Современное состояние автоматизации технологического проектирования

   МГТУ "Станкин" как ведущая организация  в области станкостроения может  проводить следующие работы по повышению конкурентоспособности станкостроительных предприятий и их продукции: разработку методик оценки конкурентоспособности на всех стадиях жизненного цикла продукции с использованием САLS-технологий; поставку систем CAD/CAM/PPS и адаптацию их к конкретным производственным условиям; подготовку специалистов в области конструирования, технологии, автоматизации, управления, экономики и организации машиностроительного производства; создание программного обеспечения по вопросам производственного и инновационного менеджмента в машиностроении, маркетинга и конкурентоспособности станкостроительной продукции; обеспечение информационной поддержки разработки отраслевых программ. 
 
 

   7.13 Виртуальные предприятия 

   Введение. Одной из важнейших, стратегических целей реинжиниринга предприятий является построение сетевых посттейлоровских предприятий — социоэкономических единиц нового информационного общества. Примерами таких предприятий служат ресурсосберегающее, горизонтальное, фрактальное, расширенное и, наконец, виртуальное предприятия [25]. Виртуальное предприятие (ВП) — это такое предприятие, которое создается из различных предприятий на контрактной основе, не имеет единой юридической организационной структуры, но зато обладает общей коммуникационно-информационной структурой, обеспечивающей интеграцию усилий партнеров при выполнении некоторого проекта. Иными словами, его можно рассматривать как своего рода метапредприятие, объединяющее цели, ресурсы, традиции и опыт нескольких предприятий для производства сложных инновационных услуг или продуктов (изделий) мирового класса.

   В общем случае ВП представляет собой сложную социотехническую систему, образованную из удаленных друг от друга групп людей (виртуальных коллективов), объединяемых на основе симбиоза ведущих сетевых и интеллектуальных технологий, например сети Интернет и средств управления знаниями. В русле теории агентов и методологии многоагентных систем (MAC) оно понимается как сетевая (или даже межсетевая), компьютерно интегрированная организация, состоящая из неоднородных, свободно взаимодействующих, интеллектуальных коллективных агентов (т. е. агентов, которые сами являются MAC), находящихся в различных местах. Электронным путем формируется искусственное сообщество (группа MAC), которое существует и развивается в виртуальном пространстве.

   С одной стороны, здесь происходит слияние сетевых и интеллектуальных технологий, поскольку сеть, будучи одной из важнейших форм коллективного интеллекта, тесно связана с процессами самоорганизации, спонтанного возникновения новых структур при достижении особых состояний агентов (свойство эмергентности). В частности, центральная идея сети MAC заключается в организации гибких, адаптивных взаимосвязей между коллективными агентами, которые образуются, развиваются и трансформируются в зависимости от целей отдельных MAC. С другой стороны, речь идет о формировании единой системы поддержки когнитивных, коммуникативных и регулятивных процессов на ВП.

   Главные свойства ВП как открытой, развивающейся сети неоднородных коллективных агентов таковы.

   1 Наличие у агентов общих (совместимых)  целей, интересов и ценностей,  определяющих необходимые условия формирования ВП и правила вхождения в него.

   2 Наличие у агентов ВП потребности в дополнительных средствах для достижения целей, что приводит к установлению партнерских отношений между ними, в рамках которых осуществляется совместное использование географически распределенных ресурсов (человеческих, материальных, технологических, информационных, интеллектуальных и пр.), а также их быстрое приумножение.

   3 Преобладание дистанционной коммуникации ввиду пространственной удаленности агентов ВП, эффективное проведение совместной, компьютерно опосредованной работы партнеров, включающей процессы кооперации и координации, на расстоянии.

   4 Семиотическая природа коммуникации  агентов, ведущая роль эволюционного  семиозиса (включая семантические  и прагматические аспекты циркуляции знаний) для формирования и работы ВП.

   5 Формирование автономных виртуальных рабочих групп с гибким распределением и перераспределением функций и ролей агентов, взаимодействующих на расстоянии.

   6 “Плоская структура" ВП, предполагающая  максимизацию числа горизонтальных  связей между агентами в рабочих  группах.

   7 Максимально широкое распределение полномочий управления, наличие в ВП многих центров принятия решений (сотовая сеть).

   8 Временный характер, возможность быстрого образования, переструктурирования и расформирования ВП, что обеспечивает его реактивность и адаптивность к изменениям социоэкономической среды.

   Ниже  выделяются и анализируются основные средства и технологии, используемые в качестве компонентов инфраструктуры ВП.

   Типовые компоненты информационной инфраструктуры виртуального предприятия. В разработке технологии создания и инфраструктуры ВП первостепенную роль играют стандарты в области компьютерных сетей (сетевых коммуникаций), взаимодействия программных средств, инженерии знаний, моделирования разрабатываемых продуктов и пр. Технология создания ВП объединяет следующие компоненты:

   - сетевые средства и технологии  коммуникации (Netware), т. е. средства Интернет/Интранет;

   - различные средства поддержки  групповой деятельности (Groupware), включая программные средства обеспечения процессов сотрудничества (Collaboration Software) и координации (Coordination Software);

   - корпоративные системы управления  знаниями (Knowledge Management Systems);

   - средства быстрого построения  распределенных приложений в  неоднородных средах (RADD). Здесь наиболее популярной является CORBA-технология, основанная на архитектуре управления объектами ОМА (Object Management Architecture);

   - CALS-технологии, ядром которых выступает международный стандарт для обмена данными по моделям продукции STEP (Standard for the Exchange of Product model data).

     Кратко изложим функции и структуру  упомянутых выше компонентов.

   Основы  Интернет-технологий и средства Groupware. Для обеспечения необходимой совместимости в компьютерных сетях действуют специальные стандарты, называемые протоколами. Протоколы Международной организации стандартов ISO являются семиуровневыми и известны как протоколы базовой эталонной модели взаимосвязи открытых систем OSI (Open System Interconnections). Сетевые протоколы — это наборы синтаксических и семантических правил, определяющих поведение функциональных блоков сети при передаче данных. Они реализуют совокупность соглашений относительно способа представления данных, обеспечивающего их передачу в нужных направлениях и правильную интерпретацию данных всеми участниками информационного обмена. По сути, Интернет есть международное объединение компьютерных сетей, использующих одно и то же семейство протоколов TCP/IP. Оно включает протокол контроля транспортировки (передачи) информации TCP, адресный протокол IP и ряд других. Все они предназначены для передачи сообщений по сети Internet.

   Среди различных служб сети Internet, поддерживающих функционирование ВП, следует указать "всемирную паутину" World Wide Web (WWW), глобальные информационные серверы (Wide Area Information Servers), интерфейсы пользователя (броузеры), такие как Netscape Navigator, Internet Explorer, Microsoft Outlook и др., общедоступные информационные серверы (FTP-серверы), списки рассылки электронной почты, службу телеконференций и пр. Здесь главную роль играет World Wide Web — собрание мультимедиа-документов, связанных между собой гипертекстовыми ссылками. Каждый WWW-сервер имеет свой адрес в сети Интернет, и программы просмотра используют эти адреса для поиска и размещения информации.

   Документы Web-среды записываются в специальном формате, называемом языком гипертекстовой разметки HTML (Hypertext Markup Language), который основан на промышленном стандарте SGML (Standard General Markup Language), служащем для представления и обмена документами. В последнее время на смену HTML приходит расширяемый язык разметки XML (eXtensible Markup Language).

   В свою очередь, языки, развивающие XML-технологию, можно разделить на следующие классы: 1) средства описания информационных ресурсов (Resource Description Framework); 2) языки описания математических документов, использующих специальные символы (Mathematical Markup Language); 3) язык описания документов, содержащих мультимедиа-данные SMIL (Synchonized Multimedia Integration Language); 4) языки управления данными (XQL); 5) языки электронной коммерции (Open Trading Protocol, Financial Exchange).

   Чтобы извлечь из сети нужные данные, запускаются  программы-клиенты, например протокол передачи файлов FTP (File Transfer Protocol), или программы просмотра документов WWW (броузеры), например Internet Explorer.

   В связи с широким распространением WWW-технологии ее можно считать наиболее удобной основой для построения пользовательского интерфейса ВП. В частности, она позволяет пользователю взаимодействовать с информационной системой с любого компьютера, где установлен броузер.

   В то время как сетевые средства Netware лежат в основе дистанционной коммуникации агентов ВП, программные средства групповой работы Groupware служат для поддержания процессов кооперации, сотрудничества, координации действий агентов ВП.

   Семейство Groupware можно разделить на следующие классы:

   - системы обмена сообщениями (Message Systems);

   - системы обеспечения компьютерных телеконференций (Computer Conferencing);

   - системы поддержки группового принятия решений (Group Decision Support Systems) и электронных совещаний (Electronic Meeting Rooms);

   - соавторские системы (Co-Authoring Systems) и системы аргументации (Argumentation Systems);

   - координационные   системы (Coordination Systems);

   - программные агенты, агентства и MAC.

   Безусловно, самые простые и широко используемые средства поддержки групповой работы — это системы обмена сообщениями, такие как электронная почта и электронные конференции на основе текстов. Более совершенные системы обеспечения компьютерных конференций, например системы поддержки сотрудничества с помощью средств гипермедиа и мультимедиа (Collaborative Hypermedia and Multimedia), образуют многомодальное информационное пространство с коллективным доступом. Системы поддержки группового принятия решений стимулируют коммуникативные процессы в группах и позволяют повысить эффективность группового принятия решений за счет сокращения занимающих много времени рабочих совещаний. Здесь ведущую роль играют средства поддержки электронных совещаний (встреч в сети), обеспечивающие свободный обмен идеями между партнерами. Соавторские системы и системы аргументации предназначены для поддержки группового решения задач, и в особенности, переговорных процессов и процессов аргументации, связанных с выдвижением и взвешиванием аргументов за и против. В частности, развитые соавторские системы должны обеспечивать поддержку групповых творческих процессов, связанных с поиском оригинальных идей. Это такие процессы как "мозговой штурм", синекгика, поиск аналогий. Системы координации служат для согласования индивидуальных действий членов рабочей группы в процессе достижения общей цели. Здесь примером служат системы, основанные на методологии потоков работ (Workflows). Наконец, методология агентов и MAC обеспечивает совместное (партнерское) человеко-компьютерное решение задач в рамках ВП, когда программные агенты, понимаемые как активные, автономные объекты или виртуальные деятели, выполняют функции персонифицированного интеллектуального    интерфейса пользователей, образуя при необходимости искусственные организации и сообщества. Инструментальные средства разработки агентов, а также MAC, реализующие ряд функций groupware, описаны в работе [25].

   Управление знаниями и совместное использование ресурсов. Важнейшим условием эффективности ВП является интеллектуализация производства и менеджмента у предприятий-партнеров, включающая решение таких проблем как:

   - систематизация корпоративных знаний и опыта; создание распределенных и больших баз производственных знаний;

   - построение специальных стандартов (норм), содержащих общие элементы и облегчающих обмен знаниями;

   - разработка на этой основе  интеллектуальных производственных  систем, в которых подсистемы и машины будут способны к автономным оценкам, рассуждениям и действиям.

   Эффективное решение этих проблем требует  разработки моделей и систем управления производственными знаниями. Основная роль управления знаниями в ВП состоит в их разделении между агентами так, чтобы каждый агент мог воспринимать и использовать корпоративные знания в процессах распределенного решения задач. По сути, речь идет о реорганизации обычного цикла инженерии знаний в прикладных интеллектуальных системах (приобретение → представление → пополнение → поддержка → передача знаний) применительно к коллективу агентов. Ключевыми функциями управления знаниями в ВП являются: получение, организация, совместное пополнение и использование (Collaborative Knowledge Development), распространение, оценка знаний. Получение (интернализация) знаний происходит либо путем их непосредственного извлечения из внешних источников (экспертов, руководств, диаграмм потоков работ), либо в результате обнаружения знаний в базах данных (Knowledge Discovery) или интеграции приборной информации. Интернализация предполагает также совместную фильтрацию знаний, отбор и обработку агентами наиболее актуальных и ценных для совместной работы знаний. Важное место занимает также объединение разнородных источников данных (например, файловых систем, баз данных, репозиториев, узлов сети Интернет) в целостную карту знаний (Knowledge Map).

   Организация (представление) знаний осуществляется в соответствии с предпочтительной для агентов ВП классификационной  схемой и таксономией. Она может включать интерпретацию и переработку получаемых агентом знаний. Совместное использование (экстернализация) знаний означает их передачу вовне в интересах разделения, повторного использования, эффективного пополнения и распределенного решения задачи. Распространение знаний связано с их передачей по корпоративной сети от агентов-владельцев к агентам-клиентам, которым они необходимы. Здесь важное место занимает посредничество, обеспечение доступа к знаниям, например предоставление (продажа) клиенту достаточно богатых и релевантных источников знаний с целью обеспечить эффективную передачу и использование знаний. Наконец, функция оценки, связанная с определением объема и качества корпоративных знаний, в основном обеспечивает поддержку остальных функций.