В 1997 г. в Брюссельском конгресс-центре прошел День информатизации по европейской программе ESPRIT. Работали секции: «Информационные технологии для обучения и подготовки кадров в промышленности», «Информационные технологии для спутниковой связи», «Управление информацией и системы поддержки принятия решений», «Компьютерные сети», «Системы мультимедиа», «Имитационное моделирование», «Оптоэлектроника», «Распределенные системы», «Антропоцентрические интерфейсы», «Нанотехнологии и микросистемы». Особый интерес вызвала секция, посвященная проблемам международного сотрудничества в рамках всемирной программы «Интеллектуальные производственные системы» (IMS – (Intelligent Manufacturing Systems). Прочитанные доклады послужили толчком для сбора и анализа дальнейшей информации о наиболее важных проектах и событиях последних лет, относящихся к этой теме.

Участники программы IMS

Международная программа IMS – инициатива ведущих промышленных держав мира, направленная на создание нового поколения производственных систем и технологий, на основе совместных исследований и разработок научно-практических проектов по всем аспектам автоматизации, интеграции и интеллектуализации производства.

Как и ряд других стратегических инициатив, например, проекты создания ЭВМ 5-го поколения и их практического применения, проект IMS впервые был предложен Японией в 1989 г. и получил финансирование по линии Министерства внешней торговли и промышленности (MITI) [1,2]. Его главная цель – обеспечить выживание и подъем конкурентоспособности японских предприятий на мировых рынках конца XX-начала XXI века. С середины 90-х годов подобные работы получили широкий мировой резонанс и сегодня выполняются крупными международными консорциумами в ответ на реальные потребности промышленности. В рамках европейской комиссии с 1997 г. IMS имеет статус специальной открытой подпрограммы программы ESPRIT на стыке промышленной технологии, технологии материалов и передовых информационных технологий.

В числе ее участников находятся страны Европы, Япония, США, Австралия. Куратором программы является IMS International – организация, которая разрабатывает стратегию, координирует совместную деятельность и обеспечивает ее информационную поддержку.

На региональном уровне (ЕС, США и т.д.) имеются собственные руководящие органы, представляющие в IMS исполнителей из научных организаций, университетов и фирм соответствующих регионов.

Темы и проекты программы IMS

В настоящее время основные темы исследований по IMS подразделяются на 5 групп:

• исследование и моделирование полного жизненного цикла продукции (total product life cycle);

• исследование и разработка производственных и деловых процессов на предприятиях различных отраслей;

• средства выработки стратегий, планирования и проектирования; • человеческие, организационные и социальные факторы производства;

• виртуальные и расширенные предприятия (virtual and extended enterprises).

К началу1998 г. по линии ESPRIT были поддержаны следующие проекты [1]: • GLOBEMAN’21; • Next Generation Manufacturing Systems – NGMS; • GNOSIS; • Holonic Manufacturing Systems – HMS; • Metamorphic Material Handling Systems; • Rapid Product Development; • Organizational Aspects of Human-Machine Coexisting Systems; • Initiative and Intelligent Field Factory; • Intelligent Composite Products. Остановимся на содержании первых трех проектов [1,3-5]. GLOBEMAN’21

Проект GLOBEMAN’21, начавшийся в марте 1996 г., посвящен проблемам интеграции предприятий в контексте глобального производства. Он направлен на разработку инновационных процессов и технологий для организации и управления новым производством в условиях динамичной рыночной среды XXI века. В нем участвуют как промышленные, так и университетские партнеры из разных стран и континентов.

Двумя крупнейшими темами, выполняемыми по проекту GLOBEMAN’21, являются компьютерная интеграция предприятий и управление жизненным циклом продукции. Следует ожидать, что производства будущего будут полностью интегрированными во времени и пространстве. Поэтому консорциум организаций, участвующих в проекте GLOBEMAN’21, планирует вести разработку деловых процессов и методов управления с использованием систем имитационного моделирования и интеллектуальных средств поддержки, исходя из общей инормационной инфраструктуры, позволяющей преодолевать географические, временные и культурные барьеры на пути к интеграции отдельных предприятий.

Главными целями проекта являются:

• создание новых деловых/ операционных процессов, методов, моделей и технологий для возникающей ныне среды глобального производства; здесь в качестве ключевых элементов выступают управление прямым и обратным жизненными циклами и компьютерная интеграция предприятий;

• улучшение качества и профессиональных характеристик производства путем создания и внедрения нескольких промышленных демонстраторов;

• прогнозирование, представление и моделирование важнейших особенностей глобального производства XXI века, позволяющего радикально усовершенствовать деловые процессы и среды отдельных предприятий.

Важнейшими итогами выполнения проекта станут: разработка новых средств управления производством в среде глобальных виртуальных предприятий; создание новых технологий и приложений в таких смежных с IMS областях, как моделирование, имитация, управление производствами и предприятиями, искусственный интеллект, лидерство в малых группах и теория организаций; более глубокое понимание ключевых процессов производства; построение рациональной архитектуры интегрированных организаций для более эффективного и высококачественного производства в различных отраслях.

Среди технических результатов проекта ожидаются:

• реализация поддержки удаленного на значительное расстояние заказчика, исходя из сведений о реальных клиентах и продуктах, выпускаемых заводами, расположенными в различных частях света;

• разработка базового подхода к представлению знаний для поддержки удаленного заказчика с использованием IDEF3;

• разработка демонстрационного прототипа системы поддержки заказчика в сети Internet с помощью Web -средств;

• программирование Java-приложений для поддержки дистанционной диагностики.

Проект несет в себе значительные выгоды как для промышленных партнеров, так и для университетов. Первым он обеспечивает: проведение большого числа необходимых предпроектных исследований, которые часто бывают не по средствам отдельным компаниям; уменьшение риска при внедрении и отработке новых технологий; получение информации о передовых информационных технологиях и демонстрация их в глобальных масштабах. Компании, предоставляющие определенную информацию о своих деловых процессах, взамен получают новые знания и технологии управления знаниями, понимание важнейших путей поддержки их бизнеса и передовые инструментальные средства этой поддержки.

Его значимость для университетов и исследовательских организаций связана прежде всего с возможностью демонстрации и внедрения результатов исследований в промышленной среде, их оперативной оценке внесения коррективов, диктуемых реальными требованиями промышленности и развития кооперации предприятий.

Сам консорциум GLOBEMAN служит примером сетевого (виртуального) предприятия, функционирование которого основано на процедурах управления и коммуникациях, осуществляемых с помощью электронной почты, WWW-сервера, компьютерных конференций, общих для партнеров видео- и аудиоданных и т.п.

К cередине 1998 г. были разработаны следующие инструментальные средства:

• система прототипов на основе платформы, объединяющей реальные и виртуальные модели;

• для демонстрационных прототипов была разработана платформа с использованием WWW-технологий и их расширений в CGI и Java;

• прототип всемирной имитационной среды (World Wide Simulation Environment) для виртуального предприятия;

• прототип системы управления данными на основе моделирования деятельности;

• прототип системы календарного планирования.

В качестве демонстрации было построено первое отображение виртуального и глобального предприятия на архитектуру жизненного цикла, основанное на расширенной методологии организации КИП PERA (Purdue Enterprise Reference Architecture).

Был разработан демонстрационный прототип цепи поставок (supply chain), раскрывающий вертикальные и горизонтальные механизмы координации агентов в цепи поставок. Эти механизмы включают формирование рабочей группы, переговоры по техническому заданию с заказчиками и подрядчиками, сопровождение, организацию процесса перепроектирования в случае изменения задания и проведения новых переговоров с заказчиками и подрядчиками.

NGMS

Проект NGMS, координируется международным консорциумом развитого производства (The Consortium for Advanced Manufacturing International – CAM-I). Цель проекта NGMS состоит в разработке и интеграции представлений о передовых производственных системах в интересах создания систем нового поколения. NGMS прежде всего поддерживает разработку виртуальных предприятий, состоящих из распределенных автономных рабочих единиц, связанных единой целью и функционирующих в быстро и подчас непредсказуемо изменяющейся среде.

В проекте предусмотрены: описание содержания и технологии компьютерной интеграции производственных систем следующего поколения; моделирование и имитация компонентов производственных систем следующего поколения; построение интеллектуальных производственных ячеек; развитие унифицированных моделей данных и стандартов; изучение динамики предприятий и пр.

На первой стадии проекта основное внимание уделяется разработке:

• унифицированного представления производственных систем следующего поколения, обеспечивающего интеграцию результатов, получаемых партнерами;

• оперативных средств отслеживания передовых технологий и новых материалов, являющихся кандидатами на использование в NGMS;

• множества совместимых моделей и имитаций, объединяющих принципы нисходящего проектирования производств с восходящим проектированием распределенных виртуальных предприятий.

Предварительно были определены ключевые характеристики производственных систем следующего поколения и систематизированы представления о их создании. Так, в Европе в контексте создания посттейлоровских предприятий было развито понятие фрактальной организации [6]. Из японской программы IMS была взята хорошо разработанная концепция автономных и распределенных производственных систем, состоящих из распределенных производственных модулей, снабженных средствами искусственного интеллекта и компьютерными аналогами биологических систем [2]. Американские представления о гибком, подвижном производстве (agile manufacturing) позволяют сформулировать требования к робастным динамическим системам на производстве. Австралийский опыт позволяет, в частности, построить и исследовать различные типы отношений между малыми предприятиями.

Участники консорциума считают, что между всеми этими воззрениями имеется неразрывная связь, и что они ведут к разработке достаточно похожих по своим характеристикам производственных систем. Комбинирование вышеуказанных и прочих концепций позволит ускорить разработку глобальных и более конкурентоспособных систем. Установление партнерства обеспечит создание своего рода глобальной системы отладки (testbed) для NGMS с учетом таких аспектов как стоимость, своевременность, гибкость и робастность, а также масштабируемость глобально распределенных производств.

GNOSIS

XXI веку необходима новая парадигма организации производства, обеспечивающая переход от массового к постмассовому образу экономической активности. Речь идет о производстве продуктов в ограниченном количестве, которые предназначены для сегментированных рынков удовлетворения нужд индивидуального потребителя.

Общая цель проекта GNOSIS состоит в разработке среды для реализации новой производственной парадигмы использования интенсивных стратегий инженерии знаний (knowledge-intensive strategies) [7], покрывающих все стадии жизненного цикла продукции. Такая среда призвана обеспечить новые формы конкурентоспособных продуктов и процессов производства, характеризуемых повышенным вниманием к окружающей среде (environment-conscious), потребностям общества (society-conscious) и ориентированных на индивидуума.

Недавно целесообразность традиционного производства была поставлена под вопрос ввиду ряда его отрицательных эффектов глобального характера, таких как загрязнение окружающей среды, истощение природных ресурсов, распространение вредных отходов. Устаревшие и нескоординированные стратегии решения этих проблем, применяемые в настоящее время, обеспечивают лишь краткосрочные, частичные результаты. Без радикальных международных инициатив производственный сектор будет обречен на постепенное свертывание. Работы по проекту GNOSIS рассматриваются как, хотя и начальный, но крайне важный шаг в осуществлении подобных инициатив.

Одна из главных целей проекта GNOSIS состоит не только в порождении новой производственной парадигмы, но и в создании условий для ее успешного развития. Это будет способствовать преодолению или уменьшению числа проблем, свойственных существующему массовому производству, что позволит производственным предприятиям с одной стороны стать более конкурентоспособными, а с другой – обеспечить потребителей адекватной продукцией.

В проекте развивается парадигма постмассового производства, которая включает новые подходы к производству, учитывающие ограниченность природных ресурсов и необходимость поддержания природного баланса для создания так называемой среды регулируемого производства (sustainable manufacturing). Эта новая парадигма будет реализована путем изготовления так называемых «мягких продуктов» (soft products) c помощью интеллектуальных производственных ячеек на сетевых предприятиях нового типа [7]. Здесь «мягкость» продукта означает его адаптивность, робастность и возможность коэволюции вместе с условиями природной среды и изменением потребностей общества. Отсутствие подобной «мягкости» в обычных продуктах производства во многом обусловлено несогласованностью используемых знаний, что часто приводит к локально оптимальным, но глобально несостоятельным решениям. Следовательно, эффективная систематизация, обнаружение, накопление и использование производственных знаний рассматриваются как ключевой момент в установлении новой парадигмы.

Основные темы работ призваны обеспечить реализацию предложенной стратегии и достижение кратко-, средне- и долгосрочных результатов. Исследования в области постмассового производства будут включать такие темы как социальные потребности, философия и экономика производства, движущие силы и препятствия на пути к постмассовому производству и, конечно, «мягкие» продукты и производственные системы, которые образуют становой хребет будущей производственной парадигмы.

Данное исследование предполагает сдвиг от массового использования материалов в производстве к массовому применению знаний, от количественного к качественному удовлетворению спроса и расширяет область производства на весь жизненный цикл продукции. Здесь вполне обоснованным выглядит проведение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) на международном уровне с привлечением различных партнеров из экономически развитых стран. Причины:

• Проблемы отрицательного влияния производства и потребления на окружающую среду не могут адекватно решаться на локальном или региональном уровне, т.к. экологические последствия производства и массового потребления носят глобальный характер и, как следствие, требуют глобального подхода (без принятия всемирно согласованной стратегии рациональный поддерживаемый баланс между производством и средой невозможен).

• Эффективное использование знаний, как основы решения глобальных проблем, требует обеспечения доступа ко всем имеющимся источникам. Но производственные, экологические знания и знания о мировом рынке отнюдь не сконцентрированы в каком-то отдельном регионе или стране, а распределены по всему миру. Поэтому общая исследовательская программа должна включать всех заинтересованных участников.

• Все чаще производство выходит за пределы национальных или региональных рамок; международное давление, обусловливающее постепенное открытие ранее закрытых национальных рынков. Развитие транснациональных корпораций и стремление к свободному доступу к продуктам и услугам со стороны потребителей требует глобализации ведущихся исследований и разработок, касающихся новых продуктов и производственных технологий.

• Последние успехи в области коммуникационных технологий, включая развитие электронных сетей, передачу информации или знаний средствами мультимедиа, обеспечивают интернационализацию научных исследований и возможность научной кооперации на глобальном уровне. Подобная возможность должна использоваться для повышения жизненных стандартов и уровня знаний всего человечества.

Семинары и конференции

По проблематике интеллектуализации производственных систем и предприятий начали регулярно проводиться крупные международные форумы и конференции. Например, в 1997 г. в Сеуле (Корея) состоялся 4-й Международный семинар по IMS (4th IFAC Workshop on Intelligent Manufacturing Systems, July 21-23, 1997), где помимо специальной секции по программе «Интеллектуальные производственные системы» работали секции по таким проблемам как: системы управления производством, распределенное управление, интегрированные производственные системы, совмещенная разработка, проектирование производственной ячейки, реинжиниринг предприятий, интеллектуальные системы CAD/CAM/CAE [8].

На представительной европейской конференции по интеграции производства IiM’97 (The European Conference on Integration in Manufacturing, 1997, September 24-26, Dresden, Germany) были организованы следующие секции: «Совмещенная разработка и передовое проектирование», «Интеллектуальное оборудование», «Распределение знаний и поддержка сотрудничества на производстве», «Управление цепочкой поставок», «Глобальное производство» [9]. В рамках конференции IiM’98 была организована специальная постконференция по IMS [5].

В 1998 г. в Лозанне (Швейцария) провел свою работу Первый международный (всеевропейский) семинар по IMS (First International Workshop on Intelligent Manufacturing Systems, IMS-EUROPE’98, 15-17 April 1998) [10], который был посвящен проблемам применения передовых информационных технологий на производстве, новым производственным парадигмам, моделированию и имитации производства с повторным использованием продуктов и материалов, проектированию и производству с учетом требований окружающей среды.

На нем были, в частности, рассмотрены вопросы построения интеллектуальных производственных предприятий (Intelligent Manufacturing Enterprises), обсуждались проблемы, связанные с глобализацией производства. В рамках семинара функционировали специальные рабочие группы по интеллектуальным производственным системам IMS и интеграции производства IiMB. Основные темы работы первой группы охватывали глобальное производство, моделирование и имитацию жизненных циклов, автономное и кооперативное распределение ресурсов в производственных системах, автономное и кооперативное управление процессами в производственных системах.

Вторая рабочая группа включала подгруппы по таким темам как моделирование и интеллектуальное управление производственными системами, координация в проектировании, управление данными и знаниями о продукции, интеграция в расширенном производстве.

Отечественные инициативы

В нашей стране проблемам компьютерной интеграции и реинжиниринга предприятий, а также смежным вопросам стратегического менеджмента и промышленной логистики также начинают уделять все большее внимание. Существует ряд известных исследовательских центров по данной проблематике – в Москве, Санкт-Петербурге, Самаре и других городах. Так, кафедра «Компьютерные системы автоматизации производства» МГТУ им. Н.Э. Баумана проводит научно-практические мероприятия и семинары. В 1997-1999гг. в Москве были организованы три конференции под названием «Логистика и бизнес».

В 1998 г. с успехом прошла вторая Российская научно-практическая конференция «Реинжиниринг бизнес-процессов на основе современных информационных технологий». В 1997 г. Э.В.Поповым совместно с Е.Г.Ойхманом была издана первая отечественная монография «Реинжиниринг бизнеса» [11]. В 1998г. был опубликован проект федеральной программы развития CALS-технологий в России [12]. В 1998 г. вышел в свет специальный выпуск журнала «Программные продукты и системы», посвященный вопросам интеллектуализации производственных систем и предприятий [13]. В него вошли статьи по реинжинирингу и интеллектуальному имитационному моделированию предприятий, интеллектуализации компьютерно-интегрированных производств и совмещенной разработки, управлению жизненными циклами и интегрированной логистике (CALS-технологиям), виртуальным агентам, продуктам и предприятиям.

В 1998 г. в рамках Шестой национальной конференции по искусственному интеллекту (КИИ-98) в г. Пущино состоялся первый отечественный научно-технический семинар «Интеллектуальные производства и предприятия» [14, 15]. Цель семинара заключалась в анализе общего положения, обсуждении идей и научно-технических результатов, а также определении перспективных направлений развития интеллектуальных производств и предприятий (на стыке искусственного интеллекта и новейших сетевых технологий, экономики и менеджмента, методов организационного проектирования и компьютерно-интегрированных производств). Наконец, в конце 1998г. в Миннауки РФ были представлены концепция Технологий Ускоренной Разработки Базовых Объектов (ТУРБО) и проект комплексной программы ее реализации.

Проведение семинаров и организация комплексных программ по IMS призваны объединить усилия ученых в области искусственного интеллекта, разработчиков компьютерно-интегрированных производств и сетевых организаций,инженеров-производственников, бизнесменов и менеджеров.

Литература 1. Intelligent Manufacturing Systems. Guide for Proposers. 1997.

2. Поспелов Д.А. Япония продолжает удивлять мир. – Новости искусственного интеллекта. 1997. №2. с.51-73.

3. Van Puymbroeck W. Intelligent Manufacturing Systems: an International Initiative in R&D Cooperation. – Proc. of the First International Workshop on Intelligent Manufacturing Systems (IMS-Europe 1998, Lausanne, Switzerland, 15-17 April, 1998).

4. Gaines B.R., Norrie D.H. Knowledge Systematization in the International IMS Research Program. -Proc. of 1995 IEEE Conference on Systems, Man and Cybernetics Intelligent Systems for 21st Century, vol.1. pp. 958-963.

5. Williams D. IMS – an International Perspective. – Proc. of The European Conference on Integration in Manufacturing. IMS Post Conference (Goteborg, Sweden, 9 October 1998)

6. Тарасов В. Б. Предприятия XXI века: проблемы проектирования и управления. – Автоматизация проектирования. 1998. №4, с. 45-52.

7. Tomiyama T., Sakao T., Umeda Y. The post-mass production paradigm, knowledge intensive engineering and soft machines. – Proc. of IFIP WG 5.3 International Conference PROLAMAT’95 (November 29-December 1, 1995)/ Ed. by F.L.Krause, H.Jansen. – Berlin: Springer, 1996. – p.370-380.

8. 4th IFAC Workshop on Intelligent Manufacturing Systems (Seoul Korea, July 21-23, 1997).

9. The European Conference on Integration in Manufacturing (IiM 1997, Dresden, Germany, September 24-26)

10. First International Workshop on Intelligent Manufacturing Systems (IMS-EUROPE’98, Lausanne, Switzerland, April 15-17 1998).

11. Ойхман Е.Г., Попов Э.В. Реинжиниринг бизнеса. – М.: Финансы и статистика, 1997.

12. Дмитров В.И., Норенков И.П., Павлов В.В. К проекту Федеральной Программы «Развитие CALS-технологий в России». – Информационные технологии.1998. №4. с.2-11

13. Программные продукты и системы. 1998. №3.

14. Сборник научных трудов VI-й Национальной конференции по искусственному интеллекту КИИ ‘98 . Т.II. с.637-729.

15. Новости искусственного интеллекта. 1998. №3.