manufacturing cap 2

7/31/2019 Manufacturing Cap 2

1/49

Servicii nfa b ric a ie 1. Fundamentare teoretic . Modelarea i in te g ra rea

organiza ional , a resurselor i informa iei p e n tru

servicii n fa

b rica

ie

1.1. Cerin e actuale privind serviciile n ntreprinderi cu profil defab ricaie

n economia de astazi, extrem de globalizata, cererea de produse de inalta calitate,realizate la preturi mici si in intervale de timp foarte scurte a determinat o serie de industriisa reconsidere procesele de proiectare si realizare a produselor, precum si noi strategii degestiune a productiei. Recent, datorita progreselor din tehnologia informatiei (IT), auaparut noi paradigme de fabricatie precum Computer Integrated Manufacturing (CIM), JustIn Time (JIT), lean manufacturing, concurent engineering sau extended enterprise.

Tendinte tehnice in IT:- Microelectronica (procesoare PC),- Arhitectura calculatoarelor (procesare paralela),- Retele de celculatoare cu capacitati mari de transmitere a informatiei,- Ingineria software (conceperea si implementarea de module software complexe,

reutilizabile, fara erori si riguros testate),- Tehnologia bazelor de date,- Sisteme bazate pe cunostinte si inteligenta artificiala,- Medii de lucru multimedia si multimodale,- Sisteme de operare cu arhitecturi deschise.

In permanenta schimbare, domeniul fabricatie trece de la o economie orientata pe scop, lao economie de scara larga, bazata pe conceptul de personalizare. Pentru multe companii

continuarea afacerii inseamna respectarea cerintelor clientilor, reducerea timpului delivrare pe piata a produselor si fabricarea de produse calitative la preturi mici. Acestecaracteristici sunt sintetizate de tripleta calitate, cost si intarziere (Fig.1.1.1).

Fig.1.1.1 Paradigma calitate-cost-intarziereAceasta situatie poate fi mai bine caracterizata de urmatoarele tendinte:

- Globalizare, ceea ce se refera la faptul ca intreprinderile opereaza pe piete la nivelglobal,

- Satisfacerea clientului, ceea ce se refera la faptul ca produsele trebuiescpersonalizate conform cerintelor clientilor si livrate conform datelor impuse,


2/49

- Paralelizare executarea simultana a mai multor sarcini pentru a reduce timpul deproiectare, fabricare si livrare,

- Agilitate / integrare inter-organizationala o intreprindere poate sa isisubcontracteze o serie de activitati trebuind apoi sa se interconecteze la nivelinformatic cu companiile partenere,

Gestiune totala a calitatii calitatea produsului este responsabilitatea tuturor participantilorla lantul de aprovizionare.

1.1.1.Impactul pietei si noile cerinte pentru conducerea afacerilo rPrin natura lor, intreprinderile sunt sisteme dinamice si complexe care activeaza in maimulte domenii (Fig.1.1.2): proces, productie si afacere. O intreprindere poate fi inteleasaca o serie de servicii concurente executate cu resursele proprii, conform unor obiectivecomune si care sunt supuse unor constrangeri atat interne cat si externe. IntroducereaCIM si folosirea unor tehnici IT moderne au generat urmatoarele:

- Cresterea flexibilitatii organizationale, operationale, la nivel de produs si la nivel defabricatie,

- Reingineria proceselor de lucru si de afacere,- Gestiunea, integrarea si coordonarea proceselor,- Intreprinderea virtuala,- Documente electronice / schimbul de informatie,- Sisteme mostenite,- Fabricatie cu cat mai putine deseuri si reciclare.

Fig.1.1.2 Domenii tipice de activitate ale unei intreprinderi

1.1.2.Necesitatea integrarii in trep rind er ii Tendintele curente in gestiunea afacerilor sunt in favoarea gestiunii organizationale sioperationale in cadrul unei intreprinderi pentru a face fata unei competitii globale si acerintelor de piata variabile. Aditional, complexitatea noilor produse cere o gestiune maibuna proceselor de lucru complexe in proiecte care au o puternica latura colaborativa.Astfel, probleme de integrare apar din urmatoarele perspective:

- Integrarea pietelor: noi zone de comert liber sunt infiintate pe intreg mapamondulceea ce forteaza intreprinderile sa se adapteze la regulie acestora de consum siservice,

- Integrarea compartimentelor de dezvoltare si fabricatie: integrarea pietelor dedesfacere va determina realizarea de colaborari intre intreprinderi in vederea unorproiecte comune (ex.: aeronavele AIRBUS). Acest lucru are consecinte la nivelurileschimbului de date tehnice si de productie (flux informational), gestiunea proiectului(flux control) cat si la nivelul de logistica a distributiei (flux material),


3/49

- Integrarea intre furnizori si fabricanti: pentru a reduce decalajul temporal intrelansarea cererii si satisfacerea acesteia, cat si a riscurilor aferente lansarii de noiproduse, fabricantii si furnizorii trebuie sa isi integreze (interconecteze) sisincronizeze procesele,

- Integrarea proiectarii si a fabricatiei: pentru a reduce timpul de aparitie pe piata aproduselor si pentru a minimiza erorile de proiectare, practici de inginerieconcurenta trebuiesc adoptate pentru a solidifica integrarea proiectarii, a fabricatiei

si a conostintelor,- Integrarea componentelor hardware si software: sisteme cu arhitectura deschisasunt necesare pentru a oferi interoperabilitate diferitelor solutii hardware si softwarefolosite in fabricatie.

Conditiile esentiale necesare integrarii se bazeaza pe circulatia libera si controlata ainformatiilor si cunostintelor si pe coordonarea actiunilor. Integrarea este o modalitate de adesfinta barierele organizationale care au rezultat din principiile de gestionare ierarhica.Astfel, integrarea consta in punerea la un loc a tuturor componentelor intreprinderii astfelincat acestea sa formeze un tot unitar. Acest concept variaza de la lipsa integrarii,integrare slaba pana la integrare totala. Daca in cazul integrarii slabe sistemelecomponente sunt doar interconectate, acestea putand schimba date si informatii faragarantia ca acestea sunt intelese, in cazul integrarii totale avem urmatoarele caracteristici:

- Specificatiile fiecarui sistem sunt cunoscute doar de acesta,- Sistemele componente contribuie la realizarea unui scop comun,- Sistemele componente au aceleasi definitii ale fiecarui concept/informatie

schimbata.In practica o modalitate buna de a realiza o integrare totala ar fi achizitia de echipamentede la un singur vanzator.O intreprindere integrata (slab sau total) isi coordoneaza deciziile strategice, tactice sioperationale prin implementarea unui flux informational precis si in timp real, cat si prinrealizarea unei structuri organizationale care sa permita folosirea acestor informatii intr-omaniera optima pentru controlul resurselor. Astfel, pornind de la structura tipica a unei

intreprinderi (Fig.1.1.2) rezulta doua tipuri clasice de integrare (Fig.1.1.3):- Integrarea orizontala, care leaga furnizorii de producatori si apoi de consumatori,aici intalnindu-se concepte precum gestiune JIT; acest tip de integrare punanaaccent mai mare pe fluxul de materiale,

- Integrare verticala, acest concept pune accent in special pe integrarea intre diferiteniveluri ale intreprinderii (ex.: luarea unei decizii, transmiterea ei catre resurse siapoi reactia constand in citirea starii resurselor).

Fig.1.1.3 Integrarea orizontala (furnizor-consumator) si integrarea orizontala (afacere-atelier)


4/49

Echipamentul A

Echipamentul B

Echipamentul X

Controlullogistic al

manufacturilorinterne

Controlulinventarulu

i intern

Sistemul de control alasocierilor

Banca

Furnizori

Din perspectiva CIM integrarea pune accent in general pe ceea ce se desfasoara in cadrulunei singure intreprinderi. Cu toate acestea din Fig.1.1.2 se poate observa ca integrareaorizontala presupune diferiti agenti: furnizori, intreprindere si clienti. Astfel, rezulta o nouamodalitate de a realiza intregrarea in functie de entitatile care iau parte la procesulrespectiv:

- Integrare intra-intreprindere, care se bazeaza pe interoperabilitatea serviciilorsituate pe niveluri diferite in cadrul aceleiasi intreprinderi,

- Integrare inter-interprindere, care se bazeaza pe alinierea proceselor de lucru siinteroperabilitatea serviciilor intre intreprinderi partenere in vederea optimizarii unorcriterii (ex.: timpul in care un produs este lansat pe piata).

Relativ la gradul de interoperabilitate al serviciilor, integrarea totala este legata de cadrulintra-intreprindere pe cand interoperabilitatea slaba se regaseste mai des in cadrul inter-intreprindere (Fig.1.1.4).

Nivelul de integrareintern intreprinderilor

Sistemul de control alasocierilor

Banca

Nivelul de integrare Controlul

Interactiunea

interioara aintreprinderilor

Controlul

Furnizori

extern intreprinderilor logistic al manufacturilor

interne

MRP inventarului intern

Sistemele de controllocale

Echipamentul A

Echipamentul B

Echipamentul X

Intreprinderea 1 Intreprinderea2 Fig.1.1.4 Integrarea iner-intreprindere si integrarea intra-intreprindere

Din punct de vedere istoric, in domeniul fabricatiei, integrarea a evoluat in felul urmator(Fig.1.1.5):

1. Integrarea fizica a sistemelor in vederea comunicarii fizice a informatiei,2. Integrarea aplicatiilor merge un pas mai departe facand posibil schimbul de

informatii la nivel de aplicatii de control intr-un mediu heterogen,3. Integrarea afacerii este un concept nou in care nivelul fizic (cu tot cu partea control)

este puternic legat de nivelul afacere, existand posibilitatea de a transmite si citiinformatii.


5/49

Integrarea

CIMINTEGRAREA

BUSINESS

Controlul business* bazat pe suportul decizional

* Monitorizarea proceselorbusiness automate* Crearea si

simularea proceselor

INTEGRAREAAPLICATIEIAplicatii portabile*Procese distribuite

*Servicii comune/ Mediul de executie

* Resurse de date comune INTEGRAREA

SISTEMELOR FIZICEComunicarea sistemelor interne/ * Configurarea si managementul retelelor

Reguli de schimbare a datelor * Si conventii

Interconectarea * sistemelor fizice Evolutia CIM

1970 1980 1990 2000

Fig.1.1.5 Evolutia conceptului de integrare a intreprinderii

1.1.3.Modelarea proceselor si a serviciilor pentru integrare la n ivelde in trep rind ere

Pentru a integra procesele si serviciile din cadrul unei intreprinderi acestea trebuiescmodelate. Daca in anii `80 integrarea era perceputa ca un aspect asociat bazelor de date,in prezent integrarea se refera la alinierea proceselor de lucru. In plus fata de procesele delucru, trebuiesc definite si formalizate obiectele si referintele folosite, procesele, informatiaaccesata si generata precum si resursele folosite. Astfel, daca un agent A care isiurmeaza procesul de lucru vrea sa interactioneze sub forma unui dialog cu un agent Bcare si el isi urmeaza procesul propriu de lucru, este nevoie de doua componentefundamentale (Fig.1.1.6):

- o infrastructura pentru a sustine comunicatia,- un model (al intreprinderii) pentru ca atunci cand A se refera la conceptul C, B sa

aiba aceeasi imagine a conceptului C ca si A, sau mai concis, A si B trebuie sa aibaaceeasi informatie despre conceptul C.


6/49

Modelarea Cadrului

Modelulintreprinderii

(Unificarea Sematinca)Concepte Concepte

Sistemul A Fluxul Fizic

Sistemul B

Legatura de informatie

Infrastructura integrata (IIS)

Fig.1.1.6 Principu de integrare a intreprinderilor bazat pe existenta unui modelAcest model al intreprinderii este folosit ca un mecanism de unificare semantica invederea partajarii informatiilor. In practica definitia unui concept semantic se face prinstabilirea unei ontologii (folosirea unui format de reprezentare a informatiei neutru).La un nivel mai generic, modelul asociat unei intreprinderi (fie ca descrie procese de lucru,obiecte, sau pur si simplu procese cu serviciile asociate) are ca scop o intelegere maibuna precum si uniformizarea reprezentarii intreprinderii, ajutor in proiectarea de noicomponente si controlul si monitorizarea operatiilor. In acest sens, motivatiile principale inmodelarea intreprinderii sunt:

- Gestiunea compelxitatii crescande a sistemelor tinta,- Gestiunea mai buna a tuturor tipurilor de procese,- Capitalizarea cunostintelor si a modalitatilor de realizare a proceselor,- Reproiectare proceselor de lucru,- Integrarea propriuzisa a intreprinderii.

In concluzie, integrarea intreprinderii are ca scop:- Realizarea comunicatiei intre diferite entitati functionale,- Realizarea interconexiunii aplicatiilor existente,- Facilitarea coordonarii entitatilor functionale astfel incat multitudinea acestora sa

poata contribui deopotriva la atingerea obiectivelor intreprinderii.

1.2. Modelarea aspectelor in fo rm ation aleScopul acestui capitol este de a prezenta metodele moderne de modelare a dateloriaspectele legate de informarea unei ntreprinderi dintr-o perspectiv CIM. Principiile de

baz de modelare a informa iilor sunt mai nti explicate. Apoi, abordarea rela ie-entitateeste discutata i ilustrata cu metoda IDEF1x. Aceasta este completata de o discu iedespre un model entitate-rela ie extins spre a surprinde mai mult de semantica dateloriinformaiilor, care este la rndul su ilustrat de limbajul EXPRESSi metodologia M *.Apoi, modelul rela ional i limbajul SQL sunt prezentate, precumi o modelare orientatpe obiecte, inainte de a discuta abordarea CIMOSA pentru modelarea informationala.

1.2.1.Scopul si Domeniul de Ap lic areScopul modelrii informaiilor este de a oferi o reprezentare a sistemului de informare aunei ntreprinderi la niveluri diferite de modelare.


7/49

Defini ia 5.1. Un sistem de informaii este format din toate datelei informaiile utilizate / stocate / prelucrate pentru nevoile utilizatorilori aplica iilor unei ntreprinderi.Sistemul de informare al unei intreprinderi inmagazineaza faptei cunot ine despreobiectele ntreprinderii, utilizarea lori evolu ia, leg turile lor,i constrngerile acestora.Scopul sistemului de informaii este de a gestiona datele ntreprinderiii informaii pentru asprijini activit ile de deciziei sistemele fizice ale ntreprinderii.Informa ia este baza pentru comunicare. Aceasta este realizata de agregarea de date

pentru a descrie un aspect a lumii reale. Un datum este un atom de informatie. Acestaeste format din dou lucruri: un fapt (adic o valoare) i un sens. Sensul depinde decontextul n care este folosit. De exemplu, propozi ia "John Smith este de 1.70 m n l ime"este o bucat de informaie. 1.70 m este un datum care da o nlime n metri. 1.70 esteun fapt.Informatiile unei companii variaz de la o scurt not pe o bucat de hrtie sau o valoarede cod de bare, pana la fiiere de calculator sofisticate, cum ar fi bazele de date con innddate despre geometrii, sau documente structurate cum ar fi defini iile de produse, ghiduride utilizare de produse, brou ri comerciale,i chiar con inutul unei casete video care aratun produs n uz. Cantitatea de date produse, prelucrate, depozitate de zi cu zi, n oricecompanie de produc ie mare este enorma.Informa iile care curg printr-o societate ofer o reprezentare a datelor companiei,cunotin elor, i knowhow-ului. Dei este aproape imposibil s modelam precis fluxul deinformaii n globalitatea sa, acest lucru este fundamental pentru a le controla. Datoritpresiunii ridicate a pie ei pentru a scurta timpul de-a-x (proiecta, fabrica, sau de pia ), nzilele noastre este vital pentru orice companie sa exploateze n timp util datele i sagestioneze informaiile i schimbul referitoare la toate fazele de dezvoltare de produs.Fiecare entitate func ional a ntreprinderii trebuies obin informaiile adecvate lamomentul potrivit pentru a efectua eficienti productiv functiile sale. Rolul sistemelorinformaion ale, i n special computerizate - omologul lor sub form de baze de date, afost recunoscut i subliniat nc de la nceputul zilelor CIM de ctre toate marile companii.Intreprinderile din industria prelucrtoare sunt n principal responsabile cu proiectareaiingineria de noi produsei componentele lor. Pentru a sprijini opera iunile, n majoritatea

ntreprinderilor din industria prelucrtoare moderna aceste sisteme de informarei bazede date asociate sunt de obicei folosite de zi cu zi: Inginerie si design asistate de calculator (CAED):

o Aceasta se refer la informaii referitoare la proiectarea produseloriinginerie. Aceasta include specificaii de produs, revizii, facturile-de-materiale(BOM), etc

Proces de planificare asistat de calculator (CAPP): Aceasta se refer laprocesele de fabricaie date, cum ar fi planuri de proces, taiere de date metal, sculede date, cu comand numeric (NC)i programe de robot, etc

Manufacturing Resource Planning (MRP II): Aceasta se refer la informaii folosite pentru a controla i a planifica producia. Aceasta include date de inventarde control, de cump rare i c onturi depltit, furnizori de date, programe de master,programele de producie, centre de munc, capacitile de resurse, de fabrica iecomenzi, etc

Shop-Floor Control (SFC): Aceasta pst reaz informaii despre opera iuni uzuale,cum ar fi rutari, statutul de resurse, starea comenzii, etc

Vanzari:Acest sistem se ocup de informaii despre comenzile clientului,previziunile de vnz ri, de date cu furnizorul, sau date despre clien i.

Personalul: Acest sistem pst reaz informaii despre personal, cum ar fi adresa,salariul, prezen, etc i este folosit pentru a stabili salariile.

Alte baze de date administrative sunt de asemenea folosite pentru a stoca date comercialei financiare.


8/49

O recent tendin modern n ntreprinderi este de a utiliza informaiile avansate detehnologie pentru a reprezentai stoca proiectare, inginerie,i date comerciale despreproduse. Folosind astfel de sisteme, calitatea de informaii pot fi caracterizate n funcie depatru criterii esen iale:

Precizie: Aceast dimensiune garanteaz c datele cu adevrat de calitate iprecizie reprezint realitatea modelata la fiecare moment.

Uzura morala: Aceast dimensiune a calitii calific rata la care datele devin

vechi. Relevan a: Aceast dimensiune se refer la capacitatea de calitate pentru unutilizator sau o aplica ie pentru a ob ine datele relevante numai lui .

Semanti c: Aceast dimensiune de calitate este esen iala. Datele pot avea maimulte sensuri n func ie de utilizarea lor. Modul n care acestea sunt structurateistocate trebuie s in cont de interpretri diferite utilizate de aplicaii.

Fig.1.2.1 Sisteme informationale de productie

1.2.2.Principii de baza in modelarea informatiilor

i. O viziune asupra modelarii in fo rm atiilo r Se presupune de obicei n analiza sistemului de tehnologia informaiei i baze de date calumea real este format din entiti (persoane de exemplu, lucruri, fapte, evenimente, ...),legate prin rela ii (de exemplu, aceasta masina apartine acelei persoane),i sunt descrise


9/49

prin atribute, n cazul n care atributele sunt definite ca datei sunt supuse unorconstrngeri.

Atribute, entit i, i rela ii Defini ia 5.2. O entitate este un lucru care exist i se distinge.O entitate poate reprezenta lucrurile vii (de exemplu, persoane, animale, sau plante),obiecte materiale (de exemplu, mese, scaune, masini, masini, sau calculatoare),i chiarlucruri imateriale (de exemplu, idei , emotii, sentimente, sau concepte). Faptul importanteste c fiecare entitate poate fi considerat ca fiind distinct de alte entiti. De exemplu,dac lum n considerare un sac de cuie, fiecare unghie este o entitate dac avem omodalitate de a distinge una de celelalte.Definition 5.3. O relaie este o asociere ntre dou sau mai multe entit i. De exemplu,dac spunem c "entitate persoan John Smith este casatorit cu persoana entitate MaryWilliams"i "John Smith are dou ma ini: un Renault Lagunai un Volkswagen Golf",acestea sunt dou propozi ii care definesc relaiile ntre entit i John Smith i MaryWilliams pe de o partei entitate John Smith si masinile pe de alt parte.Entit ile i relaiile sunt descrise prin atributele lor.Defini ia 5.4. Un atribut este o proprietate descriptiva a uneientiti sau rela ie, careasociaza o valoare dintr-un domeniu de valori pentru atribut cu entitatea sau relaia.Valoare domenii tipice pentru atribute sunt siruri de caractere i numere (numere ntregi ireali), dar, de asemenea, datele, ori, sume de bani.De exemplu, n propoziia "John Smith cstorit cu Mary Williams la 12 iulie 1994 n Paul'sCathedral St, Londra", la data de nunta (12 iulie 1994)i locul de nunta (Paul's CathedralSt, Londra) sunt dou atribute ale rela iei csto rit ntre entit ile doua persoaneidentificate de ctre atributele numele lor (John Smithi Mary Williams).Defini ie 5.5. Un grup cu toate entitile similare (rela ii similare), formeaz un set entitate(un set de rela ie) definit prin tipurile de entitati (tipul de relatie), caracterizat prin set deatribute.Patru tipuri de baz de relaii ntre dou tipuri entitate: unu-la-unu (1:1), unu-la-mai-mul i(1: n), multe-la-unu (m: 1),i multe-la-multe (m:n). Ele descriu func ionalitatea rela iei.

Constrngerile de in teg ritateAtributele sunt supuse unor reguli de integritate. Constrngerile de integritate sunt expresiilogice care constrng valorile posibile luate de atribute.Definitie 5.6. O constrngere de integritate este un predicat (care poate fi definit ca oordine logica) utilizat pentru a garanta validitatea, corectitudinea, sau plauzibilitatea devalori a unui atribut, sau de coeren a acestor valori cu valori de alte atribute.Trei tipuri de baz de constrngeri de integritate pot fi difereniate:

Constrngeri de interval Constrngeri de unicitate Constrngeri de not null

Cnstrngerile de interval restrng setul de valori posibile ale unui atribut la un subset dedefini ie din domeniul su. Exemplele 1i 2 sunt exemple de constrngeri de interval.Exemplul 1: Pentru a se asigura c orice vrst este un ntreg pozitiv mai mic dect 125,presupunnd c vrsta este un atribut al persoanei entitate definit ca un ntreg, putemscrie:0 < varsta_personaj < 125O constrngere de unicitate specific faptul c atributul trebuies aib doar o singurvaloare i c aceast valoare poate fi luat numai de acest atribut. De exemplu, pentru aexprima faptul c orice persoan are un unic numr de securitate social SSnumber,putem scrie:UNIQUE SSnumber


10/49

O constrngere not null specific faptul c atributul trebuie s aib o valoare, adicvaloarea sa trebuie s fie ntotdeauna definita. De exemplu, pentru a exprima faptulc ovaloare este necesar pentru PHONE_NUMBER atribut, putem scrie:NOT NULL PHONE_NUMBER

ii. Baze de Date i Sisteme de Gestiune a Bazelor de DateDefini ia 5.8. O baz de date (DB) este o colecie mare de date (eventual distribuite)partajate opera ionale stocate n scopul utilizarii deaplicaii de business diferite iutilizatori.Utilizatorii pot fi n baza de date operatori-line n timp ce cererile sunt pachete comercialesau programe speciale de calculator scris in programare convenionale limbi (Pascal,Fortran, Cobol, C,i ca). De obicei, bazele de date sunt stocate pe dispozitivele destocare n mas , deoarece dimensiunea lor poate varia de la ctiva kbytes pn la ctivaGb.Baza de date conine datele reale stocate ntr-o form fizic , care este dependent dedispozitive de stocare fizice i sistemele informatice utilizate. Din punct de vedereutilizator, baza de date este organizat ca o colecie de structuri de date (nregistrri,tabele relationale, sau obiecte), definita printr-o schem conceptual . n tehnologia bazelorde date, este important s

se fa

cdistin

cie ntre schema bazei de date (numit

si

definirea descrierea bazei de date), modelul de date (formalismul de reprezentare folosit),si baza de date n sine (numit extinderea schemei bazei de date).Defini ia 5.9. O schem conceptual este o descriere canonica a structurii bazei de dateexprimata printr-un model de date sau limbaj formal. Este independent de timp.Baza de date n sine este o instan iere a schemei conceptuale populate cu date reale la unmoment dat. Este dependenta de sistem i este definit de o schem intern. Schemainterna define te datele-structurile fizice folosite pentru a stoca date n baza de date.Definitia 5.10. Un model de date este un set de concepte care pot fi folosite pentru adescrie structura i opera iunile pe datele unei baze de date. Exemple de modele de datesunt modelul de date ierarhic, modelul re ea de date, modelul de date relaional, saumodelele de date orientate-obiect (Data, 1989; Gardarini Valduriez, 1989; Uliman, 1982).

Schema conceptuala ofer o vedere unitar a structurii bazei de date in ansamblul ei, lanivel conceptual, adic un nivel de abstractizare care prezint toate detaliile semanticii deinformaii, dar fr nici o considera ie pentru punerea n aplicare a sistemului de informaii.Baza de date este gestionata de administrator - persoana responsabil pentru definirea,punerea n aplicare,i men inerea schemei conceptualei interne.Definitia 5.11. Un sistem de management de baze de date (DBMS) este un pachetsoftware folosit pentru a crea, organiza, stoca,i menine bazele de date ale ntreprinderii.Acesta ofer un limbaj de definire a datelor (DDL) pentru a defini schema conceptualpentru fiecare baz de date, un limbaj de manipulare a datelor (LMD), pentru a accesaimodifica date,i un limbaj de interogare (QL). Accesul la toate datele este realizat prinintermediul SGBD.Un sistem de management de baze de date este un software complex (cum ar fi Oracle,Ingres, Informix, Paradox, sau dBASE). Rolulsu este de a asigura:

Managementul datelor: Aceasta se refer la definiie, manipulare de date, i faciliti de interogare utiliznd DDE, LMD,i QL.

Securitatea datelor: Datele trebuie s fie protejate de accesul neautorizat saufraudulos precumi de pierderi accidentale. Mecanisme sofisticate sunt furnizatepentru a recupera datele in caz de avarii de sistem. Mai mult, nu fiecare utilizatoreste interesat s aib acces la toate datele. SGBD ofer o facilitate pentru a definischeme externe pentru a filtra set de date relevante pentru fiecare grup de utilizatorii pentru a preveni-permite accesul la date.


11/49

Integritatea datelor stocate trebuie s fie garantat n tot timpul. Acesta este rolulde constrngeri de integritate care urmeaz s fie verificate de c tre sistem. Dacaunele din datele ncalc constrngerile de integritate, acestea sunt respinse desistemul de management de baze de datei un mesaj de eroare este returnat,

Acces concomitent: Datele trebuie s fie accesibile n comun dectre mai muliutilizatori sau programe de aplica ie, n acelai timp, s permit, prin urmare, risculde conflicte de acces sau blocaje. SGBD trebuies rezolve aceste conflicte i sa se

asigure c actualiz rile apar n aa fel nct baza de date rmne ntr-o stareconsecvent.

iii. Modelarea c on cep tu alaDefini ia 5.7. Modelarea conceptual este procesul de modelare a structurii,comportamentului, i manipularii entit ilor din lumea real i a rela iile lor pentru aformaliza descrierea unui sistem de informare.Aceasta ofer o reprezentare canonica a realitatii fiind analizate pentru a fi nelese dectre o comunitate mare de utilizatori cu diferite abilitati, precumi pentru medierea ntrediferitele domenii de competen tehnice (cum ar fi utilizatorii de afaceri , programatoricalculator, i speciali ti n baze de date). O dependenta de implementare, orientata spremodelarea pe calculator a acestei realit i, sau schema SGBD interna, pot fi derivate dinschema conceptual. n practic, acest proces este susinut de abord ri de modelare de date.Informatizarea sistemelor duce la dezvoltareai ins talarea de baze de date plasate subcontrolul sistemelor de gestionare a bazelor de date.

iv. Metodologia M* pentru Sisteme Informatice CIM Scopul unei metodologii de proiectare a bazei de date este de a sprijini utilizatorii n analiza,design-ul, descrierea i punerea n aplicare a schemei conceptuale astfel nct acestea s respectecerin ele utilizatorilor n scopul de a optimiza opera iun ile sistemelor de informare.Datele trebuie sa se r veasc func ii. Aceasta nsea mn c procesele de afaceri trebuie s fieanalizate nainte ca sistemul de informa ii al unei ntreprinderi sa poata fi analizata. Doar

informa iile utilizate, transformate, sau schimbate prin procese de afaceri sunt valoroase pentru ntreprindere. Acesta este unul din principiile de baz care stau la baza metodologiei * M pentruproiectarea CIM.Metodologia * M a fost proiectata pentru modelul entitate-rela ie i a fost recent extins pentruabordari orientate spre obiect.

Analiza O r ga n iza ieiScopul etapei de analiz organiza ie este (1), sa modeleze zonele func ionale ale ntreprinderii nscopul de a defini o strategie CIM, (2), pentru a evalua impactul de integrare pe ntreaga

ntreprindere i de a afla o migra ie i (3), pentru a stabili cer inele de sistem de informare CIM i demediu. Scopul este de a produce un model de organizare integra t care s ateste cer inele definite depri ale ntreprinderii.Aceasta acoper :

Aspectele functionale (care descriu func ionalitatea ntreprinderii) Aspecte informationale (care descriu fluxul de informa ii) Aspecte comportamentale (care descriu fluxul de control al proceselor de afaceri).

Faza de analiz se bazeaz pe un model de organizare n care subseturi ale ntreprinderii, mediilenumite, sunt modelate n ceea ce prive te organizarea cu privire la func iile de obiect. Mai multformal, o organiza ie este un graf bipartit N = (0, F, A), unde 0 i F sunt dou seturi disjuncte delocuri i tranzi ii, obiect opinii numite i func ii, respectiv, A este un set de arcuri ndreptate sprepunctele de vedere la func ii i vice versa.


12/49

Vizualizarile de obiecte reprezinta aparentelor exterioare ale obiectelor lntreprinderii (concrete sanabstracte) si sunt percepute (i descrise) de catre utilizatori i aplicatii. Funcfiile reprezinta sarcini (sau functionalitati). Modelui de organizare se refera Ia fluxurile de control, de informatii i de material e.

Organ iza tie rea la

ori en tatautiliza tor

Analiza ce rin te lor

Cerinte lesistemu l ui

in formati ona l

Des ign concep tual

Sch em aconcep tuala

(n ivel inalt)

Indepen den t de DBMS

Des i gn logic

Specific DBMS Sch em a

concep tuala(m odel specific

DBMS )

Des ign fi z ic

Schema intema

Fig.1.2.2- Modelare conceptuala

Design conceptual


13/49

Scopul este de a produce o schem conceptual ca punerea n aplicare independenta aunui caiet de sarcini CIM. Schema conceptuala ofer o viziune unificata pentru utilizatoriide afaceri ai sistemului de informare a ntregului sistem care urmeaz s fie integrat lanivel conceptual. Se ia n considerarei aplicarea tuturor nevoilor utilizatorilor. n M*,schema conceptual ia n considerare proprietati statice (de exemplu, structurale)iproprieti dinamice (de exemplu, comportamentale i de prelucrare) propriet ile de date.

Fig.1.2.3 Metodologia M*

Implementarea des ign -u lu i Aceast se refer la proiectarea fizic i logic a bazei de date. Ea const n (1) punerea naplicare a schemei fizice, (2) punerea n aplicare ca schema intern folosind limbaj dedescriere a datelor (DDL) din DBMS (e)i (3), de codificare rutine i tranzac ii.


14/49

1.2.3.Abordarea en titate-rela ieAbordarea modelului entitate-rela ie ini ial a fost oficializat de Chen (1976). Acesta a fosturmat apoi de o varietate de variantei extensii, cum ar fi MERISE (Tardieu et al 1983.,) siNIAM (Nijssen and Vermeir, 1982; Verheijen and VanBekkum, 1982).

i. Definitii i no ta ii Modelul entitate-relatieaa cum e propus de Chen se bazeaz pe teoria stabilita pentru unanumit tip de entiti; se face distincie ntre datele reale i structuri de date sau entitateclase.

Atributele. Un atribut descrie o caracteristic sau o proprietate a unei entit i sau orelaie (de exemplu, culoarea unei masini, numele unei persoane, data decump rare a mainii de ct re persoana). Un atribut poate fi total (valoarea sa este ntotdeauna definita), sau par ial (valoarea sa poate fi lsat i necunoscuta). Unatribut poate fi atomic (de exemplu, a fcut un fapt), sau agregat.

Fig.1.2.4 Modelul entitate-relatie Entit i. O entitate set B reprezint un set abstract sau real de obiecte (de exemplu,

entitate apari ii), toate descrise prin intermediul unui set comun de atribute. Rela ii. O rela ie set R ntre entitile El, E2, ..., Em descrie un set de rela ii (rela ie

evenimente de exemplu, sau link-uri), obiecte legate de El, E2 Em ,.,.,i (eventual)de partajare a unor atribute comune. Func ionalitatea poate fi definit fie ca: 1:1(fiecare apari ie a unui set entiti este legat de cel mult o apari ie din alt entitateset), 1: n (fiecare apariie a unui set de entitate poate fi legat de mai mult de oapari ie din alt entitate set), n: 1 (link simetric la 1: n), sau m: n (rela ie sau subsetal produsului cartezian al celor dou entiti seturi ).

Identificatoare sau Chei. Un identificator (sau cheie) este cel mai mic set deatribute, valorile care nu sunt nule,i care s identifice universal fiecare apari ie aunui set entitate sau o rela ie de set. Fiecare set entitate trebuies aib cel puin unidentificator. n practic, elementul de identificare a unui set relaie con ine cel pu indatele de identificare ale entit ii implicate nrela ia set (atta timp ct nu exist odependen func ional ntre aceste atribute).


15/49

Fig.1.2.5 Tipuri de relatii

ii. Exemplu de model entitate-rela ie S consideram o societate de depozitare n depozite in mai multe pri. Putem defini cinci tipuri de entiti. Ele corespund unor substantive (companie, piese deschimb, clien ii, managerii,i depozite). Vom decides renun am la entitatea companiei,deoarece exist o singur instan. Exista trei tipuri rela ie: unul care leag prile idepozitele pentru a indica n care piesele sunt stocate (STOCAT_IN), care sunt pr ilecare au fost comandate i de ctre cine (COMANDA),i o relatie dintre depozite i

manageri (GESTIONAT cu func ionalitate 1:1).n acest caz, modelul spune c orice tip de piese pot fi comandate de orice client, dar sepoate ntmpla ca unele parti nu au fost comandate sau c unii clieni n baza de date nuau plasat ordine. Func ionalitatea 1: n pe STOCAT_INindic faptul c fiecare tip de parteeste stocata n cel pu in un depozit. Fiecare depozit poate con ine mai multe tipuri depiese.


16/49

Fig.1.2.6 Exemplu de model entitate-relatie

1.2.4.Abordari entitate-relatie extinse si M* Diferite extensii la modelul de baza entitate-relaie au fost propuse pentru a capta mai multsemantica datelor. Ele sunt numite extinderi entitate-rela ie (EER).


17/49

Model date Fig.1.2.7 Formalismul grafic al modelului extins M*

Modelul utilizat M * formal este definit ca un 5-tuplu (D, E, R, A, X, Q), unde


18/49

Fig.1.2.8 Exemplu entitate-relatie extinsa1. D este un set finit de domenii nu neaprat disjuncte. Domenii debaz ale D sunt seturide valori atomice (de exemplu, ntregi, reali, caractere, siruri de caractere). Domeniicompuse pot fi construite din domeniile fundamentale prin intermediul a dou mecanisme:(a) produsul cartezian (notate cu X) de domenii (de exemplu, Data = zi x Luna Anul X),i(b) puterea set H (S) a unui seturi: H (S)2. E este un set finit de claseentiti (sau pur i simpluentit i). Fiecare clas entitate E eE, j = 1, 2, ... n, descrie un set de obiecte identificabile din lumea real (sau entitateevenimente), care au o structur identic definita de un set comun de atribute. Dou tipuride ierarhii sunt definite pe entiti (Smithi Smith, 1977):(a) ierarhie subset. O entitate S este un subset al unei entit i E, sau E este o generalizarea entitii S, notate cu S> E, dac fiecare apari ie a lui S este un eveniment de E.

(b) Ierarhia parti ie. Entit ile, P1, P2 ..., P, formeaz o parti ie E entiti, notate cu E


19/49

pentru numere ntregii reali; concatenare, comparativ, sub- ir de extracie, ... pentrusiruri de caractere, etc).Modelul EER permite definirea unei game largi de constrngeri de integritate.

Fig.1.2.9 Exemplu de diagrama entitate-relatie

1.2.5.Vizualizari de date CIMOSA

i. Obiecte complexe si vizualizari de ob iec teCIMOSA define te doua notiuni majore pentru modelarea informationala la nivel deafaceri: obiect de ntreprinderei vizualizare de obiect. Acestea sunt foarte asemnt oare, n principiu, de la entiti structurate i punctele de vedere SQL asa cum sunt definite nsec iunile anterioare.

Obiectele complexe reprezint entiti din lumea real a ntreprinderii,adic entit ileavnd identificarei existena proprie. Ele sunt caracterizate prin ciclul lor de via idescrise de un set de proprieti intrinseci. Dou tipuri de proprieti sunt definite:elemente de informaie i mecanisme de abstractizare.Elemente de informatie (nu un bloc generic) reprezint date sau grupuri de date con inute n obiecte complexe. Un element de informa ie este fie:

un atribut definit prin tipul su de date (toate tipurile de date de baz ale EXPRESSsunt folosite);

o agregare de date definit ca o list , un set, un sac, o matrice, sau un tip de datedefinit de utilizator (aceeai sintax ca i n EXPRESS este folosita), sau

o referin la alt obiect complex considerat ca un atribut.


20/49

Dou tipuri de mecanisme de abstractizare sunt utilizate n CIMOSA: generalizareaiagregare:

Generalizarea este utilizat pentru a defini oclas de ntreprindere ca obiect despecializare a unuia sau mai multor generice. Clasa de specialitate mo teneteproprietile claselor generice.

Agregarea este folosita pentru a defini o clas de obiecte ca un compus de alteclase de obiecte. Dou tipuri de agregare sunt difereniate: agregare slaba iagregare puternica.Obiectele n CIMOSA nu dispun de metode (de exemplu, comportamentul) definite ca

terminologie. O astfel de abordare este numit orientat pe obiect. Metode ar putea fiadu gate, dar ar crea confuzie cu func ionalitatea definite n vedere ca funcie.Vizualizarile de obiecte sunt manifest ri sau stri ale obiectelor complexe.

Fig.1.2.10 Obiecte complexe si vizualizari de obiecte

ii. Nivelul de modelare a definitiilor cerin telo r CIMOSA presupune c o ntreprindere cuprinde diferite multe obiecte, definite prin seturide elemente de informa ie i legate de relaiile obiect. Cu toate acestea, aceste obiecte ntreprindere pot fi accesate numai prin intermediul relatiilor lor.


21/49

Obiecte complexe definite de utilizatori n modelele lor trebuie s fie entit i reale, nuentiti inventate, adic lucruri care pot fi concepute ca obiecte de identificati forma un ntreg coerent.Vizualizarile de obiecte sunt toate documentele, formularele, ecranele de computer,fiierele de date, si chiar SQL manevrate de utilizatori in opera iunile de zi cu zi.

iii. Nivelul de modelare a specificatiei d es ign -u lu i La acest nivel, una sau mai multe scheme conceptuale sunt derivate din definiiileobiectelor produse la nivelul cerin elor. n primul rnd, este o modalitate de a verificacoeren a i exhaustivitatea modelului; iterarea cu nivelul de cerine poate fi necesara; in aldoilea rnd, este o modalitate de specificare a punerii n aplicare a vizualizarilor obiectului,deoarece fiecare vizualizare obiect este specificata n termeni de unul sau mai multescheme externe pe schema conceptual. In al treilea rnd, regulile de integritate definitepe elemente de informaie ale obiectului pot fi specificate ca constrngeri de integritateasupra entiti lor schemei conceptuale.

iv. Nivelul de modelare a descrierii im p lem en tar ii La acest nivel, schema conceptuala globala EER este convertita in scheme de datenormalizate. Apoi acestea sunt optimizate in concordanta cu cerintele diferitelor aplicatii.Distribuirea si replicarea datelor sunt luate in considerare si pot impacta schemele de date.

Fig.1.2.11 Exemplu de schema conceptuala

1.2.6.Modele Orientate Ob iec t-HOODProiectarea ierarhica orientata obiect (Hierarchical Object Oriented Design - HOOD) este ometoda de proiectare destinata ingineriei software si in mod particular software-ului, tehnicsau stiintific, destinat functionarii in timp real si care necesita o dezvoltare distribuita. Fiindo metoda orientata obiect, ea permite proiectarea unui sistem software prin rafinarirepetate: la fiecare pas de proiectare volumul de informatie cu care se lucreaza este limitatsi controlat. Ca metoda de proiectare, ea combina experienta acumulata in studiul


22/49

masinilor abstracte (AM - Abstract Machine) cu experienta acumulata in domeniulproiectarii orientate obiect (OOD Object Oriented Design).HOOD este dedicat in mod special proiectarii si specificarii obiectelor ca si componenteale produselor sopftware de amploare. Prin urmare aplicarea lui trebuie facuta numai dupaparcurgerea anumitor etape de analiza si de specificare functionala.

1.2.7. Conc luzii Datele i modelarea de informaii a fost o zon de cercetare foarte activa i de succescare a prestat servicii pentru companii industriale puternicei cu metode i instrumenteadecvate de organizare a datelor, stocare, manipulare.Acest lucru este cu siguranta zona cea mai matura din punct de vedere al aspectelor demodelare antreprinderii. Totu i, continu s evo lueze, cu apari ia de noi modalit i destructurare i stocare a informa iilor (n special, sub influen a unor tehnologii orientate-obiect si multimedia). Pentru un studiu recent privind evolutia modelare de date, cititorulinteresat poate face referire la Navathe (1992).Avantajele majore ale abordrii orientate pe obiect pentru aplicatii CIM includ urmtoarele:

Putere descriptiva: abordarea orientat obiect permite o modelare precis aoricrei componente a unui sistem ntr-un mod uniform,i anume n funcie de unconstruct unic.

Flexibilitate: Modelele pot fi uor modificatei extinse prinad ugarea, eliminarea,sau actualizarea claselor de obiectei instan elor.

Modularitate: Componentele modelului pot fi ncapsulatei refolosite sau adaptatepentru a se potrivi nevoilor de alte aplica ii.

Portabilitate: Modelul produs poate fi partajat cu alte medii sau platforme pentru aplica ii.Acest lucru ar putea deveni un factor decisiv n viitor, n special pentru schimbul de model,

n cazul n care lucr rile de standardizare pe modele orientat-obiect, cum ar fi efortul deurm rit de c tre Object Management Group reu e te i este sus inut de c tre furnizorii deinstrument i de baze de date/sisteme de management.

1.3. Modelarea resurselor pentru s ervic ii Intr-un sens general o resursa reprezinta tot ceea ce este necesar pentru executarea uneisarcini. Astfel, resursele sunt clasificate in:

- Elemente de intrare (materii prime, documente, etc.),- Resurse umane,- Resurse tehnologice (inforamtii si cunostinte),- Resurse financiare,- Resurse energetice,- Timp.

1.3.1.Taxonomia resurselor pentru fab ricatieDintre toate categoriile anterioare, in domeniul fabricatie se vor modela in vederea

dezvoltarii, gestiunii si integrarii doar urmatoarele trei categorii generice:- resurse umane (manageri, ingineri, operatori, muncitori, secretare, operatori,functionari, etc)

- dispozitive sau masini unelte (dispozitive IT, dispozitivedefabricatie si transport,etc),

- aplicatii standard de suport al deciziei, de automatizare a proceselor birotice(procesoare de text si fise de calcul), de proiectare (CAD, CAE, CAPP, CAM), deplanificare a productiei (sisteme MRP si aplicatii de alocare a resurselor) saudezvoltate in cadrul intreprinderii.


23/49

La nivelul atelierului (shopfloor), dispozitivele de fabricatie sunt de obicei clasificate inoperatori, utilaje si unelte (Fig.1.3.1):

Reguli generale Procesarea regulilor bazate pe timp Reguli bazate pe termene limita

Aleator (R)

Primul-Intrat-

Primul-Servit (FIFO)

Primul Ajuns laMagazin PrimulServit (FASFS)

Cel Mai Scurt Timp de Procesare (STP)

Timpul de Lucru Ramas (LWR)

Cea mai Scurta Operatiune Iminenta (SI)

Cele Mai Putine Operatiuni Ramase (FOR)

Cel Mai Devreme La Data De (EDD)

Raportul Critic (CR)

(CR = (Pana La Data De Timpul Curent) / timpulramas

Cea Mai Mica Stagnare per Operatiune Ramasa (SL/OP)

Fig.1.3.1 Taxonomia generala a resurselor considerate

1.3.2.Managementul resurselor pentru fab r icatieUn domeniu de cercetare vast, managementul resurselor (de fabricatie), privesteurmatoarele aspecte:

- Selectia resurselor,- Proiectarea amplasamentului resurselor,- Atribuirea resurselor,- Alocarea resurselor,- Mentenanta anticipata si analiza fiabilitatii a resurselor,- Controlul resurselor.

Majoritatea acestor aspecte sunt probleme combinatorice caracterizate de o complexitatemare, care creste exponential cu dimensiunea problemei, si care sunt supuseurmatoarelor tipuri de constrangeri:

- Interdependenta resurselor,- Prioritatile resurselor in conflict,- Excluderea mutuala a resurselor,- Limitari in disponibilitatea resurselor.

i. Selectia res u rs elo r Obiectivul selectiei resurselor este identificarea celui mai economic ansamblu de resursecare trebuiesc cumparate pentru functionarea unui sistem de fabricatie. Deoarece pretulsistemelor de fabricatie moderne creste odata cu flexibilitatea acestora, dotarea uneiintreprinderi poate presupune o investitie initiala foarte mare. Astfel, aceasta achizitietrebuie optimizata pentru a obtine urmatoarele beneficii:

- Reducerea costurilor legate de investitii,- Reducerea cosutilor de operare si mentenanta,- Cresterea utilizarii resurselor,- Imbunatatirea structurii intreprinderii prin limitarea numarului de resurse.

Premisele acestui proces sunt cunoasterea in avans a produselor de realizat cat simasinilor cu care se pot realiza si a costurilor acestor masini. In literatura, problemaselectiei resurselor atat in partea de realizare a sistemului fizic (Kusiak, 1990), cat si inpartea de operare (Raileanu et al, 2009) are doua componente: in primul rand selectiaresurselor de procesare si in al doilea rand selectia resurselor de transport/rutare.


24/49

ii. Proiectarea amplasarii res u rs elo r Calitatea amplasamentului spatial al resurselor are o influenta covarsitoare asupraperformantelor si calitatii productiei cat si a costurilor asociate. O amplasare optimizata aresurselor va conduce la o calitate superioara a produselor fabricate, va usura procesul demanagement, va micsora timpii de productie, va reduce cantitatea de materialetransportate precum si costul si timpii de transport asociati.Conform conceptului COALA (Computer-Aided Manufacturinf Layout (Porth et Vernadat,1991)), problema amplasamentului poate fi descompusa in urmatoarele trei subproblememajore:

- Proiectarea celulei de fabricatie, solutia acestei probleme constand in gruparearesurselor pe posturi de lucru astfel incat sa se minimizeze traficul de produse intrediferitele posturi de lucru ale celulei,

- Proiectarea amplasamentului resurselor in cadrul unui post de lucru. Aceastaproblema consta in gasirea unui aranjament al resurselor practic si eficient d.p.d.v.al costului, care sa minimizeze suprafata, traficul intre posturile de lucru precum sicisturile de manipulare ale produselor. Rezultatul acestei probleme continestructura sistemului de manipulare, aranjarea resurselor, dimensiunea si geometriacelulei de productie precum si zonele de intrare si iesire,

- Problema dispozitiei posturilor de lucru in cadrul atelierului (shop floor) astfel incatsa se minimizeze traficul de produse si costurile de manipulare la nivelul atelierului.

iii. Alocarea si planificarea res u rs elo r In fabricarea si asamblarea de produse resursele necesare acestor procese suntdisponibile un timp limitat operatorului. De asemenea, forta de munca este limitata, potexista un numar fix de masini-unelte disponibile, iar operarea acestor masini implica nistecosturi datorita consumului de energie sau de timp al resurselor umane. Un proces defabricatie anticipat de catre producator este constituit in general dintr-un numar de ordineclient care trebuiesc executate. Aceste ordine sunt alcatuite din operatii, iar intre acesteoperatii pot fi definite anumite precedente, constrangeri ce trebuiesc neaaparat satisfacute(Ex: montarea unei stive pe o paleta necesita mai intai montarea unor axuri de ghidaj pe

paleta respectiva).Pe langa cele descrise mai sus intervine si problema furnizorilor externi (a realimentarii):vor ajunge subansamblurile la timp ? sunt ceea ce s-a cerut ? Managerul proiectuluitrebuie sa ia in calcul toate aceste ipoteze la planificarea unui proces de productie si laalocarea in timp a resurselor. Sarcina sa este aceea de a asigura realizarea cu succes aprocesului, intr-un timp cat mai scurt (minimizarea timpului de procesare) si cu nistecosturi cat mai mici.Un model des intalnit in realitate este acela al atelierului de tip job shop caracterizat prinurmatoarele afirmatii:

- un atelier poate executa mai multe tipuri de produse,- fiecare produs se executa dupa un plan fix stabilit in termen de tipuri de operatii

necesare,- fiecare produs are nevoie de resurse pentru a fi executat,- majoritatea resurselor pot fi configurate pentru a executa mai multe operatii,- fiecare operatie are un timp de executie,- fiecare produs poate urma unul sau mai multe fluxuri de executie datorita flexibilitatii

la nivel de operatii executate pe resurse,- fiecare produs are asociat un client si o data de executie,- mai multe produse pot fi executate de sistem in acelasi timp.

In acest caz, minimizarea timpului de fabricatie este de obicei dificil de realizat deoarecepentru o configuratie netriviala, numarul potentialelor combinatii creste exponential,deoarece pentru planificarea fiecarui ordin trebuie sa se tina cont de starea in care este


25/49

sistemul si de impactul pe care il va avea in primul rand asupra joburilor existente cat siasupra joburilor ulterioare. Astfel, in mod frecvent se recurge la algoritmi heuristici bazatipe reguli de productie (Tabel 1.3.1) impreuna cu un simulator al sistemului pe care sa seobserve evolutia procesului.Tabel 1.3.1 Reguli de prioritate uzuale folosite in fabricatie

Reguli generale Procesarea regulilor bazate pe timp Reguli bazate pe termene limita

Aleator (R)

Primul-Intrat-Primul-Servit (FIFO)

Primul Ajuns laMagazin PrimulServit (FASFS)

Cel Mai Scurt Timp de Procesare (STP)

Timpul de Lucru Ramas (LWR)

Cea mai Scurta Operatiune Iminenta (SI)

Cele Mai Putine Operatiuni Ramase (FOR)

Cel Mai Devreme La Data De (EDD)

Raportul Critic (CR)

(CR = (Pana La Data De Timpul Curent) / timpulramas

Cea Mai Mica Stagnare per Operatiune Ramasa (SL/OP)

iv. Mentenanta preventiva si evaluarea fiabilitatii res u rs elo r Analiza fiabilitatii echipamentelor este un aspect important in cadrul operarii unui sistem defabricatie, aceasta avand un impact direct asupra cstului si performantelor operationale alesale. Definita ca probabilitatea ca un sistem sa isi indeplineasca functia pentru care a fostproiectat pe o anumita perioada de timp si operand in niste conditii stricte, fiabilitatea estemasurata prin urmatorii indicatori:

- Timpul mediu intre defectiuni este timpul prevazut pana la urmatoarea defectiune asistemului, exprimata de obicei in ore si care nu depinde de timpul de operare,

- Rata de defectare este un indicator al numarului de defecte sau intreruperi care sepot intampla in sistem pe parcursul unui interval de timp fix,

- Disponibilitatea reprezinta probabilitatea ca sistemul sa fie functional la un anumit

moment de timp.v. Conducerea res u rs elo r

In operarea efectiva a resurselor de procesare moderne se disting, in functie de nivelul lacare se lucreaza, doua procese distincte: controlul, procesul care se ocupa cu controluldirect al resursei (ex.: reglare debit), si conducerea, procesul prin care se impunconstrangeri sau se ajustreaza anumiti parametri necesari procesului control. Intr-un sensmai larg, pe langa cele doua operatii precedente, conducerea include si:

- rezervarea resurselor,- alocarea resurselor,- achizitia resursei in vederea executiei unei operatii,- eliberarea resursei.

1.3.3.Caracterizarea si modelarea resurselor pentru fab ricatieIn mod traditional, resursele unei intreprinderi au fost obiectivul unei modelari intense invederea simularii modului in care se comporta sistemul de fabricatie. Motivul acesteimodelari il constituie faptul ca inginerii doresc sa proiecteze si apoi valideze structuri sauprocese decizionale, iar acest lucru este dificil de realizat direct pe instalatia fizica.Astfel,se lucraza cu elemente si procese virtuale in vederea acumularii unei expertize indomeniu cat mai mare, pentru ca apoi, la trecerea pe sistemul fizic, implementarea sa serealizeze fara probleme.


26/49

Pentru modelarea unei resurse este nevoie de o caracterizare completa a acesteia. Inpractica cele mai utilizate caracteristici sunt:

- Identificator,- Tip,- Natura (consumabila sau neconsumabila),- Capacitate,- Rol (fiecare rol este definit de un set de capacitati),- functionalitate (definita ca un set de operatii functionale);- Locatie,- Partajabilitatea,- Mobilitatea (fix, mobil sau transportabil),- Preemptivitate,- Timpul mediu intre defectiuni, rata de defectare, disponibilitatea,- Cost per unitate,- Cost analitic (achizitie, mentenanta, operare).

Pe baza caracteristicilor de mai sus s-au propus mai multe standardizari, dintre care celemai complete sunt IEM (Inegrating Enterprise Modeling) si CIMOSA (Computer IntegratedManufacturing Open System Architecture).

i. Modelarea resurselor in IEM IEM ofera o clasa generica de obiecte din care toate tipurile de resurse pot fi derivateconform Fig.1.3.2. Avand ca principiu de baza modelarea resurselor conform formalismuluiUML folosit in programarea orientata obiect, IEM isi defineste obiectul generic respectandsablonul din Fig.1.3.2, in care se disting patru tipuri esentiale de atribute: de identificare,relationale, comportamentale si descriptive.

Resurse de productie

Operatori Masini Unelte

Operatoride management

Operatoricalificati

Operatorinecalificati

Masini deprocesare

Masini detransport

Masini devopsit

Masini decontrol / test

Masini deformare amaterialelor

Masini detaiere amaterialelor

Masini delacuire

...

Masini deasamblare

Unelteconsumabile

Unelte non-consumabile

Fig.1.3.2 Clasa generica a unui obiect standard IEM pentru modelarea unei resurse

ii. Modelarea resurselor in CIMOSA In modelarea entitatilor si proceselor din cadrul unei intreprinderi arhitectura CIMOSA sebazeaza pe urmatoarele elemente esentiale:

- Multimea de capacitati ale resurselor, folosit atunci cand se face modelareacerintelor intreprinderii. Fiecare element al acestei multimi se refera lafunctionalitatea unei activitati sau a unei resurse, la obiectele procesate de oactivitate sau o resursa, la performantele impuse asupra resurselor si la capacitatilenecesare executiei unei operatii. O capacitate se defineste prin nume, valoare si, inanumite cazuri, o unitate de masura,


27/49

- Resurse, care la randul lor se impart in entitati functionale sau resurse active,acestea putand executa operatii in mod independent, si componente sau resursepasive, constand in obiecte care nu ofera functionalitate de unele singure.

Ca o concluzie partiala, complexitatea crescanda a sistemelor de faricatie precum sinecesitatea actuala a unei disponibilitati de lucru cat mai mare, intaresc necesitatea unorunelte/servicii de modelare a resurselor disponibile in vederea proiectarii initiale asistemului de fabricatie, analizei operationale, precum si pentru testarea virtuala a diferitorscenarii in vederea optimizarii productiei. Pe langa necesitatea acestor tipuri de servicii demodelare, din cele enumerate mai sus rezulta si necesitatea standardizarii modelelor(obiectelor) cu care se lucreaza, procesul de modelare fiind cel mai adesea direibuit intremai multe compartimente/intreprinderi care in final sunt obligate sa schimbe acesteinformatii sau sa le puna la un loc.

1.4. Modelarea organizatiilor pentru fab ricatie

1.4.1.Caracteristici specifice organizatiilor cu profil de fab ricatieStructura organizationala, desi imateriala, este coloana vertebrala a intreprinderii. Aceastastructureaza intreprinderea intr-o ierarhie (Fig.1.7.1a) de unitati organizationale, fiecare

apartinand unui nivel, avand un orizont de planificare si operare, responsabilitati, autoritatefata de nivelurile inferioare si trebuind sa raspunda nivelurilor superioare. O unitateorganizationala este un centru de luare a deciziei constand dintr-o persoana, un grup delucru sau chiar un departament intreg. Fiecare astfel de unitate organizationala are unresponsabil, intalnit cel mai frecvent sub denumirea de manager.O reprezentare vizibila si intuitiva a politicii organizationale o constituie organigrama delucru, aceasta fiind responsabila cu impartirea diferitelor divizii pe departamente, adepartamentelor pe sectii, a sectiilor pe subsectii si asa mai departe pana se ajunge laresursele umane. Aceasta organirama este mai mult decat o impartire arborescenta asarcinilor si a modului de raportare intern, ea fiind rezultatul unei decizii strategice aintreprinderii pe termen mediu si lung.In cadrul unei intreprinderi, resursele umane au un rol important contribuind din plin la

comportamentul decizional cat si la dinamicitatea intreprinderii. Daca in trecut resurseleumane erau vazute ca simpli muncitori responsabili cu efectuarea unor sarcini derutina/repetitive, in prezent, datorita automatizarii proceselor pe scara larga, resurseleumane sunt folosite in special pentru proiectare, luarea de decizii, comanda sistemelor,supervizare si eventual interventia manuala in caz de defectiune. Aceasta evolutie amodului de utilizare a resurselor umane precum si descentralizarea informatiei si crestereacomplexitatii proiectelor au un impact direct asupra organigramei de lucru, ceea ce duce infinal la aparitia de noi concepte ale structurii organizationale bazate pe autonomie sicooperare intre unitatile componente. Aceste unitati decizionale si operative se numescholoni (Valckenaers et al, 1994) in anumite abordari iar structura organizationala senumeste heterarhica.Conform definitiei, o organizare heterarhica (Fig.1.4.1b) este o retea de unitati cu un fluxierarhic de comenzi, dar in care pot exista interactiuni intre diferitele sale componente(unitati) indiferent de pozitia lor. Existenta nodului unic de conducere este o cerintaobligatorie, acesta asigurand respectarea unei strategii globale.


28/49

Organiza ie ierarhic Organiza ie heterarhi c

Nivelul0

Nivelul1

Nivelul2

Unitate Organiza ional

Fig.1.4.1 Organizare ierarhica si organizare heterarhicaFata de structura ierarhica, structura heterarhica are trei avantaje fundamentale:

- Elimina aparitia de insule de responsabilitate (ex.: departamente mari cu puteremare de decizie) ducand la o structura formata din unitati mici si usorreconfigurabile,

- Micsoreaza rezistenta la schimbare a intreprinderii datorita structurarii pe unitatimici, acestea avand inevitabil o inertie mai mica,

- Creste motivatia si competenta oamenilor in cadrul unei astfel de structuri datoritafaptului ca acestia inteleg mai bine rolul lor in proces precum si procesul inansamblu, crescand astfel productivitatea si eficienta globala.

In prezent, motivatia restructurarii partii organizationale o reprezinta necesitatea treceriicatre o productie si o gestiune fluida (en.: lean manufacturing and management) precum siimbunatatirea urmatoarelor sase criterii:

1. Agilitate in folosirea de solutii alternative precum si in schimbarea intre acestesolutii,2. Autonomie in procesul decizional atunci cand comunicatia cu elementele omoloage

este afectata,3. Flexibilitate in procesul de fabricatie atunci cand exista variatii in cererea de

produse,4. Robustete: Capacitatea sistemului de a se mentine in limitele impuse atunci cand

exista perturbatii,5. Cooperativitate: Capacitatea sistemului de a lucra cu parteneri si terti,6. Operare economica: Maximizarea randamentului investitiilor.

1.4.2.Niveluri ale organizatiilor si unitati de bazaDefinita ca o multime de procese care comunica intre ele, intreprinderea se restrange, incazul faricatiei, la urmatoarea tripleta Proces-Oameni-Tehnologie (Fig.1.4.2). Acest tripletindica faptul ca exista trei aspecte ale gestiunii operationale care conform Fig.1.4.2 seinfluenteaza reciproc: gestiunea proiectului, gestiunea resurselor umane si gestiunearesurselor tehnice.


29/49

Fig.1.4.2 Tripleta Proces-Oameni-TehnologieFiecare din cele trei aspecte ale unui sistem de fabricatie este modelat individual conformFig.1.4.3.

Fig.1.4.3 Niveluri de organizare pentru: (a) oameni, (b) tehnologie si (c) proceseRolul persoanei care proiecteaza structura organizationala este acela de a defini modelede tipul (a) si (b) si de a explicita interactiunile intre modelele de tipul (a), (b) si (c). Ca oobservatie, pentru fiecare model din Fig.1.4.3 numarul de niveluri este dependent demarimea si structura/complexitatea intreprinderii modelate, proiectantul avand sarcina de aatribui fiecarui nivel responsabilitatile si autoritatile aferente. Un exemplu de proiectare astructurii organizationale este prezentat in Fig.1.4.4 in care se observa pe fiecare nivel odescriere a atributiilor aferente.


30/49

Fig.1.4.4 Exemplu de structura orgnizationala a unui sistem de fabricatieConcomitent cu organizationala descrisa mai sus opereaza si structura functionaladescrisa in Fig.1.4.5.

Presedintele CODEC Managemen tul Corpora tiei

Definireamisiunii Obiectivele devanzari

Planificare stra tegi ca Marke ting

Analiza depia ta Gama de produ se

re vizui te

Juridic & Financiar

Planificare finan ciara Achizitie decapi tal

Managemen tulfondurilor

Vanzari & Servi ciuclien ti

Administratia devanzari Relatia cuclien tii

Stabilirea pre turilorproduselor

Inginerie

Design de produ sIngineria Produsului

Documen ta tiaProdusului

Designul infa tisariifrabricii

Planificarea &Con trolulprodu ctiei

Controlulinven tarului Planificarea capaci ta tiiPlanificarea produ ctiei

Controlulprodu ctiei

Procesul de fabrica tie

Men tenan ta Achizitii Operatiide fabricare Asigurarea calitatii Trimitereasi

primirea

Managemen tulpersonalului

Plani ficarea personaluluiRecru tare

Contabilitatea pla tiilor Fig.1.4.5 Exemplu de structura functionala a unui sistem de fabricatie

Principiile enumerate mai sus sunt puse sub o forma standard cu ajutorul metodei GRAI(Doumeingts, 1984), aceasta unealta descriind structura organizationala a uneiintreprinderi din punctul de vedere al managementului (in termeni de niveluri si centredecizionale).O unealta de analiza de tipul top-down, metoda GRAI este implementata sub forma uneigrile bidimensionale (Fig.1.4.6) in care pe verticala este situata axa temporala, pe


31/49

orizontala sunt enumerate functionalitatile si la intersectia perioadelor temporale cufunctionalitatile se afla centrle decizionale.

Fun ctii Informa tii Comenzi de Ge stionarea Produselor De De plani fica t Resurse de Informa tii

H /P Externe procesa t De cumparat achizi tiona t ge stiona tPlani ficarea

In terne

H = 1an P = 1 an

H = 6luni P = 2 luni

H = 1luna P = 1 sap t.

H = 1sap t.

Prognoza devanzare pefamiliadeproduse

Prognoza devanzare peportofoliude

produse

Procesarea

Sele ctarefurnizori /

Negocierepre turi

De terminarea

parame trilorde achizi tie

Achizi tiaproduselorcumpara te

Achizi ta

Buge t

Programulprincipalde

produ ctie

Plani ficareacapaci ta tii

Plani ficarea

forteidemunca sicerin telor

echipamen telor

Plani ficareaturelor si

personalului

Alocarea

Inve tar

- cumpareelemen te - fabricare

piese

Inven tar

P = 1 zi comenzii ma teriilor productiei sipersonalului - matriiprime clien tului

Timp real Livrareaproduselor

prime con trol

Operatiideachizitie de

baza

- produ se finale

Fig.1.4.6 Exemplu de grila GRAIAxa temporala aferenta metodei GRAI este impartita in asa fel incat sa respecte structurape niveluri a intreprinderii prezentata in Fig.1.4.4 mergand de nivelul strategic, trecand princel tactic si ajungand la cel operational. Astfel, cum fiecare nivel opereaza pe un anumitinterval de timp, axa temporala este impartita tinand cont de aceste intervale (H), fiecarefiind exprimat ca un multiplu intreg de o perioada P.Functiile ce trebuiesc realizate de intreprindere sunt notate pe orizontala, acestea fiindalese dintr-un catalog de functii generice (metoda a fost utilizata si pentru alte domenii).Indiferent de domeniul in care este folosita metoda, prima si ultima coloana sunt standardacestea reprezentand interactiunile informatice interne si externe.In celule matricei rezultante, cu exceptia primei si ultimei coloane, se afla centredecizionale. Un centru decizional este o unitate organizatorica ce se caracterizeaza prin:

- propriile obiective si variabile decizionale,- o serie de activitati,- relatii de intrare (coordonare, decompozitie, sincronizare),- relatii de iesire (rezultatul deciziilor luate, cadrul decizional, sincronizare) si- relatii interne intre activitatile fiecarui centru decizional, acestea nefiind vizibile pegrila GRAI.

Interactiunile dintre unitatile organizatorice sunt figurate prin sageti de doua tipuri(Fig.1.4.6):

- sageti informationale (linie continua),- sageti decizionale (linie groasa continua).

Daca sagetile informationale pot avea orice sursa si destinatie, cele decizionale existadoar intre centrele decizionale si merg doar de sus in jos din ratiuni de consistenta (veziFig.7.5, deciziile merg de la nivelul cel mai de sus catre nivelul operational).


32/49

1.4.3. Conc luzieIn concluzie, scopul acestui capitol il reprezinta modelarea sistemelor de fabricatie dinperspectiva proiectarii structurii organizationale pentru a evidentia structuracompartimentelor unei intreprinderi, nivelurile de luare a deciziei precum si proceseledecizionale care au loc in intreprindere.

1.5. Integrarea informationala la nivel de intreprindere pen truservicii de fab ric atie

1.5.1.Standardul de comunicatie MAP pentru fab ricatieManufacturing Automation Protocol (MAP), este un standard format dinapte straturitoken-bus bazate pe comunicaii iniial promovat de ctre General Motors la nceputulaniilor 1980 (Stuckeyi Pennington, 1989). El a primit sprijinul unei game largi de mariproduc tori din ntreaga lume care fac parte din MAP Users Group. MAP a fost definitpentru a elimina barierele de comunicare n automatizarea fabricii,i anume de a oferi omodalitate pentru conectarea insulelor de automatizarei dispozitivelor de interfa carenu pot s comunice cu computerele din restul fabricii (robo i, ma inile cu comandnumeric, coordoneaz mai ni de msurare, sau controlere programabile).MAP este n conformitate cu ISO-OSI - modelul de referin. Versiunea curent a MAPeste MAP 3.0. Substratul superior este pentru control legtur logic (LLC), iar substratulinferior este pentru control acces mediu (MAC). O versiune conexiune este de asemeneadisponibila pentru schimbul rapid de mesaje scurte ntre programele deaplica ie ntredou sau N programe de aplica ie (multicastingi de radiodifuziune). Cea mai buna solutiepoate fi selectata n funcie de cerin ele specifice ale domeniului.


33/49

Fig.1.5.1. Profile MAP si TOPLa cel mai sczut nivel (sau strat fizic), se poate folosi carrierband MAP sau MAP deband larg n funcie de cerin ele de aplicare. Re elele de band carrier pot utiliza acela itip de cabluri ca cele utilizate pentru televiziune prin cablu. Carrierband MAP este maipu in costisitoare i mai limitata dect MAP n band larg . Carrierband MAP este

recomandat pentru conexiunile ntre nivel de celul i sta ia de main sau de nivel. MAPin band larg este recomandat ntre nivelul celuleii la nivelurile superioare (nivelmagazin de fabric sau de nivel).n prezent, exist mai mult de 50 de companii din ntreaga lume ce vnd produsele MAP(placi de interfata, software, computere, controlere, echipamente de retea, si instrumentede aplicare).Aplicaiile tipice sunt:

facilitatea de monitorizarei control, sisteme de colectare a datelor; distribuite cu comanda numerica (DNC), sisteme de control al procesului; sisteme flexibile de fabrica ie (FMSs), asamblare robot, celulele automatizate si linii; fabrica ie asistat de calculator ( CAM), control al calit ii;. Inspec ie


34/49

1.5.2.Standardul de comunicatie MMS pentrufab ricatieStandardul MMS Standardul MMS (ISO 9506) este supervizat de catre Comitetul Tehnic Nr. 184,Automatizare Industriala, al ISO si de catre Comisia Internationala de Electrotehnica (IEC),si consta in doua sau mai multe parti. Partile 1 si 2 definesc baza MMS.Partea 1 reprezinta specificatia pentru servicii. Aceasta contine:

VIRTUAL MANUFACTURING DEVICE (VMD). SERVICIILE (MESAJELE) schimbate intre nodurile unei retele. ATRIBUTELE si PARAMETRII asociati VMD si serviciilor.

Partea 2 reprezinta specificatia protocolului. Aceasta defineste regulile de comunicatiecare includ:

Secventierea mesajelor care parcurg reteaua. Formatul sau codarea mesajelor. Interactiunea nivelului MMS cu celelalte niveluri de comunicatie in retea.

Specificatia protocolului utilizeaza un nivel standard de prezentare denumit AbstractSyntax Notation Number One (ASN.1 - ISO 8824) pentru a specifica formatul mesajelorMMS.MMS ofera un bogat set de servicii pentru comunicatia peer-to-peer in timp real intr-o

retea. MMS a fost utilizat ca protocol de comunicatie pentru mai multe dispozitiveindustriale de comanda uzuale, cum ar fi: CNC-uri, AP-uri, roboti.Servicii aplicatie MMS Trasatura cheie a MMS este modelul VMD. Acesta precizeaza modul in care dispozitiveleMMS, care se mai numesc servere, se comporta din punctul de vedere al unei aplicatiiclient MMS externe. MMS permite ca orice aplicatie sau dispozitiv sa asigure simultanfunctii client si functii server. Modelul VDM in general defineste:

obiecte (de ex. variabile) care sint continute in server. serviciile pe care un client le poate utiliza pentru a accesa si manipula aceste

obiecte (de ex. sa citeasca sau sa scrie o variabila). comportamentul serverului la receptionarea de la client a unor cereri de servicii.

In cele ce urmeaza vor fi trecute in revista obiectele definite de modelul VMD si serviciilepe care MMS le defineste pentru accesarea si manipularea acestor obiecte. Datoritafaptului ca gama de obiecte si de servicii este foarte larga, in cazul unei aplicatii date sau aunui dispozitiv dat, va fi necesara implementarea doar a unui subset din aceste obiecte siservicii, anume cele care sint utile in situatia data.Principalele obiecte MMS sunt:

Obiectul VDM Obiecte variabila si obiecte tip Obiecte pentru controlul programului Obiecte Eveniment Obiecte Semafor Obiecte Agenda Fisiere Obiectul Operator-Statie

1.5.3.Arhitecturi de sisteme de fabricatie o rien tate-ag en t Agentii autonomi reprezinta un nou mod de a analiza, proiecta, si de pune in aplicaresisteme software complexe. Acestia ofera un puternic repertoriu de instrumente si tehnici,care au potentialul de a imbunatati considerabil modul in care oamenii conceptualizeaza sipun in aplicare mai multe tipuri de software. Agentii sunt din ce in ce mai utilizati intr-ogama larga de aplicatii - variind de la sisteme relativ mici, cum ar fi filtre de e-mailpersonalizate, pana la sisteme complexe cum ar fi controlul traficului aerian. La prima


35/49

vedere, s-ar putea zice ca astfel de sisteme au putin in comun. Cu toate acestea inambele conceptul de abstractizare folosit este acela de agent.Conceptul de agent a evoluat de-a lungul timpului din mai multe discipline :inteligentaartificiala, programarea orientata obiect si din proiectarea interfetelor om-masina. Aceastamostenire, precum si faptul ca acest concept este folosit in varii domenii precum:fabricatie, logistica, planificarea productiei, etc, fac dificila standardizarea unei defintiigeneral acceptata. In literatura de specialitate s-au incercat diferite standardizari, insa nu

exista un consens general dupa cum reiese din (Franklin, 96). Cu toate acestea, catevacaracteristici se regasesc cu precadere, chiar daca sub diferite forme, in majoritateadefinitiilor: agentii autonomi trebuie sa perceapa mediul in care se afla, sa fie pro-activi (saaiba comportamente orientate catre atingerea unui scop, sunt independenti din punct devedere decizional) si sa poata comunica cu alti agenti situati in acelasi mediu. Deasemenea, acest concept apare in special in domeniul aplicatiilor software, si dupa cum sementioneaza in (Franklin, 96) un agent este in general implementat printr-un program,singura diferenta dintr un agent si un program fiind aceea ca un programmoare in timp(Ex.: o aplicatie care corecteaza un text este un simplu program, o aplicatie care ruleaza infundal si corecteaza un text in timp real este un agent). Ca o observatie, pentru uneleaplicatii unele caracteristici sunt mai importante ca altele (Ex.: in cazul serviciilor web nueste asa de importanta perceperea mediului pe cat este comunicatia)Prin punerea la un loc a mai multor agenti autonomi rezulta un sistem multi-agent acestareprezentand un concept foarte puternic in special in studierea sistemelor biologice si nunumai. Datorita progreselor din domeniul electronicii din ultimii ani ajungandu-se camajoritatea utilajelor dintr-un sistem de fabricatie (roboti industriali, sisteme transportoare,masini CNC, etc) sa fie controlate de un sistem pe baza de calculator, iar ansamblul lor safie studiat ca un sistem multi-agent. Acesta se caracterizeaza prin:

Fiecare agent are o viziune incompleta a sistemului, sau capabilitati speciale sidistincte;

Nu exista un punct central de control; Informatiile sunt descentralizate; Executia operatiilor este asincrona

Printre motivele care trezesc interes in studierea sistemelor multi-agent se gasesc:abilitatea de a oferi robustete si eficacitate in utilizare, abilitatea de a facilitainteroperabilitatea cu sistemele mostenite si in ultimul rand abilitatea de a rezolvaprobleme in care informatiile, experienta si partea control sunt distribuite. In ciuda tuturoraceste atuuri, sistemele multi-agent trebuie sa faca fata unor provocari dificile, precum:

1. Cum se formuleaza, descriu, descompun si aloca probleme si apoi cum sesintetizeaza rezultatele intr-un grup de agenti inteligenti?

2. Cum comunica si interactioneaza agentii? Ce limbaj de comunicare si protocoalefolosesc? Ce si cand comunica?

3. Cum se asigura faptul ca agentii actioneaza coeerent in luarea deciziilor, luand incalcul efectele nelocale ale luarii unei decizii precum si evitarea unor interactiunidaunatoare?

4. Cum sa se dea posibilitatea unor agenti individuali de a reprezenta si a rationadespre actiunile, planurile si cunostintele altor agenti pentru a se putea coordonacu ei? Cum sa rationeze despre starea procesului de coordonare (Ex.: initiere sauterminare)?

5. Cum sa se recunoasca si sa se reconcilieze perspective diferite precum si intentiicare intra in conflict ale unor agenti care fac parte din acelasi sistem si careincearca sa isi coordoneze actiunile?

6. Cum sa se balanseze calculul local cu comunicatia? Mai general, cum sa seadministreze alocarea unui numar limitat de resurse?

7. Cum sa se evite comportamente nedorite ale sistemului in caz de regim deoperare haotic sau tranzitoriu?


36/49

8. Cum sa se proiecteze si dezvolte metodologii si platforme pentru sisteme multi-agent practice?

Deoarece stabilirea unor definitii general valabile sunt destul de greu de realizat, avand invedere diversitatea domeniilor si alicatiilor in care se folosesc agentii, comunitatea aincercat standardizarea altor aspecte care privesc acest concept. Un organism care alucrat intens in domeniul agentilor autonomi este FIPA, acesta aducand contributiisemnificative in directia de cercetare ce priveste comunicarea intre agenti.

FIPA (Foundation for Intelligent Physical Agents) este o organizatie care promoveazatehnologiile multi-agent si interoperabilitatea standardelor sale cu alte tehnologii. A fostformata in 1996 pentru a produce specificatii software pentru agenti heterogeniinteractionand intre ei si sisteme multi-agent, iar din 2005 este membru IEEE. Specificatiileproduse au in vedere doar aspectul software al sistemelor, legatura dintre agentulsoftware si partea fizica fiind facuta prin sincronizare conform Fig.1.5.2. Aditional, inFig.1.5.2 sunt evidentiate cele trei unitati de baza ale unui agent generic:

- unitatea comunicationala, responsabila cu interactiunea la nivel informatic cu ceilaltiagenti,

- unitatea decizionala, responsabila cu luarea deciziilor acolo unde este cazul,- unitatea operationala, responsabila cu implementarea fizica a deciziilor luate.

Fig.1.5.2 Agent reflexiv simpluAstfel, a luat nastere si apoi a fost standardizat protocolul FIPA Contract Net. In acestprotocol un agent (initiatorul) are rolul de administrator si doreste sa aiba o sarcinaefectuata de unul sau mai multi agenti (participantii). Mai mult, datorita faptului caexploatarea sistemului implica niste costuri, se doreste optimizarea unei functii carecaracterizeaza sarcina. Aceasta caracteristica este adesea numita pretul sarcinii si estemasurata intr-o maniera specifica domeniului in care se aplica protocolul (Ex.: cel mai

scurt timp de executie sau utilizarea egala a masinilor in sistemele de productie). Pentru osarcina oferita orice numar de participanti pot sa raspunda cu o propunere, ceilaltirefuzand simplu, iar negocierile continua cu participantii care au oferit raspunsuri.De obicei sistemele multi-agent ad-hoc se dezvolta de la zero in cadrul proiectelor in caresunt folosite, incercand sa urmareasca anumite standarde comune precum cele propusede FIPA pentru: comunicarea inter-agenti, transportul mesajelor agentilor, arhitectura simanagementul platformelor multi-agent si aplicatii care implica sisteme multi-agent. Dintrecategoriile mentionate mai sus comunicarea inter-agenti este nucleul modelului FIPA alsistemelor multi-agent. Acesta se ocupa de limbajul comunicatiei inter-agent, protocoalelenecesare schimbului de mesaje, teoria comunicatiei si reprezentarea continutuluilimbajului.


37/49

In domeniul fabricatiei agentificarea resurselor poate fi facuta in trei modalitati (Fig.1.5.3):- agentul asociat are o functie de intermediar intre sistemul multiagent si resursa ce

se doreste agentificata (en.: transducer),- agentul asociat imbraca resursa (en.: wrapper), acesta injectand cod in programul

de control/conducere al resursei,- rescrierea aplicatiei de control/conducere a resursei folosind un mediu de

programare multiagent (ex.: JADE).

Fig.1.5.3 Abordari in agentificarea resurselorAbordarile multiagent si principiile DAI (en.: distributed artificial intelligence) au o prezentadin ce in ce mai importanta in aplicatiile din domeniul fabricatiei discrete. In astfel deaplicatii sistemul de conducere si control este vazut ca o federatie de agenti comunicativi(Fig.1.5.4) pentru care procesarea eficienta a mesajelor este critica. In acest scop s-audezvoltat o serie de limbaje de progrmare multiagent care faciliteaza comunicatia, nevoiade mobilitate precum si posibilitatea rularii pe diferite platforme de operare, cel maireprezentativ fiind JADE (Java Agent Development Environment).

Fig.1.5.4 Arhitectura multiagent pentru controlul unui sistem flexibil de fabricatie


38/49

1.5.4.Sisteme de fabricatie ho lon icaO clasa specifica de sisteme agent, sistemele holonice, folosesc proprietatea dereactivitate a agentilor la reconfigurea sistemului in vederea realizarii unui comportamentpreprogramat. Holonul este definit ca un agent special de tip reactiv cu comportamentpredefinit. Holonii pot coopera pentru a-si augmenta capacitatea de luare a unei decizii,formand o holarhie. Spre deosebire de agenti, holonii sunt direct legati de un utilaj fizic(robinet, motor, etc). scenariile de negociere, in cazul in care exista, sunt de obicei foartesimple presupunand doar schimbul unor mesaje. Datorita naturiireal-time a sarcinilor,sisteme holonice simple, dar robuste, sunt aplicate cu avantaje enorme in sistemele deproductie discrete. Esenta conceptului de sistem de fabricatie holonic SFH (Holonic Manufacturing System

HMS) se afla notiunea de holon. Cuvantulholon a fost propus de scriitorul si filosofulmaghiar Arthur Koestler pentru a descrie o unitate organizationala de baza in sistemelebiologice si sociale. El a introdus pentru prima data acest cuvant, in cartea sa The Ghostin the Machine, parte a unei trilogii asupra sistemelor ierarhice deschise.Cuvantul holon este o combinatie a cuvantului grecesc "holos" ce inseamna intreg, sisufixul "on", ca in "proton" sau "neutron", sugerand o particula sau o parte. Doua observatiil-au facut pe Arthur Koestler sa propuna acest cuvant. Prima provine de la Herbert Simon,

un castigator al premiului Nobel, si are la baza o parabola din care se conclude ca sistemecomplexe pot evolua din sisteme simple mult mai rapid daca trec prin forme intermediarestabile, decat in caz contrar. Cea de a doua observatie, facuta de Koestler in timp ceanaliza ierarhiile si formele intermediare stabile in cadrul organismelor vii si a organizatiilorsociale este ca, desi este usor sa identificam parti, un intreg sau o parte in sensul absolutnu exista nicaieri. Acest dualism este un concept cheie in acest univers. Astfel, pentru adescrie natura hibrida a partilor in sistemele din viata reala, Koestler a propus cuvantulholon.Un holon, dupa definitia data de Koestler, este o parte identificabila a unui sistem, careare o identitate unica desi este formata la randul sau din parti subordonate, ea fiind larandul ei parte a unui intreg (ansamblu) mai mare.Holonii sunt unitati autonome, ce au un anumit grad de independenta si trateaza diferitelesituatii fara a cere instructiuni de la autoritati superioare. In acelasi timp, holonii suntsubiect de control pentru autoritati superioare.Prima proprietate asigura faptul ca holonii sunt forme stabile, ce supravietuiescperturbatiilor. Cea de a doua proprietate este ca ei sunt forme intermediare, ce furnizeazao functionare corespunzatoare ansamblului. Alternativ, holonii au o tendinta deautoafirmare, ca manifestare a caracteristicii lor de intreg (ansamblu), si o tendinta deintegrare, ce exprima dependenta fata de un ansamblu mai mare sau caracteristica lor departe (subansamblu).

O ierarhie de holoni autoreglabili ce functioneaza:1. ca ansambluri autonome in supra-ordonare fata de partile lor componente,2. ca parti dependente in subordonare fata de nivelele superioare,3. in coordonare cu mediul lor inconjuratorformeaza, dupa definitia data de Koestler, o holarhie.

Introducerea conceptului de sistem holonic in fabricatie are ca scop obtinerea infabricatie a beneficiilor pe care organizatiile holonice le furnizeaza organismelor vii, cum arfi: stabilitate fata de perturbatii, adaptabilitate si flexibilitate la schimbari si folosireaeficienta a resurselor disponibile.

Pentru a translata conceptul de holon al lui Arthur Koestler in fabricatie, consortiulHolonic Manufacturing Systems (HMS) a elaborat urmatoarele definitii:Definitia 1.1.Holon: un ansamblu de constructii autonome si cooperative ale unui sistemde fabricatie pentru a transforma, transporta, depozita si/sau valida informatii si obiecte


39/49

fizice. Holonul consista dintr-o parte de procesare a informatiei si frecvent si dintr-o partede procesare fizica. Un holon poate fi parte a unui alt holon.Definitia 1.2.Autonomie: Capabilitatea unei entitati de a crea si controla executiapropriilor planuri si/sau strategii.Definitia 1.3.Cooperare: Un proces prin care un set de entitati dezvolta planuri comunacceptabile si executa aceste planuri.Definitia 1.4.Holarhie: Un sistem de holoni ce pot coopera pentru a ajunge la obtinerea

unui obiectiv. Holarhia defineste regulile de baza pentru cooperarea holonilor si prinaceasta le limiteaza autonomia.Definitia 1.5.Sistem de fabricatie holonic: O holarhie ce integreaza intreaga gama deactivitati de fabricatie de la preluarea unei comenzi pana la proiectare, productie, simarketing pentru a realiza intreprinderea de fabricatie agila.Definitia 1.6.Atribute holonice: Atributele unei entitati ce il fac holon. Setul minim esteautonomia si cooperarea. Alte atribute importante sunt algoritmii si procedurile pentrunegocierea impartirii task-urilor, precum si cele pentru executarea actiunilor stabilite incomun.Implementarea conceptelor de productie holonica se poate face folosind tehnologiaagentilor (sisteme multi-agent), care este adecvata implementarii modularitatii,descentralizarii si reutilizarii structurilor complexe (Fig.1.5.5).

Fig.1.5.5 Abordarea pe nivele a productiei holonice distribuiteLa nivelul inferior al controlului echipamentelor este nevoie de interconexiuni fizice, deexemplu: citirea datelor de la senzori si trimiterea comenzilor la elementele de actionare.In prezent, acest lucru este efectuat de automate programabile care opereaza dupa


40/49

standardul IEC 1131, standard proiectat pentru un control ierarhic. Pentru a trece lacontrolul holonic a fost dezvoltat standardul IEC 61499, o extensie a IEC 1131. Acestadefineste noi concepte de modelare a controlului si de executiei algoritmilor in sistemedistribuite prin incapsularea si refolosirea codului.Cele doua paradigme agent si holon s-au dezvoltat din aceleasi cerinte: autonomie sicooperare, bazandu-se pe distributia si descentralizarea entitatilor si functiilor. Cu toateacestea exista diferente intre cei doi termeni. Termenul de agent isi are originea in

programare/inteligenta artificiala, fiind atat un concept cat si o tehnologie, pe candtermenul holon isi are originea in productia asistata de calculator (Computer IntegratedManufacturing CIM), fiind in special un concept util in dezvoltarea partii control a unuisistem.

Fig.1.5.6 Tranzitia de la un sistem centralizat la un sistem pur holonicPornind de la atributele propuse de A.Koestler s-a incercat adaptarea acestora in cadruldomeniului manufacturier. Din punct de vedere cronologic, IMS (Intelligent ManufacturingSystems) a propus printre primele proiecte care au avut in vedere aceste concepte subforma unei noi directii de cercetare: HMS (Holonic Manufacutring Sysmtems). Acestproiect a avut urmatoarele obiective:

Dezvoltarea de sisteme de fabricatie folosind componente modulare; Dezvoltarea de module inteligente care se re

manufacturing cap 2

Documents