) в каждый конкретный момент времени.

2. Далее, вычисляется чистая потребность. Это делается путем вычитания из полной потребности тех материалов-комплектующих, которые имеются в текущих запасах или занесены, в качестве позиций, в активные заказы.

Другими словами, чистая потребность определяет: какое количество материалов нужно заказать (или произвести, в случае внутреннего производства комплектующих) в каждый конкретный момент времени, чтобы удовлетворить текущие потребности производственного процесса. Очевидно, что чистая потребность тоже представляет собой определенную таблицу, элементы которой рассчитываются по формуле: Чистая потребность=Полная потребность - инвентаризовано на руках – Страховой запас – Зарезервировано для других целей 3. Последний этап работы заключается в том, что чистая потребность в материалах конвертируется в соответствующий план заказов на требуемые материалы и, в случае необходимости, вносятся поправки в уже действующие планы. При этом строго учитывается время выполнения каждого заказа, другими словами MRP-система, автоматически составляя план заказов, руководствуется известным временем выполнения каждого из них (lead time).

Это время, как правило, определяется Поставщиком данного материала. Этот план заказов является руководящим документом отдела закупок.

Результатами работы MRP-модуля являются следующие основные элементы:

• План Заказов (Planned Order Schedule) Этот элемент определяет, какое количество каждого материала должно быть заказано в каждый рассматриваемый период времени в течение срока планирования. План заказов является руководством для дальнейшей работы с поставщиками и, в частности, определяет производственную программу для внутреннего производства комплектующих, при наличии такового.

• Изменения к плану заказов (Changes in planned orders) Этот элемент несёт в себе модификации к ранее спланированным заказам. Некоторые заказы могут быть отменены, изменены или задержаны, а также перенесены на другой период.

Планирование потребностей в производственных мощностях (CRP-Capacity Requirements Planning) Для того чтобы производственная программа была осуществима, необходимо, чтобы имеющиеся в наличие производственные мощности смогли обработать то количество сырья и материалов-комплектующих, которое предписывает составленный MRP модулем план заказов, и изготовить из них готовые изделия. Собственно MRP-план является основным входным элементом модуля планирования потребностей в производственных мощностях (CRP-модуля). Другим немаловажным входным элементом является технологическая схема обработки/сборки конечного готового изделия (routing plan). Эта схема является определенной таблицей, аналогичной инвентарному списку, только с точки зрения этапов обработки и их длительности, а не комплектующих и их количества. На рисунке представлена типичная технологическая схема обработки. Обычно, производственные мощности предприятия классифицируются на производственные единицы (work center).

Такой производственной единицей может быть станок, инструмент, рабочий и т.д.

Результатом работы CRP-модуля является план потребности в производственных мощностях (Capacity requirements plan). Этот план определяет, какое количество стандартных часов должна работать каждая производственная единица, чтобы обработать необходимое количество материалов.

Также очень важно заметить, что модули MRPII-системы являются четко и однозначно взаимосвязанными (Lock step principle). Это в свою очередь означает собой тот факт, что в любом случае, если потребности в материалах (MRP-план, являющийся следствием изначально составленной программы производства (MPS)) не могут быть удовлетворены ни за счет внутреннего производства, ни за счет закупок на стороне, в план производства, очевидно, должны быть внесены изменения. Однако подобные явления должны быть исключениями. Одной из основных задач является составление успешного производственного плана с самого начала.

Здесь представлен сокращенный вариант типичного плана потребности в производственных мощностях. Этот план является выходным элементом CRP-модуля.

Таким образом, заметим еще раз: если в результате работы CRP-модуля установлено, что MRP-план неосуществим, то производственная программа(MPS) должна быть пересмотрена, более того, вероятно, необходимо пересмотреть весь план деятельности.

Однако важно осознавать, что такой шаг должен быть сделан в самом крайнем случае, так как планировщик, работающий с CRP-системой должен быть компетентен и сам осознавать производственные возможности своего предприятия, понимая, что задача компьютера - лишь оптимально распределить загрузку производственных мощностей на период планирования.

Тем самым, планировщик должен стараться определить и опротестовать заведомо неосуществимый MRP- план, до отправления его в CRP-систему, или найти пути для расширения производственных мощностей до необходимого уровня.

Контроль выполнения производственного плана. Контрольные отчёты по производительности и потреблению (input/output reports) В тот момент, когда определено, что план потребностей в производственных мощностях может быть осуществлен, начинает функционировать контроль поддержания установленной производительности. Для этого в течение всего срока планирования системой регулярно создаются контрольные отчеты по производительности (Output control reports).

Пример такого отчета приведен ниже.

Из вышеприведенного контрольного отчета становится видно, что отклонение реального темпа производства от производственного плана в первую неделю составляло часов, во вторую-50 и в третью - 80 часов работы. Таким образом, суммарное отклонение достигло 150 стандартных часов.

Для адекватной работы системы необходимо определить величину допустимого отклонения от плана производства. Например, если установлено, что величина допустимого отклонения на начало третьей недели равна половине планового недельного количества часов, то для примера на рисунке 7 это отклонение будет равняться 135 часам. И, в тот момент, когда величина реального отклонения превышает 135 часов, система сигнализирует о необходимости немедленного вмешательства в работу данной производительной единицы, и принятия мер к повышению ее производительности, вплоть её выхода на плановый уровень. Такими мерами может быть привлечение дополнительных рабочих, допустимое увеличение общего времени её работы и т.д.

Кроме контрольных отчетов производительности, для каждой производительной единицы существуют контрольные отчеты потребления материалов-комплектующих. Эти отчеты существуют для быстрого определения ситуаций, когда та или иная производительная единица не развивает плановой мощности из-за недостаточного снабжения материалами.

Контрольный отчет потребления внешне абсолютно идентичен с отчетом, изображенным на рисунке 7, только вместо соотношения плановых и реальных часов работы, в нем отображается разница между реальным и плановым потреблением материалов рассматриваемой производственной единицей.

Списки операций (Dispatch lists) Еще одним необходимым документом, регулярно (как правило, ежедневно) создаваемым MRPII-системой является список операций (operation lists). Списки операций обычно формируются в начале дня и передаются (или пересылаются) мастерам соответствующих производственных цехов. В этих документах отображена последовательность проведения рабочих операций над сырьем и комплектующими материалами на каждой производственной единице и их длительность. Списки операций позволяют каждому мастеру получать актуальную информацию, и фактически делают его частью MRPII-системы. Далее изображен пример списка операций для одной из производственных единиц.

Как видно из таблицы, приведенный список определяет приоритет выполнения операций. Например, запоздавший по каким-то причинам производственный заказ от 20.05, был поставлен MRPII-системой в очередь первым. И наоборот, заказ от 26.05.99 имеет минимальный приоритет. Сразу стоит отметить, что список операций НЕ является суточным планом (это очевидно хотя бы из того, что суммарное количество часов превышает 24), а является лишь законом для мастера, определяющим последовательность и содержание производственных операций.

Обратная связь (feedback) и её роль в MRPII-системе Чрезвычайно важно обратить внимание на функции обратной связи (feedback) в MRPII- системе. Например, если Поставщики не способны поставить материалыкомплектующие в оговоренные сроки, они должны послать отчет о задержках, сразу, как только они узнают о существовании этой проблемы. Обычно, стандартная компания имеет большое количество просроченных заказов с поставщиками. Но, как правило, даты этих заказов не отражают в достаточной степени дат реальной потребности в этих материалах. На предприятиях же, управляемых системами класса MRPII, даты поставки являются максимально близкими к времени реальной потребности в поставляемых материалах.

Поэтому крайне важно заранее поставить систему в известность о возможных проблемах с заказами. В этом случае система должна сгенерировать новый план работы производственных мощностей, в соответствии с новым планом заказов. В ряде случаев, когда задержка заказов далеко не является исключением, в MRPII-системе задаётся объем минимального поддержания запасов "ненадежных" материалов на складе (safety stock).

В настоящее время, системы MRPII класса прочно входят в жизнь крупных и средних производственных организаций. Основной и эффективной чертой этих систем является возможность планировать потребности предприятия на короткие промежутки времени (недели и даже дни) и осуществлять обратную связь (например, автоматически изменять ранее построенные планы производства при сбоях поставок или поломке оборудования) внося в систему данные о проблемах в реальном времени.

Алгоритм работы MRPII-системы нацелен на внутреннее моделирование всей области деятельности предприятия. Его основная цель - учитывать и с помощью компьютера анализировать все внутрекоммерческие и внутрепроизводственные события: все те, что происходят в данный момент и все те, что запланированы на будущее. Как только в производстве допущен брак, как только изменена программа производства, как только в производстве утверждены новые технологические требования, MRPII-система мгновенно реагирует на произошедшее, указывает на проблемы, которые могут быть результатом этого и определяет, какие изменения надо внести в производственный план, чтобы избежать этих проблем или свести их к минимуму. Разумеется, далеко не всегда реально полностью устранить последствия того или иного сбоя в производственном процессе, однако MRPIIсистема информирует о них за максимально длительный промежуток времени, до момента их возникновения.

Таким образом, предвидя возможные проблемы заранее, и создавая руководству предприятия условия для предварительного их анализа, MRPII-система является надежным средством прогнозирования и оценки последствий внесения тех или иных изменений в производственный цикл.

Любая MRPII-система обладает определенным инструментарием для проведения планирования. Нижеперечисленные системные методологии - являются фундаментальными рычагами управления любой MRPII-системы:

• Методология расчёта и пересчета MRP и CRP планов.

• Принцип хранения данных о внутрипроизводственных и внутрекоммерческих событиях, которые необходимы для планирования.

• Методология описания рабочих и нерабочих дней для планирования ресурсов.

• Установление горизонта планирования (planning horizon) Эти методологии и принципы не являются универсальными и определяются исходя из постановки конкретной задачи, применительно к конкретному коммерческому предприятию.

Эволюция стандартов планирования. От MRPII к ERP и CSRP.

Стандарты корпоративного планирования, как и любые стандарты со временем проходят через процесс эволюции. С годами в мире меняются принципы управления бизнесом и, соответственно, изменяются подходы к корпоративному планированию. В последнее время гиганты мировой индустрии распространили по всему миру сеть удаленных производственных и непроизводственных объектов управления, значительно усложнилась организационная структура самих крупных компаний и холдингов. Это в свою очередь повлекло за собой увеличение управленческих издержек и затрат на поддержание сложных и запутанных логистических структур поставок продукции. Возникла необходимость искать методики, позволяющие оптимизировать решение и этих задач. В середине 90-х был введен в обращение термин ERP-системы. ERP-методология до настоящего времени должным образом не систематизирована, и представляет собой надстройку над MRPII, нацеленную на оптимизацию работы с удаленными объектами управления. В настоящее время, под широко используемым термином “ERP-система”, как правило подразумевается MRPII-система, с расширенными возможностями работы с сетью филиалов и зависимых компаний, расположенных по всему свету.

Для оптимизации управления логистическими цепочками была создана концепция SCM (Supply Chain Management), которую поддерживает большинство систем класса MRPII.

SCM, положенная, как компонент общей бизнес стратегии компании, позволяет существенно снизить транспортные и операционные расходы, путем оптимального структурирования логистических схем поставок.

Одной из последних тенденций в бизнес-планировании, стало обращение усиленного внимания на качество обслуживания конечных потребителей продукции. Для того чтобы процветать, производители должны разрабатывать новые технологии и бизнес-процессы, которые позволяли бы им удовлетворять индивидуальные покупательские нужды и ожидания, отвечать на эти нужды товарами и услугами, которые представляют уникальную ценность для каждого покупателя. Производители должны совершить частичное изменение в стратегии и интегрировать покупателя в центр процесса планирования деятельности организации. Интеграция покупателя с ключевыми бизнес-процессами организации изменяет ее стратегию и реализацию этой стратегии, требует новую модель управления деятельностью: планирование ресурсов, синхронизированное с покупателем. Так появилась концепция CSRP (Customer Synchronized Resource Planning). Используя принцип CSRP, дистрибьютер продукции способен записать специфические требования к продукту, зафиксировать цену и автоматически послать эту информацию в головную организацию, где информация о требованиях к продукту динамически превращается в детальные инструкции по производству и планированию. Создается список материалов и комплектующих для производства, автоматически определяются производственные маршруты, материалы планируются и заказываются и, наконец, создается рабочий заказ. Критичная для покупателя информация динамически интегрируется в основную деятельность предприятия. После этого информация о критичных предпочтениях покупателя сохраняется в центральной базе данных о потребителях, которую могут использовать подразделения обслуживания покупателей, технического обслуживания, исследований, планирования производства и другие. Таким образом, деятельность предприятия синхронизируется с потребностями покупателей.

Покупатель использует браузер Интернет для доступа к Web-серверу производителя чтобы ввести заказ - стандартный или видоизмененный - в любое время дня или ночи.

Покупатель может изменить предыдущие заказы, проверить состояние еще не выполненных заказов или запросить новые возможности. Потому что такое взаимодействие интегрировано в основные бизнес-системы предприятия, деятельность по планированию, производству и/или обслуживанию покупателей может автоматически изменяться действиями покупателя.

И деятельность предприятия синхронизируется с покупателем.

Открытые технологии делают оба эти сценария и методологию CSRP реальностью.

Как показано на рисунке для CSRP требуется использование открытых технологий, которые могут интегрировать стратегические приложения подразделений в масштабируемые, защищенные приложения масштаба предприятия. Успешное внедрение CSRP возможно только при использовании открытых технологий. Требуется переход от закрытых систем, включая системы ERP.

Организация имеет оптимизированную деятельность, интегрировала покупателя и внедрила архитектуру открытых технологий. Подразделения, ориентированные на покупателя, интегрированы в сердце системы планирования бизнесом.

Внедрение CSRP позволяет ответить на вопросы:

• Определить наиболее многообещающие и прибыльные рынки для компании.

• Установить какие рынки и товары наиболее прибыльны.

• Предсказать какие рынки будут наиболее прибыльными в течение одного года. В течение шести месяцев.

• Планировать и работать в направлении к более прибыльным рынкам.

• Гарантировать своевременную поставку наиболее ценным покупателям. Всем покупателям.

• Точно предсказать время поставки для уникальных заказов.

• Удовлетворить запросы покупателя в течение 24 часов. В течение 8 часов. В течение • С прибылью видоизменять продукты и услуги.