APLIKOVANÁ INFORMATIKA A ŘÍZENÍ

Jiří DAVID

1

OBSAH

1 VÝROBA A ŘÍZENÍ ...................................................................... 3 1.1 Základní přístupy k řízení výroby................................................................................................. 3 1.2 Typické problémy výrobních podniků a jejich příčiny ................................................................. 8

2 PRŮMYSLOVÉ AUTOMATIZAČNÍ A INFORMAČNÍ TECHNOLOGIE 10

2.1 Automatizační projekt............................................................................................................. 10 2.2 Hlavní požadavky uživatelů na „ideální“ software pro průmyslovou automatizaci.................. 12 2.3 Změny v oblasti podnikové informatiky .................................................................................... 12 2.4 Hierarchie nástrojů pro řízení podniků................................................................................. 13

3 MES – SOFTWAROVÝ SYSTÉM PRO PŘÍMÉ ŘÍZENÍ VÝROBY A DOKUMENTACI SKUTEČNÉ VÝROBNÍ HISTORIE ............................. 15

3.1 Funkční model MES ................................................................................................................... 15 3.2 Funkční oblasti MES................................................................................................................... 17 3.3 MESA International ................................................................................................................... 18 3.4 Budování informačních systémů výroby – MES ........................................................................ 19

4 SYSTÉMY APS(ADVANCED PLANNING AND SCHEDULING) ........ 20

5 ERP - PODNIKOVÉ INFORMAČNÍ SYSTÉMY ............................... 27

6 STRATEGICKÉ ŘÍZENÍ ............................................................... 29

7 RFID (RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION) - RADIOFREKVENČNÍ SYSTÉM IDENTIFIKACE.................................................................. 33

7.1 Základní informace o technologii RFID...................................................................................... 33 7.2 Princip funkce............................................................................................................................ 34 7.3 Základní rozdělení používaných RFID tagů : .............................................................................. 35 7.4 Jak začít...................................................................................................................................... 36

8 ŘÍZENÍ S VYUŽITÍM INTELIGENTNÍCH AGENTŮ, HOLONICKÝCH A MULTIAGENTNÍCH SYSTÉMŮ ........................................................ 39

8.1 Co je to agent ............................................................................................................................ 39 8.2 Spolupráce agentů a řízení multiagentní komunity .................................................................. 39 8.3 Sítě agentů................................................................................................................................. 40 8.4 Mobilní agenty........................................................................................................................... 41

9 VIRTUALITA A DIGITALIZACE.................................................... 43 9.1 Virtuální svět.............................................................................................................................. 43

9.1.1 Virtualita ..................................................................................................................................... 43

10 PRŮMYSLOVÉ ROBOTY A MANIPULÁTORY .............................. 45 10.1 Průmyslové roboty a manipulátory ( PRaM) ..................................................................... 45 10.2 Roboty ............................................................................................................................... 46

2

POKYNY KE STUDIU

Pro předmět 638-3008 Aplikovaná informatika a řízení zimního semestru navazujícího magisterského

studijního oboru Management kvality a studijního oboru Automatizace a počítačová technika

v informačních technologiích jste obdrželi studijní materiály pro kombinované studium.

PREREKVIZITY Předmět nemá žádné prerekvizity, předpokládá se obecná znalost automatizace.

CÍL PŘEDMĚTU A VÝSTUPY Z UČENÍ

Cílem předmětu je seznámit se základy inženýrské informatiky, přičemž klade důraz na kategorizaci

informačních a řídících systémů v rámci hierarchie řízení podniku. Zabývá se jednotlivými kategoriemi

systémů pro řízení podniku (MES, APS, ERP, BI). Seznamuje s moderními technologiemi holonických

a agentních systémů, RFID, virtualitou a digitalizací a s robotnickými systémy.

PO PROSTUDOVÁNÍ PŘEDMĚTU BY MĚL STUDENT BÝT SCHOPEN:

Výstupy znalostí: např. • Student si osvojí kategorizaci výrobních systémů a informačních a řídících systémů v rámci

hierarchie podniku..

• Student bude umět definovat základní funkce systémů řízení kategorie MES, APS, ERP a BI.

• Student se bude schopen orientovat v pojmech moderních informačních technologiích jako jsou

agentové systémy a systémy bezdrátové identifikace.

• Student získá ucelený přehled o robotických systémech.

Výstupy dovedností: např. • Student se bude orientovat a si osvojí základní dovednosti při návrhu řídícího systému v prostředí

tzv. vizualizačních systémů.

• Student bude umět navrhnout procesní model operace, činnosti i technologického procesu

• Student bude schopen využít moderní informační technologie pro řešení praktický orientovaných

problémů ze své oblasti studia.

PŘI STUDIU KAŽDÉ KAPITOLY DOPORUČUJEME NÁSLEDUJÍCÍ POSTUP:

Přečíst – porozumět – umět vysvětlit – aplikovat na oblast studijního oboru.

ZPŮSOB KOMUNIKACE S VYUČUJÍCÍMI:

Na společných tutoriálech nebo individuální konzultace po předchozí domluvě emailem či telefonicky.

V rámci předmětu bude řešen semestrální projekt na zadané téma.

KONZULTACE BUDOU PROBÍHAT S GARANTEM PŘEDMĚTU ČI PŘEDNÁŠEJÍCÍM:

• na společných tutoriálech,

• individuální konzultace po předchozí domluvě emailem či telefonicky.

Garant předmětu: doc. Ing. Jiří David, Ph.D.

Přednášející: doc. Ing. Jiří David, Ph.D.

Kontakty: 59 732 5163 j.david@vsb.cz

3

1 VÝROBA A ŘÍZENÍ

Čas ke studiu

2 hodiny

Cíl

Student se seznámí se základními pojmy a metodami v oblasti výroby a řízení.

Výklad

1.1 ZÁKLADNÍ PŘÍSTUPY K ŘÍZENÍ VÝROBY

Řízení výroby je působení na výrobní systém k zabezpečení jeho optimálního fungování a rozvoje. Řízení provádějí manažeři za použití technologických prostředků. Cílů se dosahuje prostřednictvím činností lidí.

Řízení schematicky a poněkud zjednodušeně znázornit takto:

Základní přístupy k řízení výroby

Základní přístupy k řízení výroby vycházející ze stupně poznání výrobních soustav

Z různého stupně poznání výrobních soustav vychází dvojí přístup k řízení výroby: -analytický

- rozložení celku na subsystémy - samostatné řízení po částech

Řízení

Stanovení cílů - strategie

Rozhodování

Realizace- taktika

Při odchylce od požadovaného stavu – korigující zásahy

O tom, jak dosáhnout cílů

Integrace lidí, dílčích cílů

Integrace zdrojů v čase a prostoru – organizace výroby

Vyhledání optimální varianty

Tvorba variant

4

výsledek - dílčí optimalizace (specializace, dělba práce, hromadná výroba)

- komplexní

- řízení procesů - propojování dílčích procesů do řetězců - logistika

výsledek - celková optimalizace — synergický efekt

Oba cíle by měly být v rovnováze. Snadno se mohou dostat do rozporu. Tento rozpor se jeví jako konflikt cílů mezi výrobou a marketingem

Výroba, jejímž hlavním cílem je minimalizace nákladů, by nejraději vyráběla omezený sortiment výrobků ve velkém množství při minimu změn. Marketing sleduje cíl maximalizace prodeje a má zájem na maximální mnohotvárnosti (široký sortiment) a rychlé reakci na požadavky zákazníků.

Úrovně řízení výroby

Řídicí okruhy ve výrobních podnicích

Ve výrobních podnicích se vždy vyskytují dva druhy řízení a jim odpovídající dva řídicí okruhy:

1. řízení podle zakázek 2. řízení podle plánů založených na očekávané poptávce

Rozhodnutí o výrobě jsou dvojího druhu. První skupinu tvoří rozhodnutí základní povahy, která se týkají předpokladů pro výrobu. Tato základní rozhodnutí lze přirovnat k hardwaru. Jsou to rozhodnutí o výrobní kapacitě:

- celková výrobní kapacita - rozdělení výrobní kapacity do výrobních jednotek, jejich specializace, rozmístění apod.

Cíl podniku

vnitřní - výkonnost a hospodárnost výroby

vnější-uspokojení potřeb zákazníků

nákl

ady

výro

by

cíl výroby

minimum změn

Výroba Minimalizace nákladů

Zjednodušení výrobkové řady

šíře sortimentu

obje

m p

rode

je

cíl marketingu

rychlost reakce

Marketing Maximalizace prodeje

Maximální mnohotvárnost výrobků

šíře sortimentu

5

- vybavení výrobních jednotek výrob, zařízením (pro základní i obslužné procesy) - co by se mělo vyrábět a co nakupovat (jaké vztahy vytvořit s externími dodavateli)

Druhá skupina má infrastrukturní charakter (lze ji přirovnat k softwaru) a představuje vlastní řízení, což jsou systémy umožňující využít předpokladů.

Zásadní rozhodnutí o výrobě mají dlouhodobý účinek a jsou náplní strategického managementu. Jde o vytvoření schopnosti, aby byl podnik dlouhodobě konkurenčně zdatný.

Realizace těchto zásadních rozhodnutí, tzn. konkretizace strategie a její uskutečňování je úkolem taktického výrobního (logistického) managementu.

Určením časového průběhu výrobního (transformačního) procesu, tj. rozhodnutími o použití výrobních faktorů, o časovém průběhu výrobního procesu se zabývá operativní management.

Řízení výroby

• základní rozhodnutí o zaměření výroby - strategické řízení • zabezpečování výkonů - taktické řízení • rozhodování o hospodárném provedení procesů - operativní řízení

Typologie výrobního procesu

Výroba je účelné spojení, kombinace výrobních činitelů za účelem vytvoření věcných výkonů (výrobků) či služeb.

Výrobní typy lze členit podle různých hledisek, např.

- podle výrobního programu - podle procesu - podle použití vstupů - podle použité technologie - podle časového průběhu - podle použitých pracovních prostředků

I. Členění výrob podle programu

- klasifikace podle výstupu z výrobního systému

a) vlastnosti produktu

produkty

- nemateriální (strojní či lidská práce, informace, služby) - materiální (suroviny, stroje, potraviny, spotřební zboží)

tvar, podoba zboží

- neformovatelný produkt plynule vystupující (např. pivo) - formovatelný produkt plynule vystupující (např. kov. svitek) - kusový výrobek (např. šroub) - rozdíl je zejména v rozměrech

složitost výrobku

- jednoduchý produkt (hřebík, kolejnice) - složitý produkt zhotovený montáží (automobil, počítač)

pohyblivost výrobku

- stacionární produkt (elektrárna, most) - nestacionární produkt

b) vlastnosti výrobního programu

rozsah sortimentu

- výroba jednoho produktu (elektřina) - výroba více produktů

6

Množství výrobků vyráběných najednou

- kusová výroba (individuální produkt vyráběný podle individ. zakázky) používá se vysoce flexibilní výrobní zařízení , malá možnost předpovědi požadavků zákazníků, někdy dlouhé dodací lhůty (nevyrábí-li se na sklad)

- sériová výroba malo-

středně-

velko-

vyrábí se omezený počet stejných výrobků, problémem bývá změna (přechod) z jednoho výrobku na jiný (přestavba výrobního zařízení, jeho seřízení), výrobní zařízení musí být do určité míry flexibilní

- druhová výroba (speciální případ hromadné výroby, kdy se vyrábí více variant jednoho hromadně vyráběného výrobku; jednotlivé varianty se mírně odlišují tvarem, kvalitou apod.) - hromadná výroba (výroba jednoho výrobku v masové míře), jde o vysoce specializovanou a automatizovanou výrobu na specializovaném zařízení

c) vztah k odbytu

- výroba na zakázku (konkrétní druh, termín výroby, způsob dodání) - výroba pro trh (budoucí zákazník není znám, vyrábí se na sklad podle předpovědí poptávky zjištěných průzkumem trhu)

- kombinace obou předchozích způsobů

základní díly, podsestavy vyráběny na sklad

sestavy vč. konečné montáže podle požadavků zákazníka

předpoklad: stavebnicovost výroby, standardizace prvků

II. Členění podle procesu

Organizační uspořádání

a) technologický princip: pracoviště se stejnými typy technologických operací jsou soustředěna prostorově do jedné organizační jednotky (dílny), např. obrobna, lisovna, lakovna, montovna ap. b) předmětný princip: organizace dílen, provozů se orientuje na vyráběné výrobky (odtud někdy název výrobkové uspořádání) c) pevné uspořádání: je charakteristické pro takové činnosti, jako je montáž velkých parních turbín, letadel, stavba lodí, přehrad. Vyžaduje, aby jak lidé, tak stroje byly | přivedeny k objektu, který je vyráběn, montován nebo zkoušen. Pevné rozmístění je uplatňováno všude tam, kde rozměr nebo konečné užití produktu nedovoluje pohyb při j zpracování.

Struktura výrobního procesu

a) Typ materiálového toku (vztah mezi vstupy a výstupy)

(např. zpracování ropy)

Analytický proces Xi

Yj-1

Yj

Yj+1

Syntetický proces Xi

Xi-1

Yj

Xi+1

7

(např. montážní práce)

(např. některé potravinářské výrobní procesy)

(např. válcovací proces)

b) Počet operací

- jednostupňová výroba - vícestupňová výroba

c) Zaměnitelnost sledu operací

- s nezaměnitelným sledem operací - se zaměnitelným sledem operací

III. Členění podle použití vstupů

a) Podíl vstupů

- materiálově intenzivní výroba (rafinerie ropy, hutnictví) - produkce náročná na výrobní zařízení (pružné výrobní systémy) - pracovně intenzivní výroba (s převládající ruční prací) informačně intenzivní produkce (nakladatelství)

b) Jakost vstupů v

- konstantní úroveň vstupů - nepravidelná úroveň vstupů (zpracování ovoce, zeleniny, keramické výrobky apod.)

Při rozdílné jakosti vstupních materiálů se získávají výrobky různých jakostních kategorií.

IV. Členění podle použité technologie

- výrobní procesy těžební (využívají surovin ze země, vody, ovzduší, ale také těžba dřeva) - výrobní procesy fyzikálně - chemické (hutnictví) - výrobní procesy fyzikálně-mechanické (tváření, obrábění, lisování, kování) Tyto procesy se široce vyskytují ve strojírenství a v elektrotechnické výrobě. - výrobní procesy montážní - výrobní procesy přírodní a biotechnologické - výrobní procesy jaderné

V. Členění podle časového průběhu

- procesy spojité (kontinuální) - chemický průmysl, hutnictví, některé výroby potravinářského průmyslu

Podíl těchto výrob je asi 20% a mnohé se vyznačují vysokým stupněm automatizace.

- procesy nespojité (diskrétní) - hlavně strojírenský a elektrotechnický, průmysl.

Podíl těchto výrob je asi 80%.

Analyticko - syntetický proces Xi

Xi-1

Yj

Xi+1

Yj-1

Yj+1

Materiálně neutrální proces Xi Yj

8

VI. Členění podle použitých pracovních prostředků

- ruční • bez použití jakýchkoli nástrojů • s použitím ručních nástrojů (zdrojem energie je lidská síla) • s použitím nástrojů poháněných jinou než lidskou energií

- strojní (mechanizované) - aparaturní - automatizované (FMS -pružné výrobní systémy) - s počítačovou podporou (CAM) - počítačově integrované (CIM)

1.2 TYPICKÉ PROBLÉMY VÝROBNÍCH PODNIKŮ A JEJICH PŘÍČINY

Příčiny nízké produktivity:

• odstávky strojů a prostoje způsobené nepřipraveností výrobního zařízení, lidí nebo materiálu, • příliš dlouhé doby výroby způsobené čekáním na přesuny materiálu nebo přestavováním strojů, • neefektivní využití strojů a linek z důvodu špatného řízení zakázek a toku materiálu, • nekvalifikovaná obsluha, • velké množství odpadu způsobené nekvalitní výrobou nebo neefektivním využitím surovin, • časté opravy způsobené nekvalitou výroby, • manuální sběr údajů z procesu (teplota, tlak aj.) a výrobních událostí (operace, použité suroviny,

výsledky kontrol) a jejich přiřazení ke konkrétnímu výrobku nebo zakázce, • špatný přístup k údajům z výroby pro všechny zainteresované pracovníky podniku (od operátorů,

údržby, mistra, přes oddělení kvality, obchodní a finanční oddělení až po vedoucí výroby a vrcholový management),

• nedostatek informací o skutečné výrobní historii pro průběžnou optimalizaci výroby a zvýšení produktivity.

Příčiny nízké kvality:

• nestabilní výrobní procesy, které nezajistí opakování výroby ve stejné kvalitě, • špatně navržené výrobní procesy, • špatná kvalita vstupních komponent nebo použití nesprávných komponent, • špatná znalost výrobních postupů, způsobená mj. chybějícím přístupem k aktuálním pracovním

instrukcím.

Příčiny vysokých cen výrobků:

• nízká produktivita, • špatná kvalita výroby vedoucí k častým opravám a úpravám zvyšujícím náklady, • velká rozpracovanost a objem nedokončené výroby, • příliš mnoho surovin a hotových komponent na skladě, • vysoké náklady na údržbu způsobené špatnou správou výrobních zařízení.

Příčiny neplnění termínu dodávek:

• není přehled o rozpracovaných zakázkách, • chybí zpětná vazba pro aktualizaci plánu podle skutečného stavu celého výrobního prostředí, • chybějí zdroje pro plánovanou produkci – materiály, připravenost strojů (kapacita, odstávky aj.),

lidské zdroje, • organizace práce je špatná, a v důsledku toho je nízká produktivita práce, • doba expedice je oddalována opravami, jejichž příčinou je špatná kvalita.

9

Shrnutí pojmů

Řízení, klasifikace řízení, úrovně řízení výroby, Typologie výrobního procesu, Typické problémy výrobních podniků a jejich příčiny

Otázky

• Definujte řízení výroby. • Proveďte klasifikaci řízení a charakterizujte jednotlivé druhy řízení. • Vysvětlete pojem úrovně řízení. • Rozčleňte výrobní typy podniků. • Uveďte typické problémy výrobních podniků v oblasti nákladů, produktivity a kvality.

10

2 PRŮMYSLOVÉ AUTOMATIZAČNÍ A INFORMAČNÍ TECHNOLOGIE

Čas ke studiu

2 hodiny

Cíl

Student se seznámí se základními informačními technologiemi a trendy v oblasti podnikové

informatiky.

Výklad

2.1 AUTOMATIZAČNÍ PROJEKT

Automatizace výrobních a manipulačních systémů, procesů a technologií je velmi široký pojem – můžeme jej chápat jako obecné označení procesů, v jejichž rámci, uplatněním adekvátních metod a prostředků aplikované informatiky, zajišťujeme požadovanou činnost, resp. docilujeme žádaných parametrů chování automatizované soustavy.

Automatizační projekt. - cílem takovýchto projektů bylo uvedení řídicího systému, popř. dokonce jenom uživatelského softwaru řídicího systému, do provozu. Tomuto klasickému pojetí poměrně věrně odpovídaly i dominantní cíle automatizace proklamované u nás v první polovině 90. let.

Všechny tyto pohledy nás postupně přivedly k chápání automatizačního projektu jako provázaného komplexu technických, ekonomických a sociálních aspektů a k přechodu na složitější strukturu označovanou jako komplexní automatizační projekt. Hlavní skupiny hmotných a nehmotných dodávek, které jsou zpravidla integrální součástí komplexního automatizačního projektu, jsou pro ilustraci uvedeny na obr. 1.

Problematiku realizace komplexních automatizačních projektů a spolu s ní i otázky očekávání, skutečnosti a trendů v oboru automatizace výrobních procesů a technologií je přitom nutné diskutovat ze dvou odlišných pozic, tj. z pohledu:

1. Investorské a uživatelské sféry, která na základě svých technických, ekonomických a sociálních úvah rozhoduje o vlastnostech a realizaci automatizovaných systémů. 2. Dodavatelské sféry, která svými hmotnými dodávkami a inženýrskými službami konkrétní automatizované systémy projektuje, vytváří a kompletuje a popř. i udržuje.

Oba úhly pohledu přitom považujeme za rovnocenně důležité.

11

Obr.1 Typická základní struktura komplexního automatizačního projektu

Soudobé trendy v průmyslové automatizaci vycházejí z aktuálních požadavků uživatelů automatizační techniky. Jde především o požadavky zaměřené na:

• flexibilitu výroby, kdy se požaduje schopnost výrobních úseků reagovat na požadavky spojené s variabilitou konfigurace produktu, s velikostí sérií a s průběžnými modifikacemi a inovacemi produktu; • kontinuální růst produktivity, přičemž se požaduje možnost postupného nárůstu výroby ve výrobních úsecích bez větších přírůstků pracovních sil, nebo dokonce s klesajícími počty pracovníků; • zlepšování jakosti výrobků, jež se čím dál tím více stává rozhodujícím faktorem při uplatňování produkce na světových trzích; • snižování celkových nákladů, ať již investičních nebo provozních.

Naštěstí se současně s požadavky postupně objevují, či dokonce prudce rozvíjejí nové metody a prostředky, bez nichž si nelze splnění zmíněných požadavků vůbec představit. Mezi nejdůležitější rozvíjející se technologické předpoklady patří:

• obecné softwarové technologie všeho druhu;

Servis

Školení

Uvedení software do provozu

Vývoj aplikačního software

Montážní a instalační práce

Projekční práce

Inženýrské služby

Automatizační projekt

Vedení realizace

Příprava projektu

Průmyslové poradenství

Technologie

Elektrotechnické dodávky

Dodávky počítačového vybavení a periferií

Dodávky prvků měření a regulace

Dodávky automatizační techniky

Zabezpečení provozuschopnosti

12

• komunikační a síťové technologie; • metody diagnostiky; • softwarové nástroje pro simulaci, analýzu a optimalizace; • nástroje pro plánování a rozhodování a znalostní systémy.

2.2 HLAVNÍ POŽADAVKY UŽIVATELŮ NA „IDEÁLNÍ“ SOFTWARE PRO PRŮMYSLOVOU AUTOMATIZACI

Automatizační software je specifickým zbožím, které by mělo mít v ideálním případě tyto vlastnosti:

• Univerzální propojitelnost • Podpora standardních technologií • Otevřenost • Univerzálnost použití • Komplexnost řešení • Těsná integrace • Přátelskost a snadnost použití • Kvalita a množství instalací • Velikost, postavení na trhu a stabilita dodavatele • Kvalita a místní dostupnost technické podpory

V oblasti softwarových systémů jsou zdůrazňovány následující klíčové aspekty:

• primární a centrální role zákazníka, • uspořádání firmy podle procesů, které v ní probíhají (tzv. procesní), • účelové a efektivní zřetězení dodavatelů.

2.3 ZMĚNY V OBLASTI PODNIKOVÉ INFORMATIKY

Změny v chápání podnikání

Atributy Počátek 90. let Závěr 90. let

primární orientace výrobních podniků

– výroba a její optimalizace – zákazník a optimalizace jeho potřeb

– vysoká kvalita – vysoká přidaná hodnota pro zákazníka nejvýznamnější kritéria prosazení na

trhu – nízké náklady

– krátká doba odezvy na požadavek zákazníka

základní pohled na vnitřní strukturu podniku – funkční uspořádání – procesní uspořádání

charakteristika vnějších vazeb podniku – kooperace – globalizace

Změny v chápání podnikové informatiky

Atributy Počátek 90. let Závěr 90. let

v základní terminologii se hovoří o

– výpočetní technice a počítačích

– informačních systémech a technologiích (IS/IT), včetně technologií komunikačních

využívané technické prostředky

– sálové počítače a terminály

– aplikace klient/server

13

– osobní počítače – internet a intranet

dominující způsob přístupu k realizaci softwaru

– vlastní vývoj a tvorba programových řešení

– nákup a implementace standardního parametry nastavitelného softwarového balíku

orientace organizačního zázemí informatiky v podniku

– vlastní výpočetní střediska – dodávky od vnějších firem (outsourcing)

základní integrační úsilí v podnicích

– integrace dat do společné databáze

– integrace znalostí v rámci jejich správy (knowledge management)

přínos informatiky je orientován na podporu rozhodování

– koncových uživatelů a středního managementu

– vrcholového managementu a vlastníků firem

charakteristika vnějších vazeb podniku – kooperace – globalizace

Změny v softwarových nástrojích

Atributy Počátek 90. let Závěr 90. let

směr integrace v podnicích podporovaný softwarovými nástroji

– integrace uvnitř podniku mezi jednotlivci a odděleními

– integrace vně podniku v rámci sítě zákazníků a dodavatelů (partnerů)

směr funkční orientace softwarových nástrojů – řízení výroby v podniku

– řízení dodávek produktů a služeb v rámci komplexního logistického řetězce

2.4 HIERARCHIE NÁSTROJŮ PRO ŘÍZENÍ PODNIKŮ

Důležitou změnu v chápání úlohy softwarových nástrojů pro řízení podniků přináší komplexní přístup k řízení podniku na všech úrovních, od úrovně přímého řízení výrobních procesů v reálném čase až po řízení na úrovni vrcholového managementu. V tomto pojetí roste směrem vzhůru úroveň agregace dat, neboť na úrovni vrcholového managementu není třeba rozlišovat jednotlivé události a transakce. Hierarchický model nástrojů pro řízení si lze představit jako pyramidu, v jejíchž jednotlivých patrech se nacházejí (shora dolů):

• manažerské informační systémy (Management Information Systems – MIS), • integrované systémy řízení podniku (Enterprise Resource Planning – ERP), • systémy APS/SCM (Advanced Planning System/Supply Chain Management), • systémy pro řízení výrobních procesů (Manufacturing Execution System – MES), • vlastní řídicí systémy strojů a zařízení.

MIS nabízejí agregované informace zobrazované v delším časovém období v podobě přehledových tabulek a zejména různých grafů. V rozsáhlé míře jsou využívány technika datových skladů (data warehouse) a dolování dat (data mining). Předpokládají se různé předem neprojektované dotazy, které jsou kreativně formulovány analytiky vrcholového managementu.

Systémy ERP představují druhou úroveň řízení. Zde se transakčním způsobem zpracovává průchod zakázky podnikem od poptávky a nabídky, přes zákazníkovu objednávku, technickou přípravu výroby, plánování výroby, nákup, sklady a výrobu až po expedici. Důležitou složkou zde je ekonomické sledování a řízení jednotlivých činností od kalkulací až po ekonomické výsledky jednotlivých zakázek.

Aplikace APS/SCM, tj. programové systémy pokročilého plánování (APS) a systémy podporující optimalizaci plánovacího procesu v celém dodavatelské řetězci, se velmi rychle rozvíjejí. APS představují nejnovější trend v oblasti aplikací pro plánování a řízení výroby. Nabízejí širokou škálu

14

funkcí, od plánování výroby při omezených zdrojích (Finite Capacity Scheduling), přes plánování na základě tzv. úzkých míst (Constraint-based Planning), pokrývajících stejné oblasti jako MRP a funkce Master Scheduling v tradičních systémech ERP, až po poslední aplikace pro řízení a plánování celého logistického řetězce.

APS nastupující v současné době jsou nejvýznamnější změnou v softwaru pro řízení výroby od doby nástupu řešení typu Manufacturing Resource Planning (MRP) před dvaceti lety. Produkty MRP představovaly změnu v myšlení i přístupu. Do té doby totiž byl proces zajištění materiálu založen na několika variantách zpětného pohledu ve výrobě. Systémy MRP obrátily tento pohled a daly přednost budoucím potřebám výroby před historickými. APS jdou ještě dále. Odstraňují mnoho kompromisů a zaběhnutých omezení v přístupu MRP a aplikují do plánování podnikových činností moderní nástroje zohledňující ekonomickou realitu konce 20. století.

Jako MES bývá v poslední době označována další kategorie prostředků softwarové podpory. Česky se tato úroveň dříve označovala jako řízení výrobních procesů nebo také řízení výroby v reálném čase. V německé literatuře je již od počátku 90. let používán pojem Leitstand. Tato vrstva reprezentuje výkonnou činnost na úrovni denních rozvrhů a odepisování plnění jednotlivých výrobních operací.

Důležité v souvislostí s uvedenou kategorizací je, že v nabídce funkčních schopností současných softwarových nástrojů obvykle nelze striktně oddělit pouze jednu ze zmíněných rovin, a proto např. právě moderní APS částečně zasahují i do oblasti označované zkratkou MES.

Na nejnižší úrovni řízení technologických procesů jsou vlastní řídicí systémy strojů, dopravních prostředků a dalších automatizovaných nebo automatických zařízení (Computer Numeric Control – CNC, Direct Numeric Control – DNC, Programmable Logic Controller – PLC apod.).

Shrnutí pojmů

Automatizační projekt , hlavní požadavky uživatelů na „ideální“ software pro průmyslovou automatizaci, změny v oblasti podnikové informatiky, hierarchie nástrojů pro řízení podniků.

Otázky

• Vysvětlete pojem automatizační projekt. • Charakterizujte „ideální“ software pro průmyslovou automatizaci. • Charakterizujte hlavní změny v oblasti podnikové informatiky. • Uveďte hierarchie nástrojů pro řízení podniků.

15

3 MES – SOFTWAROVÝ SYSTÉM PRO PŘÍMÉ ŘÍZENÍ VÝROBY A DOKUMENTACI SKUTEČNÉ VÝROBNÍ HISTORIE

Čas ke studiu

2 hodiny

Cíl

Student se seznámí se systémy řízení výroby MES.

Výklad

3.1 FUNKČNÍ MODEL MES

Řešením je použít informační systém zaměřený na přímou výrobu. Tyto systémy se označují zkratkou MES (Manufacturing Execution Systems) a odpovídají za vykonávání výroby (obr. 2).

Obr. 2 Pyramida řízení podniku

výroba

e-Business

PLC, snímače a provozní systémy

dodavatelé zákazníci

Informační systémy pro výrobu, řídicí a automatizační systémy

ERP CRM SCM

16

Systémy kategorie MES jsou v celkovém informační systému podniku propojovacím článkem mezi řízením technologických procesů a ostatními informačními systémy. K relevantnímu okolí, vůči kterému vystupují MES současně jako příjemce i jako zdroj informací, počítá [1] v současné době především tyto systémy:

• správy vztahů se zákazníky (Customer Relations Management – CRM); • řízení podniku (Enterprise Resources Planning – ERP); • správy údajů o výrobcích/výrobě ve vzájemné obchodní spolupráci (Product Data Management/Collaborative Manufacturing Commerce – PDM/CMC); • distribuované řídicí systémy, programovatelné automaty, regulátory atd. (automatizace: DCS, PLC…); • vývoje produktů a procesů (Product/Process Engineering – P/PE); • pokročilého plánování a rozvrhování (Advanced Planning & Scheduling – AP&S); • servisu a údržby (Service & Repair – S&R); • řízení dodavatelských řetězců (Supply Chain Management – SCM).

Schéma pokrytí procesů výrobního podniku informačními systémy

Obecně jsou systémy kategorie MES článkem mezi ERP (ekonomickými) informačními systémy na úrovni podniku a systémy pro automatizaci technologických procesů (výroby) na její fyzické úrovni. Na rozdíl od ERP systémů pracují s aktuálními výrobními daty v reálném čase, což jim umožňuje pružně reagovat jak na výjimečné události ve výrobě, tak i na okamžité požadavky obchodu a přizpůsobovat výrobní proces tak, aby byl co nejefektivnější.

Definice MES

„MES poskytují informace umožňující optimalizovat výrobní aktivity počínaje odesláním objednávky a konče finálním výrobkem. Moduly MES, na základě aktuálních a správných údajů, ovlivňují výrobní proces tím, že spouštějí činnosti ve výrobním závodě, reagují na to, co se událo, a podávají o všem

17

zprávy.Výsledkem je schopnost podniku rychle reagovat na měnící se podmínky, která, spojená s možností odhalovat a následně redukovat málo produktivní činnosti v podniku, je hnací silou růstu efektivity podnikových činností a procesů. MES zkracují dobu návratnosti investic do výrobních prostředků a přispívají k dodržování termínů dodávek, ke zrychlení obratu zásob, k růstu zisku a k rovnoměrnosti toku peněžních prostředků. Prostřednictvím obousměrné komunikace poskytují MES stěžejní informace týkající se výrobních aktivit v rámci nejen podniku, ale i souvisejících zásobovacích řetězců.“

MES v tomto pojetí tvoří základ, na kterém je možné budovat úplný soubor funkcí informačního systému podniku. Relevantní okolí systémů kategorie MES a jejich základní vnitřní funkce (přesněji funkční oblasti) názorně ukazuje obr. 1.

Obr. 1 Funkční oblasti MES a okolní informační systémy výrobního podniku

1 - CRM (Customer Relations Management ) správy vztahů se zákazníky; 2 - ERP (Enterprise Resources Planning) řízení podniku; 3 - PDM/CMC (Product Data Management/Collaborative Manufacturing Commerce) správy údajů o

výrobcích/výrobě ve vzájemné obchodní spolupráci; 4 - Automatizace (DCS, PLC, …), distribuované řídicí systémy, programovatelné automaty, regulátory

atd.; 5 - P/PE (Product/Process Engineering ) vývoje produktů a procesů; 6 - AP&S (Advanced Planning & Scheduling) pokročilého plánování a rozvrhování; 7 - S&R (Service & Repair) servisu a údržby; 8 - SCM (Supply Chain Management ) řízení dodavatelských řetězců. 9 - 18 funkční oblast MES

3.2 FUNKČNÍ OBLASTI MES

Funkcionalita MES systémů pokrývá, dle definice organizace MESA (Manufacturing Enterprise Solutions Association), jedenáct základních funkčních okruhů:

1. krátkodobé plánování/rozvrhování výroby, 2. přidělování zdrojů, 3. dispečerské řízení, 4. správa dokumentace,

1

2

3

8

7

6

5

4 13

14

18 17

15

16

12

11

10

9

18

5. sledování toku materiálu, 6. analýza výkonnosti, 7. sledování pracovníků, 8. řízení údržby, 9. ovládání výrobního procesu, 10. sledování a řízení kvality, 11. sběr dat z výroby.

Jednotlivé funkcionality neznamenají každá samostatný systém, ale jsou to funkce, které může MES systém poskytovat a které jsou spolu provázány. Při následné realizaci systému v konkrétních podmínkách se ale řada funkcí může navzájem překrývat, a naopak některé funkce nemusí být zahrnuty vůbec.

3.3 MESA INTERNATIONAL

Manufacturing Execution Systems Association (MESA International, krátce MESA) byla založena předními dodavateli softwaru kategorie MES v USA v roce 1992. Je neziskovou organizací legálně sdružující jinak konkurenční firmy působící v oboru. Jejím úkolem je podporovat šíření informací o moderních metodách a nástrojích pro řízení výroby, zejména MES, a ostatních produktech a službách potřebných v moderním výrobním podniku, a být v této oblasti katalyzátorem dění nejen mezi výrobci a dodavateli samotnými, ale také mezi dodavateli a uživateli.

Spolupráce v MESA umožňuje dodavatelům mnohem lépe informovat o přínosech produktů a služeb nabízených s cílem zvýšit konkurenceschopnost především výrobních podniků.

Obr. 2 Vztahy mezi dodavateli a uživateli MES

Dodavatel A Závod

Dodavatel B

Dodavatel C

Závod

Závod

Požadavky určitého závodu nebo průmyslu na

MES

Příspěvky jednotlivých

dodavatelů MES

19

3.4 BUDOVÁNÍ INFORMAČNÍCH SYSTÉMŮ VÝROBY – MES

Kroky vedoucí k úspěšnému zavedení MES mohou vypadat následovně:

• určení týmu odpovědného za řešení uvnitř podniku, který disponuje lidmi z výroby, informatiky, pracovníky odpovědnými za systém pro řízení technologií a budoucími uživateli dat; • určení prioritních oblastí, které musí být v podniku vyřešeny nejdříve a určení termínů jednotlivých etap; • nalezení vhodné infrastruktury, která umožní v budoucnu systém snadno rozvíjet podle měnících se podmínek a požadavků uživatelů i ekonomického okolí podniku; • vytvoření smíšeného týmu dodavatele a uživatele s jasně definovanými pravomocemi a úkoly s cílem realizovat MES; • zprovoznění jednotlivých funkcí MES.

Rozhodujícím momentem je zavedení infrastruktury pro sběr technologických (výrobních) údajů.

Shrnutí pojmů

MES systém, funkční model MES, organizace MESA, budování informačních systémů výroby.

Otázky

• Vysvětlete pojem MES systém. • Charakterizujte funkční model MES . • Charakterizujte činnost a význam organizace MESA. • Uveďte kroky při budování informačních systémů výroby.

20

4 SYSTÉMY APS(ADVANCED PLANNING AND SCHEDULING)

Čas ke studiu

2 hodiny

Cíl

Student se seznámí se systémy plánování výroby.

Výklad

Systémy APS

– pokročilé plánování, soubor nástrojů/metodologie plánování do omezených kapacit

Plánování a řízení výroby je velmi široký a obsáhlý pojem

Plánování a řízení výroby jako podnikový proces = musíme si uvědomit, že tento proces má několik úrovní:

• strategická úroveň plánování a řízení, • střednědobá (taktická) úroveň plánování a řízení, • operativní úroveň plánování a řízení.

Strategická úroveň

Strategie je definována jako činnost, při které jsou přijímána taková rozhodnutí, po jejichž realizaci má organizace silnější pozici v rámci konkurenčního prostředí než dříve. Strategické plánování je ale na

21

rozdíl od střednědobého a operativního během na dlouhou trať. Horizont, ke kterému se upírá, je minimálně tři, ale i pět nebo deset let. Strategické plánování je primárním úkolem vrcholového managementu a je to cyklický proces, který nikdy nekončí. Obvykle je založen na strategické analýze, která se zaměřuje na následující oblasti:

• analýza okolního prostředí, • analýza vnitřních zdrojů a znalostí, • analýza konkurence.

Výsledkem této analýzy by měl být „mission statement“, dokument definující základní směr rozvoje společnosti, stanovení segmentu trhu, vymezení vlastních výrobků nebo služeb a následně i způsob řízení. Pro strategickou úroveň plánování a řízení se jako softwarová podpora využívají zejména tzv. manažerské simulátory. Jedná se o nástroje, které umožňují vytvářet různé scénáře a analýzy typu „co se stane, když“ (what-if). Jako vstupní data těchto systémů se mohou využívat výstupy z podnikových informačních systémů, datových skladů i různých dalších nestrukturovaných zdrojů (texty, tabulkové procesory apod.). To umožňuje na základě historie vytvářet prognózy a budoucí modely vývoje. Úroveň strategického plánování a řízení výroby je v této fázi úzce spojena s dalšími strategickými oblastmi, jako je marketing, obchod a ekonomika. Poslední generace manažerských simulátorů zahrnuje obvykle i velmi přátelské a intuitivní uživatelské rozhraní, které nevyžaduje speciální znalost informačních technologií.

Střednědobá úroveň

Po stanovení strategického plánu výrobního podniku přichází na řadu úroveň střednědobého plánování a řízení. Jejím výchozím bodem bývá obvykle tzv. business plán. Zatímco mission statement je spíše vizí, business plán je zcela konkrétní plánovací dokument s následujícími parametry:

• plánovaný počet, typ a kvalita výrobků, které chce podnik vyrobit, • segment trhu a konkrétní zákazníci, kterým budou výrobky určeny, • zdroje a kapacity, které budou k realizaci výrobků zapotřebí.

Business plán by měl mít takovou strukturu, aby mohl být podkladem i pro následné ekonomické vyhodnocování (controlling), a tím i přímo odrážel plánované hospodářské výsledky podniku pro konkrétní období. Informační podpora střednědobé úrovně plánování a řízení výroby zahrnuje celou řadu balíků typu MRP (material requirements planning ), APS (advanced plannig system) a SCM (suply chain management). Jejich primárním úkolem je shromažďovat a uchovávat data související s business plánem, zprostředkovávat souhrnné a konzistentní informace o výrobě a zároveň optimalizovat podnikové výrobní zdroje. Popsané nástroje a jejich metodiky mohou fungovat buď jako součást podnikového informačního systému, nebo samostatně s vyšší či nižší mírou integrace s ostatními informačními systémy.

Operativní úroveň

Operativní řízení výroby se jako nejnižší, ale nikoli nejméně důležitá úroveň zabývá každodenní, provozní problematikou výroby, která je vyjádřena pomocí tzv. operativního plánu výroby. Ten většinou zahrnuje sledování plánovaných dodávek, vyhodnocování jednotlivých výrobních operací, operativní evidencí výroby, regulování absence a přesčasů výrobních dělníků, řešení poruch výrobních zařízení ad. Přesné a včasné zadávání konkrétních údajů do informačních systémů je základní podmínkou správného fungování obou vyšších plánovacích a řídících úrovní. Operativní úroveň charakterizují základní (jednoznačně interpretovatelné) informace a rychlá doba rozhodování. Operativní údaje o výrobě se zadávají do modulů a tzv. plánovacích tabulí systémů popsaných v části o střednědobém plánování. Často se tak děje pomocí speciálních aplikací, které bývají dodatečně vytvořeny, tak aby vyhovovaly speciálním potřebám konkrétní výroby. Jedná se například o výrobní linky přímo propojené s informačním systémem, podporu automatizovaného sběru dat pomocí snímání

22

čárových kódů ad. Snahou je minimalizovat možnost vstupu chybného údaje do systému a přitom nezatěžovat pracovníky ve výrobě komplikovaným softwarem.

Čím je úroveň plánování a řízení nižší, tím více strukturovaná rozhodnutí ho charakterizují a tím více logická řešení se při něm používají.

Dále je zřejmé, že čím nižší úroveň plánování a řízení, tím sofistikovanější softwarové nástroje se při něm využívají.

Serial pull

Z anglického překladu lze tuto skupinu metod definovat jako „tah požadavku v sérii neboli postupně“.

Mezi metody serial pull patří kanban, Toyota production system, supermarket system, reorder point system (bod objednání) a JIT (just-in-time). V praxi informačních systémů je dnes nejčastěji použita metoda reorder point

Serial pull je použitelné u hromadné výroby s relativně stabilní poptávkou. Když tyhle podmínky nejsou splněny, plánování zásob se dostává mimo kontrolu

23

Pro představu uvedeme příklad: zákazník si objedná výrobek, čímž definuje požadavek na sklad, s časem (dle typu metody a nastavení systému) se požadavek přenese ze skladu na poslední operaci ve výrobě, poslední operace si poptá předposlední operaci atd. až na první operaci, první operace si poptá materiál na skladě nakupovaného materiálu a sklad si poptá materiál u dodavatele. Každý z těchto kroků může probíhat v různých množstvích, časových intervalech s různými pojistnými zásobami, dávkami atd. Nicméně princip je pořád stejný. Dokud si „nástupce“ nepoptá u svého „předchůdce“, který je vzdálen právě jeden krok, žádný výrobek ani služba se neposkytne.

Metoda reorder point Zásoby se postupně čerpají. V momentě dosažení bodu objednání se vygeneruje požadavek ke zdroji v množství objednávané dávky. Rozdíl mezi bodem objednání a pojistnou zásobou by měl pokrýt průměrnou spotřebu za období rovné dodací lhůtě. Maximum je množství, které bude na skladě v nejhorším případě, kdy se v době objednání přestane položka spotřebovávat. Největší přínosy serial pull:

• zajišťuje akceptovatelnou úroveň rizika nedostatku položky – zlepšuje úroveň služeb zákazníkům, • jednoduchá implementace – snižuje provozní náklady, • nastavuje limity zásob – minimalizuje zahlcení skladů a snižuje průměrné zásoby.

Broadcast pull (APS)

Broadcast pull je primárně zaměřeno na redukci časového zpoždění. Princip se na rozdíl od serial pull liší tím, že žádný výrobek ani služba se neposkytne, dokud si zákazník nepoptá koncové položky. Jinými slovy: nahradí se to, co víme, že použijeme. U metod broadcast pull dochází k okamžitému informování všech zdrojů o budoucí poptávce a rovněž o změnách. Oproti serial pull tak můžou ihned na změnu reagovat.

24

Největší přínosy broadcast pull:

• orientuje veškeré aktivity na zákazníkem požadované datum – minimalizuje zahlcení skladů a snižuje průměrné zásoby, • zaměřuje se na každého individuálního zákazníka – zlepšuje úroveň služeb zákazníkům, • plánuje tok výroby s minimálním přerušováním – minimalizuje průběžnou dobu.

Srovnání přístupů

Serial pull je vhodné pro hromadnou výrobu s relativně stabilní poptávkou – většinou výroba na sklad. Serial pull (reorder point) pro položky s většími objemy (nakupované nebo komponenty),

Broadcast pull je vhodné pro položky zpracovávané v malém množství, často konfigurovatelné, tzn. výroba na zakázku, ale rovněž i pro hromadnou výrobu s relativně stabilní poptávkou, tedy výrobu na sklad. Broadcast pull (APS) pro výrobu nebo montáž na zakázku.

Pokud se použije správně, může vždy dosáhnout broadcast pull lepších výsledků než serial pull. Například ve skladech:

• broadcast pull (APS) – minimalizuje zásoby, • serial pull – řídí maximální zásoby.

Jenomže broadcast pull vyžaduje přesná data, která musí být v systému na čas. Broadcast pull je vždy složitější na implementaci a vyžaduje více času a zdrojů než serial pull. Proto nejlepším řešením je kombinace obojího – hybridní přístup.

Hybridní přístup – kombinace serial pull a broadcast pull

Použijte serial pull v oblasti doplňování. Získáte tak výhody nastavení maximálních zásob a zjednodušeného způsobu plánování a řízení výroby. Plánujte pomocí broadcast pull v oblasti plnění, kde využijete výhod uvolňování přesně dle požadavků zákazníků. Přínosy hybridního přístupu:

• táhne výrobu od data požadavku zákazníka a současně nastavuje limity na zásoby komponent – minimalizuje zahlcení skladů a snižuje průměrné zásoby, snižuje časové zpoždění, • zaměřuje se na každého zákazníka individuálně a zajišťuje akceptovatelnou úroveň rizika nedostatku položky – zlepšuje úroveň služeb zákazníkům,

25

• plánuje tok výroby s minimálním přerušováním – minimalizuje průběžnou dobu a snižuje provozní náklady.

Systémy APS

APS je zkratka z anglického výrazu advanced planning and scheduling. Volný překlad do češtiny zní pokročilé plánování, někdy se také používá termín plánování do omezených kapacit.

APS, se dělí do několika názorových proudů:

• jedná se o soubor nástrojů, • jsou považovány za metodologii přístupu k dané problematice.

Definice APS (Wikipedie).

- proces řízení výroby, ve kterém dochází k optimalizované alokaci zdrojů a materiálu nutných k zajištění poptávky. Bylo by asi vhodné doplnit, že výsledkem tohoto procesu bývá právě plán, což u výrobních podniků znamená plán výroby.

Zde je nutno provést jedno upřesnění. Nástroje a metodologie APS jsou použitelné obecně, nejen ve výrobních firmách, ale i v libovolné dodavatelské firmě či řetězci. Někdy se pak takové systémy souhrnně nazývají APS/SCM (supply chain management).

Oblasti, ve kterých nástroje APS znamenají významné zlepšení:

• Operativní změny plánu. • Kontrola omezujících podmínek • Optimalizace změny výroby • On-line přehledy • Rozšiřování výroby. • Nutnost plánovat rozpad kusovníků.

Shrnutí pojmů

Systémy APS, plánování a rozvrhování výroby na strategické, taktické a operativní úrovni, pull princip, Serial pull a Broadcast pull. .

26

Otázky

• Charakterizujte APS systémy. • Charakterizujte plánování a rozvrhování výroby na strategické, taktické a operativní úrovni . • Charakterizujte a srovnejte serial pull a broadcast pull.

27

5 ERP - PODNIKOVÉ INFORMAČNÍ SYSTÉMY

Čas ke studiu

2 hodiny

Cíl

Student se seznámí s podnikovými informačními systémy kategorie ERP.

Výklad

ERP/MRP -, které obsahují subsystémy pro řízení výroby, správu skladů, řízení zakázek, logistiku atd. (ERP - enterprise resource planning, MRP - manufacturing resource planning).

Primární účel: celopodnikové plánování a řízení nejen finančních, ale také všech materiálních a lidských zdrojů. Došlo rovněž ke změně chápaní ERP systémů. Již nepředstavují jen společnou databázi údajů dostupnou všem uživatelům, ale reprezentují nástroj pro zvyšování celkové efektivnosti fungování podniku, růstu jeho hodnoty a jeho finančních příjmů.

Systém ERP je využíván k integraci a optimalizaci především interních funkcí firmy týkajících se výroby, financí, distribuce.

ERP systém umožňuje přehledně uchovávat finanční data společnosti a nabízí možnosti vytváření finančních přehledů pro vyhodnocování hospodaření společnosti.

ERP systémy jsou zaměřeny spíše na optimalizaci procesů s určitou periodicitou - charakteristické jsou různé typy výrob.

Většina ERP systémů, které jsou nasazeny pro podporu řízení výrobních nebo kompletačních činností obvykle definuje dvě základní informační oblasti. První oblastí je výrobek (produkt). Druhou oblastí je konkrétní zakázka.

Výrobek, nebo lépe řečeno struktura výrobku velmi úzce souvisí s vývojem a návrhem, je to struktura toho, co chceme aktivně uplatnit na trhu. Každý výrobek se dá obecně popsat následujícími atributy:

• položky, které nakupujeme jako hotové, • položky, které sami vyrábíme, nebo kompletujeme, • strukturní (hierarchické) vazby mezi položkami, ze kterých se výrobek skládá,¨ • pracovní (technologické) postupy, které se vážou k vyráběným a kompletovaným položkám, • pracoviště, případně zdroje činností, na kterých se budou pracovní postupy odehrávat tak, aby byl produkt vyroben, smontován, postaven.

ERP systémy ve vztahu k zakázce dělají to podstatné - podle různých kritérií, která jsou závislá na řadě faktorů zakázku naplánují (rozvrhnou). Způsobů plánování, které vycházejí z různých teorií (MRP, úzká místa, APS) je tolik, že by mohly být tématem na samostatný článek, ale to podstatné mají společné - po dokončení plánovacích funkcí ERP systému by mělo být pro konkrétní zakázku exaktně vyřešeno:

• · naplánování materiálových požadavků,

28

• · naplánování termínů, • · naplánování kapacit, • · naplánování nákladů.

Shrnutí pojmů

ERP systémy, účel a funkčnost ERP systémů.

Otázky

• Charakterizujte ERP systémy. • Definujte účel implementace ERP systémů. • Začleňte ERP systémy v podnikové hierarchii.

29

6 STRATEGICKÉ ŘÍZENÍ

Čas ke studiu

1 hodina

Cíl

Student se seznámí s podnikovým strategickým řízením z hlediska informatiky.

Výklad

Potřebné informace pro řízení a rozhodování manažerů poskytuje podnikový informační systém. V nejširším pojetí jím rozumíme všechny podnikové informace obsažené ve formálních i neformálních datech, např. ve finančním i manažerském účetnictví, v kalkulacích, rozpočetnictví, operativní evidenci, statistice, v podnikovém prognózování a plánování, v marketingových výzkumech, ve výzkumných a cestovních zprávách, v podnikových směrnicích, předpisech a různých normách, ale také znalosti manažerů a zaměstnanců, předávané v neformálních komunikačních kanálech.

V užším smyslu rozumíme podnikovým informačním systémem systémově definovaný informační systém, který se v poslední době též označuje jako informační systém/informační technologie (IS/IT). Tyto systémy jsou často spojeny s určitým hardwarovým a softwarovým zabezpečením a jsou zpravidla budovány a dodávány specializovanými firmami podle informačních projektů

IS/IT obsahují zpravidla rozhodující databáze jednotlivých podnikových subsystémů navzájem propojené a dále určité integrující vrstvy, které se označují jako systémy pro podporu rozhodování (Decision Support System, DSS). Zde se informace z jednotlivých databází určitým způsobem propojují a transformují do podoby využitelné pro rozhodování.

Určitou nadstavbou DSS jsou tzv. výkonné informační systémy (Executive Information Systém, EIS), které jsou určeny na podporu manažerů na vyšších řídících úrovních. Jsou nabízené a využitelné jako nadstavba ve většině u nás běžně dostupných ERP systémů.

Strategický plán obvykle obsahuje formulaci strategických cílů a jednotlivých strategií jako alternativních cest pro dosažení daných cílů. Určení strategických cílů je velmi složitou a náročnou činností, za niž zodpovídá vrcholový management podniku. Strategické cíle orientují a sjednocují veškerou činnost podniku, přispívají k vytváření jeho podnikové kultury, ovlivňují jeho budoucí výkonnost a efektivnost. Základní problém při vymezení strategických cílů spočívá v tom, že tyto cíle bývají vymezeny jen obecně a verbálně, a v důsledku toho často i vágně. Měřitelnost strategických cílů je tedy jedním ze základních předpokladů implementace strategického plánu do praktické realizace.

Specifické požadavky na informace pro strategické řízení

Strategické řízení je permanentní proces, při němž se neustále opakují a prolínají fáze strategické analýzy, strategického plánování, implementace strategických záměrů a strategické kontroly.

Cílem strategické analýzy je odhadnout, kam směřuje vývoj vnějšího prostředí, v němž se organizace pohybuje, a jaké postavení a možnosti vývoje v něm má daná organizace.

30

V této fázi se často používá tzv. SWOT analýza, neboli analýza silných a slabých stránek podniku, a analýza příležitostí a hrozeb. Strategická analýza vnějšího okolí podniku má vést k odhalení šancí (příležitostí) a rizik (ohrožení) v ekonomickém prostředí, v němž podnik působí.

Určitým mostem mezi analýzou vnějšího a vnitřního prostředí podniku je strategická analýza odvětví. Ta spočívá v předvídání změn v makroprostředí a v mikroprostředí firmy a jejich celkového vlivu na vývoj daného odvětví. Zejména jde o zachycení vývojových trendů v rozvoji technologií a výrobkových inovací, o předvídání změn v kupním a spotřebním chování zákazníků a v chování konkurence a z toho plynoucích příležitostí a ohrožení podniku.

Na ní pak navazuje analýza vnitřního prostředí podniku, která směřuje k odhalení jeho silných a slabých stránek a následně k formulací jeho specifických předností, tj. tzv. konkurenčních výhod.

Informace potřebné pro tyto analýzy vycházejí sice také ze zachycení a zkoumání dosavadního vývoje, ale směřují do budoucnosti. Proto je jejich specifickou vlastností to, že jsou vždy spojeny s určitou mírou nepřesností, nejistoty a rizika.

Pro získání takových informací se používají různé prognózní metody a metody podporující tvůrčí a inovativní myšlení. Prognózy se od prostého (laického, intuitivního) předvídání liší tím, že jde o jistým způsobem objektivizovanou, verifikovanou a - co se týče spolehlivosti a přesnosti - ohodnocenou předpověď.

Základní přístup k prognózování je ovšem založen na dvou vnitřně rozporných principech:

- principu trendových předpovědí, který vychází z poznání a analýzy vývojových trendů v minulosti a předpokládá jejich pokračování i v budoucnosti

- principu předvídání změn, který je naopak založen na předpokladu, že v budoucím vývoji dojde k určitým kvalitativním změnám (inovacím).

Pojem business intelligence (BI) se v poslední době skloňuje stále častěji. Označuje systém procesů, aplikací a technologií, jejichž cílem je účinně a účelně podporovat rozhodovací procesy ve firmě/organizaci. Podporují analytické a plánovací činnosti podniků i organizací veřejného sektoru a jsou postaveny na principech multidimenzionálních pohledů na všechna dostupná data.

Celou oblast BI si lze představit jako pyramidu, jejíž základnou jsou data vznikající v primárních systémech dané organizace (obr. 1). Tyto primární zdroje dat má každá organizace, jedná se většinou o transakční systémy pro podporu administrativně správních procesů dané organizace (např. ekonomický systém, personalistika, oborově specializované systémy atd.).

Obr. 1: Co znamená business intelligence

31

Hledání informací a analýza všech dat obsažených v systémech je však často velmi obtížná vzhledem k nutnosti vstupovat do více systémů, neúplnosti dat (chybějící historii) a dalším omezením. Z těchto důvodů se jako jediný a společný zdroj dat pro potřeby BI buduje tzv. datový sklad.

Obr. 2: Příklad reportu v MS Reporting Services

Další oblastí základní analýzy dat jsou tzv. ad-hoc analýzy. Ty narozdíl od reportů umožňují pracovníkům analytických útvarů nebo managementu hledat v datech informace a souvislosti podle konkrétní potřeby. Jedná se o multidimenzionální analýzy (zajišťují pohled na daná data z více stran, tzv. dimenzí) a dávají uživateli možnost hledat v analyzovaných datech závislosti a odhalovat případné odchylky s možností rozpadu až do nejmenšího detailu. I pro ad-hoc analýzy existují ověřené nástroje, jejichž výhodou je intuitivní ovládání a nutná věcná znalost analyzované problematiky, nikoli informačních technologií. Využívají přitom především OLAP technologií.

32

Obr. 3: Příklad rozpadového stromu (ad-hoc analýza) v ProClarity

Špičkou pyramidy, je pak oblast pokročilé analýzy dat. Do této oblasti patří i využití data miningu. Data mining, na rozdíl od reportingu a ad-hoc analýz (kde analyzujeme známé souvislosti), hledá v existujících datech souvislosti netriviální, skryté a využívá k tomu sofistikovaných matematických metod.

Shrnutí pojmů

Strategické řízení, systémy BI, SWOT analýza, systémy DSS, EIS, strategický plán, datamining.

Otázky

• Charakterizujte strategické řízení. • Definujte pojem business intelligence b • Vysvětlete účel SWOT analýzy v rámci strategického řízení. • Charakterizujte systémy DSS a EIS.

33

7 RFID (RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION) - RADIOFREKVENČNÍ SYSTÉM IDENTIFIKACE

Čas ke studiu

2 hodiny

Cíl

Student se seznámí s technologií RFID a jejími aplikacemi.

Výklad

7.1 ZÁKLADNÍ INFORMACE O TECHNOLOGII RFID

RFID (Radio Frequency Identification) - radiofrekvenční systém identifikace je moderní technologie identifikace objektů pomocí radiofrekvenčních vln. Tento systém lze úspěšně nasadit v mnoha odvětvích a oblastech, kde je kladen důraz na co nejrychlejší a přesné zpracování informací a okamžitý přenos těchto načtených dat k následnému zpracování.

RFID nebo čárové kódy ?

RFID technologie nabízí některé podstatné výhody, umožňuje především:

· přesné, jednoznačné označení a tím i zpětné sledování každého jednoho kusu,

· dynamické ukládání informací na paměť čipu během jeho pohybu,

· automatický sběr dat bez lidského zásahu,

· propojení čipů se snímači,

· etikety mohou být umístěny na zboží neviditelně, a přesto být čitelné.

Čárové kódy:

· nezměnitelné,

· lehce poškoditelné,

· kapacita 12-15 znaků,

· běžná potřeba přelepování štítků,

· optické rozpoznávání odrazem laserového světla,

· štítek musí být pro čtečku viditelný,

· manuální obsluha,

· vědomé vyvolání události (nahrazení ručního zadávání přes klávesnici),

34

· cenově výhodné.

RFID etikety:

· kdykoli přepisovatelné,

· odolné proti vlivům prostředí,

· uložení velmi mnoha znaků (až do 96 KB),

· neustálá identifikace jednotlivých kusů,

· rozpoznávání vysokofrekvenčním radiovým signálem,

· většinou neviditelně připevněné, bez potřeby viditelného kontaktu,

· pohyb objektů přes portál,

· vyvolání události přemístěním objektu do/z dosahu RFID čtečky,

· současná cena 2-3 Kč za kus (pasivní provedení), cíl do 1,50 Kč za kus,

· možnost současného čtení mnoha (až 1 000) etiket.

7.2 PRINCIP FUNKCE

Identifikační systém se skládá z několika hlavních prvků, kterými jsou transpondéry (tagy), čtečky a podpůrné systémy (řídící počítače, databáze, telekomunikační sítě). Technologie RFID pracuje na známém principu radaru. Transpondéry mohou být jak aktivní, tak pasivní. Věnujme se především pasivním RFID transpondérům (viz obrázek č. 1).

Obr. 1: Základní schéma komunikace v RFID

Čtečka nejprve vysílá na svém nosném kmitočtu elektromagnetickou vlnu, která je přijata anténou transpondéru. Indukované napětí vyvolá elektrický proud, který je usměrněn a nabíjí kondenzátor v transpondéru. Uložená energie je použita pro napájení logických a rádiových obvodů transpondéru.

Když napětí na kondenzátoru dosáhne minimální potřené úrovně, spustí se logický automat či mikroprocesor (tedy řídící obvody uvnitř transpondéru) a transpondér začne odesílat odpověď čtečce. Vysílání transpondéru je realizováno zpravidla pomocí dvoustavové ASK (Amplitude Shifting Key) modulace, která je realizována změnou zakončovací impedance antény transpondéru (anténa je buď přizpůsobena, nebo zakončena nakrátko). Odrazy, které vznikají změnou impedance antény, jsou detekovány čtečkou a interpretovány jako logické úrovně 1 a 0. Řízení komunikace a jednotlivých stavů komunikačního řetězce je definováno příslušnou ISO normou [1].

Dostatečná energie pro nabití kondenzátoru v transpondéru a schopnost detekovat přijatou odpověď transpondéru čtečkou jsou tak hlavní hardwarové podmínky fungování RFID systému. S rostoucí vzdáleností mezi čtečkou a transpondérem postupně klesá kvalita RFID signálu. Narůst šumu v

35

základním signálu vede až k nemožnosti úspěšné detekce přijaté zprávy. Pomocí modulace vlny vysílané ze čtečky lze do transpondéru také zapisovat. Často publikované čtecí vzdálenosti v oblasti až metrů odpovídají UHF (Ultra High Frequency) frekvencím nosného kmitočtu a vyžadují optimální prostředí (odrazy a útlumy v prostředí čtecí vzdálenosti rapidně snižují).

Pokud bychom si chtěli udělat představu o používaných kmitočtech, pak nám může posloužit obrázek č. 2.

Obr. 2: Frekvence používané různými aplikacemi RFID

7.3 ZÁKLADNÍ ROZDĚLENÍ POUŽÍVANÝCH RFID TAGŮ :

Rozdělení na aktivní a pasivní chipy

Aktivní chipy vysílají samy své údaje do okolí (TTF tag talks first), toto umožňuje vlastní miniaturní baterie umístěna v chipu, která vydrží cca 1-5 let. Tyto chipy však kvůli baterii mají menší odolnosti na teplotu a je nutné provádět výměnu baterie. Aktivní chipy mají vzdálenost čtení až 100m, ale vyžadují poměrně vysoké náklady na pořízení, velikost paměti na chipu může dosahovat až 100Kb.

Pasivní chipy jsou cenově výrazně levnější, mají různou akční vzdálenost čtení od 0,5m do 10m, dlouhou životnost chipu a používájí metodu (RTF reader talk first). Tagy, které pracují na nejvyšší frekvenci UHF mají rádius - cca 3 až 10m, ty s frekvencí nejnižší LF 125kHz mají dosah jen cca 0,5m. V současné době jsou nejvíce rozšířeny pasivní chipy a to zejména kvůli své nízké ceně, nenáročnosti na obsluhu a odolnosti, velikost paměti 64 - 256 bits.

Rozdělení tag ů dle použití

36

RFID tagy se v současné době vyrábějí v několika variantách, dle velikosti a materiálu a s tím souvisejícího použití ( tagy produktové, kartonové, paletové, malé tagy na láhve) a dle způsobu použití ( nalepení přímo na objekt), tzv. "Inlays" pro další použití pro výrobce - přímo zabudováné do produktů a zapouzdřené (například plastové - mají větší odolnost a používájí se i v případě umístění tagu na kovový materiál, zde zajišťují oddálení chipu a antén od rušivého podkladního materiálu kovu).

Vzorky RFID tag ů :

7.4 JAK ZAČÍT

Každý kdo zvažuje zda začít či nezačít používat RFID technologie, si musí položit základní otázku "co toto řešení přinese pro firmu a jak rychle je možné dosáhnout návratnosti vložené investice.

Analýza nasazení RFID technologie, s použitím správného procesního schématu slouží zákazníkovi jako podklad k rozhodnutí zda je ekonomicky a technologicky reálné nasazení technologie RFID.

Analýza musí mít vždy za cíl ověřit možnosti implementace RFID technologie, ale také přesně určit její přínosy a popsat případná rizika tohoto způsobu značení. Sledované veličiny musí být zejména:

• Spolehlivost čtení tagů - kolik čtení vrátí 100% výsledků v závislosti na umístění tagů, podkladním materiálu (kov,voda), čtecí vzdálenosti, př. dalších vlivech.

• Použitelnost - schopnost označení produktů různých materiálů

• Rychlost - čtení musí být velmi rychlé až okamžité

• Čtení více tagů najednou v návaznosti na požadovaném procesu

• Popis umístění RFID tagů pro všechny požadované varianty

• Definování rozsahu položek, který by se tímto způsobem dal značit, a to nejen s ohledem na konkrétní požadavek nasazení, ale i s výhledem delšího časového období

• Určení časové náročnosti jednotlivých fází implementace, odhad implementace

• Odhad očekávané ceny reálné implementace tohoto projektu v současných cenách s prognózou vývoje dle hrubého harmonogramu

37

Její úspěšné zavedení je však složitý proces. Při zavádění je třeba dbát zejména na:

• ekonomickou návratnost celé investice

• současné zvyklosti ve Vaší firmě

• technologickou shodu všech použitých součástí

• jednoduchost systému pro uživatele

V následující části vyjmenujeme několik oblastí, kde lze dosahovat pomocí RFID zlepšení. Výčet však samozřejmě není úplný:

Logistika :

• zrychlení procesu příjmu, výdeje, přesunu a invetarizace produktu

• odstranění chyb obsluhy a zpřesnění celé evidence produktů

• minimalizace nákladů spojených se značením produktů

• opakovaný zápis údajů zboží do čipu během celého logistického pohybu

• přesná evidence spotřebitelských jednotek, kartónů, palet

• velká odolnost RFID čipů (vlhkost, teplota, atd.)

• rychlé načtení údajů - není nutná přímá viditelnost označených jednotek

Výroba :

• přesné řízení toku materiálu ve výrobě (snížení zásob)

• dohled na správnou kompletaci celku

• zpětná dohledatelnost až na úroveň jednotlivých materiálů

• okamžitá informace o stavu výroby

• možnost zápisu informací do čipu během výroby

• sledování využití a činnostech na pracovišti

• možnost umístit čip natrvalo do výrobku a informace poté využít v distribuci

Evidence majetku:

• snížení chybovosti při evidenci a inventarizaci majetku

• výrazné zrychlení procesu inventarizace majetku

• možnost zápisu více dat do čipu na majetku, např.uložení poslední inventarizace

• finanční úspory v nákladech na obsluhu při inventarizaci

Shrnutí pojmů

RFID, funkce RFID, porovnání výhod a nevýhod RFID, aktivní a pasivní tagy, implementace RFID.

38

Otázky

• Charakterizujte RFID. • Vysvětlete fyzikální princip RFID. • Uveďte výhody a nevýhody RFID. • Vysvětlete rozdíl mezi aktivním a pasivním tagem.

39

8 ŘÍZENÍ S VYUŽITÍM INTELIGENTNÍCH AGENTŮ, HOLONICKÝCH A MULTIAGENTNÍCH SYSTÉMŮ

Čas ke studiu

3 hodiny

Cíl

Student se seznámí s technologií inteligentních agentů, holonických a multiagentních systémů.

Výklad

8.1 CO JE TO AGENT

Pojem agent patří mezi ty často používané technické termíny, u kterých je na jedné straně význam intuitivně „naprosto jasný„, ale na druhé straně neexistuje jednotná, všeobecně uznávaná definice.

Obecně lze říci, že agent je autonomní programový systém, který je schopen samostatně rozhodovat o akcích, jež uskutečňuje pro dosažení daného cíle. Pojem agent se nejčastěji používá ve dvou spojeních, která zároveň definují dvě hlavní oblasti výzkumu: komunita inteligentních agentů a mobilní agent. Inteligentní agenty jsou schopny „uvažovat„ o řešení konkrétní úlohy a plánovat spolupráci, protože zpravidla žádný z nich nemá dostatek zdrojů k samostatnému řešení. Mobilní agenty mohou být po síti přeneseny na jiný počítač, který je výhodnější pro řešení jejich úlohy, a tam pokračovat v práci [1].

Pro software, který podle pokynů (pravidel) uživatele samostatně jedná, se vžilo označení inteligentní agent. Inteligentní agent má tyto základní vlastnosti:

• Agent je autonomní .

• Agent je řízen cílem. Agentem může být program, skript nebo množina pravidel, jejichž chování je cíleno k dosažení určitého výsledku.

• Agent reaguje – registruje změny prostředí a na změny odpovídá provedením akce.

Vedle těchto základních vlastností mohou mít agenty ještě mnoho dalších charakteristik:

• Agent může být mobilní .

• Agent může být vybaven schopností kooperace, tzn. že může komunikovat s ostatními agenty, může s nimi své akce koordinovat.

• Agent může být vybaven schopností přizpůsobení, zejména schopností učit se na základě předchozí zkušenosti a vyvíjet se..

Další text bude věnován jen

8.2 SPOLUPRÁCE AGENTŮ A ŘÍZENÍ MULTIAGENTNÍ KOMUNITY

Multiagentní systémy= .komunita inteligentních agentů. Základní vlastností multiagentních systémů je úplná separace dat a programového kódu, jejich specializace v jednom oboru a schopnost komunikace s ostatními agenty. Účinná spolupráce agentů umožňuje shromáždit dostatek schopností

40

k vyřešení úlohy, omezit množství přenášených dat, maximálně data předzpracovat v místě vzniku, paralelně je zpracovávat, optimálně rozložit výpočetní zátěž a zálohovat kapacitu pro případ výpadku.

Multiagentní systémy využívají několik technik koordinace. Ty se liší tím, jak velká skupina agentů vzájemně komunikuje a jakým postupem vzniká řešení – zda zdola nahoru, nebo shora dolů. Dále jsou popsány nejčastěji používané techniky koordinace:

Vyjednávání. Základním rysem vyjednávání je komunikace dvojice agentů s částečně protichůdnými zájmy. Výsledkem komunikace je konflikt nebo dohoda. V ní se jeden agent zavazuje druhému vykonat nějakou činnost. Vyjednává se buď mezi rovnoprávnými agenty, nebo častěji v hierarchické struktuře na bázi modelu manažer-kontraktor.

Funkčně přesná kooperace. Agenty pracující na principu funkčně přesné kooperace mají přidělenu svoji zájmovou oblast. Zadaný problém se snaží řešit samostatně na základě dostupných dat a sdílených dílčích závěrů, přičemž řešení budují nezávisle zdola nahoru.

Organizační strukturování. Tato metoda předpokládá existenci apriorní struktury spolupráce agentů. Strukturu lze vyjádřit jako graf, jehož uzly definují typy agentů a hrany definují typy vyměňovaných zpráv. Organizační strukturování se snaží nalézt kompromis mezi přístupem shora dolů, používaným při vyjednávání, a přístupem zdola nahoru, který používá metoda funkčně přesné kooperace.

Plánování pro mnoho agentů. Plánování pro mnoho agentů představuje výrazně lepší způsob řízení než předešlé tři přístupy. Jeho hlavním cílem totiž je detekovat nekonzistence, duplicitní úsilí a konflikty při využívání zdrojů dříve, než skutečně nastanou, a odstranit je změnou plánu. Toto zlepšení je „vykoupeno„ zvýšením složitosti agentu a často i zvýšenou potřebou komunikace.

Hlavními výhodami multiagentních systémů jsou jejich flexibilita, snadná rekonfigurovatelnost, škálovatelnost a otevřenost k integraci nových částí. Agenty je možné snadno přidávat do systému nebo je z něj odebírat. Není problém nahradit jeden agent zcela jinou implementací se stejným vnějším chováním. Existující software nebo hardware může být tzv. agentifikován – vybaven rozhraním, které na jedné straně ovládá původní systém a na druhé straně se chová jako agent.

Druhou nevýhodou agentních řešení je výpočetní náročnost jednotlivého agentu i celého systému. Vyjednávání a plánování jsou náročné operace, které mohou zabrat nezanedbatelnou část doby potřebné k řešení.

8.3 SÍTĚ AGENTŮ

Protože síla a smysl agentů se plně projeví teprve při vzájemné interakci, mají vztahy mezi agenty a okolím zásadní důležitost. Operační systém běžného počítače není vybaven prostředky pro podporu agentů a jejich vzájemné komunikace. Proto se nad operačním systémem realizuje nadstavba, která představuje plnou podporu pro agentové řešení. Hovoří se o agentové platformě. Má-li podobu samostatné aplikace, teoreticky může být na jednom počítači spuštěno i několik agentových platforem. Každý agent se projevuje jako vlákno (thread) nebo samostatný proces, může tedy vykonávat úlohy podle vlastní iniciativy. Obráceně platforma poskytuje agentům prostředí pro existenci a činnost v počítačových sítích, tedy umožňuje agentu operovat na jednom či více počítačích. V tomto smyslu se hovoří o síti agentů. Každá platforma reprezentuje jeden uzel v síti agentů.

Základním pojmem v síti agentů je pojem služby. V síti se v zásadě vyskytují agenty poskytující služby a agenty tyto služby využívající. Obvykle je agent pro některé služby poskytovatelem a pro jiné zase spotřebitelem. Mnoho služeb poskytuje agentům přímo platforma. V zásadě lze služby v agentské síti rozdělit na síťové a aplikační. Síťové služby zabezpečují síťovou infrastrukturu a integrují jednotlivé součásti sítě. Jde zejména o:

• komunikační služby, tedy o prostředky ke komunikaci mezi jednotlivými entitami sítě,

• identifikační služby, jejichž smyslem je starost o identitu jednotlivých entit sítě, tedy zejména vytváření jednoznačných identifikátorů pro entity, řízení jejich užívání a rušení,

• adresářové služby, které umožňují sdílet informace o entitách a o službách v síti agentů,

41

• řídicí služby, umožňující řídit ostatní prvky sítě (agenty, služby, platformy či další síťové služby – jde o služby na metaúrovni, především zamýšlené jako prostředek pro řízení sítě člověkem – operátorem).

Aplikační služby poskytují veškeré řídicí a zpracovávací funkce aplikace. Jsou plně závislé na konkrétní aplikaci.

Obr. 1. Vzájemná vazba mezi platformou, agenty a službami

Vzájemnou vazbu mezi platformou, agenty a službami vysvětluje obr. 1. Podrobnější vysvětlení architektury agentských sítí a doporučení k jejich konstrukci lze nalézt v článcích [4] a [5].

8.4 MOBILNÍ AGENTY

Zvláštním typem inteligentního agentu je mobilní agent. Mobilní agent je inteligentní agent, který není vázán na místo svého vzniku. Pracuje samostatně ve prospěch uživatele; při plnění úkolu se podle svého rozhodnutí přesouvá v síti, aby získal výhodu lokálního přístupu k požadovanému, vzhledem k uživateli vzdálenému, zdroji. Při přesunu agentu v síti je nutné přenést jeho programový kód (nejčastěji je program agentu zapsán interpretovatelným jazykem) a jeho stav. Každý agent je globálně jednoznačně identifikován jménem, které je složeno ze jména autority (vlastníka agentu) a jednoznačného jména v rámci autority. Pro přenos vnitřního stavu agentu je nutné jeho stav sekvenčně zakódovat. Proces kódování stavu agentu do posloupnosti se nazývá serializace, opačný postup deserializace. Přenos agentu mezi agentskými platformami zahrnuje zejména následující akce:

Inicializace přenosu

Jako parametr této akce je nutné zadat cílovou platformu a pracovní místo v této platformě. Dojde k ukončení vlákna (thread) zdrojového agentu. Poté se identifikují a serializují ty údaje o stavu agentu, které se mají přenést, a zahájí se přenos agentu ve vhodném přenosovém protokolu.

Přenos tříd

Přenesou se třídy potřebné pro běh agentu na cílové agentské platformě. Přenos zahrnuje nejen vlastní třídu agentu, ale všechny další třídy, které agent ke své práci potřebuje. Není však vždy nutné přenášet všechny třídy, protože cílová agentská platforma mohla potřebné třídy získat již dříve. Přenos potřebných tříd má několik základních variant:

• Automatický přenos všech potřebných tříd. V této variantě je nutné, aby zdrojová agentská platforma byla schopna všechny potřebné třídy identifikovat.

• Automatický přenos pouze agentské třídy. Ostatní třídy se přenesou na žádost cílové agentské platformy v okamžiku, kdy je při běhu agentu potřebuje. Problém nastává, odpojí-li se po přenosu agentu zdrojová agentská platforma nebo vzdálený klient.

42

• Přenáší se seznam všech potřebných tříd, cílová agentská platforma si ihned vyžádá všechny třídy, které ještě nemá.

Příjem a spuštění agentu

Na cílové platformě je agent přijat, deserializován a poté spuštěn.

Bezpečnostní rizika mobilních agent ů

Z jednoduché úvahy plyne, že použití mobilních agentů nejen že je velmi účinné, ale může být také zdrojem významných bezpečnostních rizik. Proto je bezpečnostní služba nedílnou součástí agentské platformy. Základní funkce bezpečnostní služby zahrnují:

• Autentizaci klientu pro vzdálené vytvoření agentů.

• Vzájemnou autentizaci agentských platforem.

• Zjištění práv agentu.

• Uplatnění bezpečnostní politiky.

• Volbu bezpečnosti komunikačního kanálu.

Holonické a multiagentní systémy

Holonické systémy jsou systémy bezprostředně spojené s fyzickým zařízením. Agenty jsou vyloženě softwarové. Je tu ale ještě jeden rozdíl: holony u holonických systémů lze uspořádat do tzv. holarchie, tj. vzájemně je spojovat do celků po dvou a více holonech a násobit tak jejich kapacitu. To u klasických MAS nejde.

Zjednodušeně řečeno, holony v holonických systémech jsou agenty spojené s fyzickým světem. Holony jsou jediné agenty, které jsou schopny realizovat řízení v reálném čase. Naproti tomu agenty bývají inteligentnější než holony – úkolem holonu je jen vykonat svěřený úkol co nejrychleji a bez dlouhého přemýšlení. Holony proto bývají reaktivní, mají předem naprogramované reakce na několik situací, které jsou schopny rozpoznat.

Řídicí část holonického agentu může být vytvořena např. pomocí kontaktních schémat, agentová nadstavba ve vyšším programovacím jazyce. Obě části si musejí vyměňovat informace. K tomu je nutné vhodné rozhraní. Nám se jeví jako nejlepší a nejrychlejší řešení pro přenos dat zdola nahoru i naopak datová tabulka.

Shrnutí pojmů

Agent, mobilní agent, vlastnosti agentů, síť agentů, holonické a multiagentní systémy.

Otázky

• Definujte pojmy agent, mobilní agent a holon. • Uveďte vlastnosti agentů. • Uveďte možná bezpečnostní rizika agentů. • Význam multiagentní systémů v oblasti řízení.

43

9 VIRTUALITA A DIGITALIZACE

Čas ke studiu

1 hodina

Cíl

Student se seznámí se oblastí virtuálního a digitálního světa z hlediska informatiky.

Výklad

9.1 VIRTUÁLNÍ SVĚT

9.1.1 Virtualita

Všeobecný výklad termínu virtuální lze nalézt v mnoha slovnících. Německý „Duden“ definuje virtualitu jako potenciální existenci, výskyt.

Americký Heritage Dictionary nabízí tuto definici: „Jsoucí v mysli, zejména jako výsledek představivosti“ a podle Collins Electronic Dictionary and Thesaurus má virtualita „podstatu nebo účinek, ale nikoliv zjevný tvar nebo formu“.

Termín virtuální podnik je v současné době mezi experty na organizaci velmi populární, a to v teorii i praxi. „Příběh virtuality“ se již neomezuje jen na ekonomiku, virtuální okolní prostředí, produkty anebo jeden celistvý virtuální svět (obr. 1).

Obr. 1 Globální město ve virtuálním světě

Myšlenka virtuálních podniků představuje recept na řešení mnoha z problémů, před kterými současné – spíše „fyzické“ než virtuální – podniky stojí. Atributy spojenými s tímto pojetím jsou např. pružnost (flexibility) a rychlá odezva na měnící se podmínky na trhu, stejně jako soustředění se na klíčové schopnosti firmy.

Virtuální trh

44

Internet se stává hlavní podnikatelskou a obchodní základnou budoucnosti, a jsou to zejména poskytovatelé služeb, kdo musí najít odpověď na otázku, jaký vliv bude mít rostoucí význam elektronického obchodování (e-commerce) na jejich výkonnost a podnikové strategie. V této souvislosti se často používají termíny virtuální trh, elektronický trh, elektronické tržiště apod.

Obr. 2 Model elektronického obchodu

Elektronická tržiště jsou informační a komunikační struktury vhodné k vytváření základny pro koordinaci tržně orientovaných aktivit. Na elektronickém tržišti nyní mohou nabízející a poptávající signalizovat svou ochotu jednat a vstoupit do příslušného procesu tržní výměny.

Systémy e-commerce jsou v daném pojetí informační a komunikační systémy sloužící speciálně ke koordinaci a řízení tržně orientované výměny na elektronických tržištích. Nabízející a poptávající subjekty (a jejich činnost) lze rozdělit do čtyř základních kategorií:

• obchody jsou systémy provozované nabízejícími nebo poptávajícími, kde nabízející vstupuje do vztahu s poptávajícím a jedná (je-li to nutné) s konečným cílem uzavřít dohodu a uskutečnit akt tržní směny. Příklady elektronických obchodů jsou elektronické katalogy nebo běžné obchodní stránky na celosvětové síti web (worldwide web – www);

• aukční systémy, kde několik poptávajících soutěží o to, co předkládá nabízející: kontrakt zpravidla získá ten z poptávajících, který je ochoten zaplatit nejvyšší cenu;

• výběrová řízení jsou procesy inverzní k aukcím: poptávající specifikuje, co potřebuje, a o jeho zakázku svými nabídkami soutěží několik potenciálních dodavatelů;

• elektronické burzy cenných papírů jako jediný případ tržiště realizovaného v rámci jediného informačního a komunikačního systému.

Shrnutí pojmů

Virtualita, virtuální podnik, elektronické obchody.

Otázky

• Definujte pojem virtualita a virtuální podnik. • Uveďte druhy a principy elektronických obchodů.

45

10 PRŮMYSLOVÉ ROBOTY A MANIPULÁTORY

Čas ke studiu

2 hodiny

Cíl

Student se seznámí se oblastí průmyslových robotů a manipulátorů.

Výklad

10.1 PRŮMYSLOVÉ ROBOTY A MANIPULÁTORY ( PRAM)

Manipulátory původně vznikaly u sériové výroby, kdy vznikala potřeba rychle měnit sortiment výrobků, a stále chyběl automatizační prostředek, který by se dal rychle přeprogramovat. Tak vznikal požadavek na pružnou automatizaci, a tím průmyslové roboty.

První roboty vznikaly v 50. letech v USA. V současnosti je na prvním místě ve využití robotů Japonsko ( 60% celkového počtu průmyslových robotů). Nejvíce jsou nasazovány v automobilovém průmyslu, kde na každých 10 000 dělníků pracuje např. v Japonsku 800 robotů, v USA 300, v Británii 200.

Robotizace se vyvíjí ve třech oblastech:

• robotika

• robototechnika

• robototechnologie

Robotika – věda o vytváření robotů využívající poznatků kybernetiky, jakožto analogií mezi živými organismy a stroji při uplatnění umělé inteligence, technických věd, PC,...

Robototechnika –zahrnuje výzkum, vývoj a konstrukci robotů, technické řešení včetně automatizovaných systémů řízení.

Robototechnologie – nasazování průmyslových robotů do výroby.

Jedním ze způsobů členění manipulátorů a robotů je dělení dle prováděné práce:

• manipulační- podávaní polotovarů a součástek,

• technologické – svařovací, montážní, nanášení povlaků,

• speciální – pracující pod vodou, v kosmu, v radioaktivním prostředí,

• univerzální – kombinovaný proces např.(viz ostatní možnosti).

Manipulační zařízení dělíme na:

46

• jednoúčelové manipulátory

• programovatelné manipulátory:

• průmyslové roboty 1. generace s pevným programem

• průmyslové roboty 2. generace s proměnlivým programem

• roboty 3. generace inteligentní roboty

10.2 ROBOTY

Definice (Warnecke): Robot je manipulační zařízení volně programovatelné v prostoru, které je vybaveno chapadly pro manipulaci s předměty nebo technologickými hlavicemi a je určeno pro použití v průmyslu.

Dělí se do generací:

I. generace - roboty vybavené pevnými programy, které člověk může měnit.

II. generace – roboty měnící svůj program na podněty z okolí ( mají příslušná čidla k interakci s prostředím).

III. generace – roboty se složitými adaptivními řídicími systémy, které tvoří plán řešení situace a také jej realizují. Mohou být vybaveny umělou inteligencí – tzv. kognitivní roboty, tj. vykazují rozumovou činnost.

Na robot lze nahlížet jako na spojení následujících částí:

Čidla robotu jsou :

Vnější čidla – slouží k zabezpečení styku robotu s prostředím. Např. dotyková (taktilní) k rozpoznávání scény a další klasická čidla.

Vnitřní čidla – slouží k informaci polohy jednotlivých částí robotu pro potřeby řídicího systému a pro zabezpečení mechanické funkce robotu.

Mechanická část robotu je vytvářena z kinematických dvojic, které vzájemným spojením tvoří kinematické řetězce. Základními dvojicemi je translace a rotace.

Dvojice jsou 2 části, které pro sobě mohou vykonávat pohyb.

Každá dvojice má 1 stupeň volnosti. Univerzální průmyslový robot má 6 stupňů volnosti. S rostoucím stupněm volnosti klesá tuhost robota.

Jeho mechanická část se skládá:

interakce s prostředím

koordinační část

vnímání a rozpoznávání

(čidla)

konstrukční řešení

(strojařina)

řídicí systém

47

• z polohovacího zařízení ( 3 stupně volnosti)

• ze zápěstí ( 2 stupně volnosti)

• z chapadla nebo technologického nástroje (1 stupeň volnosti)

Polohovací mechanismus může své 3 stupně volnosti realizovat buď pomocí 3 rotačních pohybů, 3 translací nebo pomocí jejich kombinací ( 2R+1T, 1R+2T). Tím je určen typ robota a tvar manipulačního prostoru (např. u 3T pohybů – povrch kvádru, u 3R pohybů – povrch koule, ostatní –válec).

Konstrukční část zabezpečuje jeho kompaktní uspořádání a je charakterizována nosností a přesností polohování. Vyžaduje se určitá tuhost konstrukce. Ke konstrukční části patří pohony.

Mechanický pohon se používá pouze u jednoduchých a jednoúčelových manipulátorů. Jedná se především o vačkové a pákové mechanismy.

Pneumatické pohony se používají především u manipulátorů. Jsou levné, rychlé a lehké, ale málo přesné, pohyb není plynulý a mají vysoké nároky na úpravu vzduchu.

Hydraulické pohony – jsou robustní, pro vysoké nosnosti, pohyb je plynulý. Jsou ale drahé, náročné na přesnost výroby a čistotu kapaliny.

Elektrické pohony – univerzální, lehce řiditelné, levné. Hodí se pro středně nosné roboty a mají vysokou přesnost polohování. Používají se i pohony získané kombinací –tzn. elektrohydraulický, elektropneumatický, apod.

Řídicí systém – liší se podle toho, jestli se jedná o roboty 1.,2. nebo 3. generace ( kognitivní roboty).

motorický systém

senzorický systém

plán řídicí systém reflektory

receptory zpracování údajů

prostředí

kognitivní část

roboty 1. a 2. generace

plán

cíl

vytváření plánu

model prostředí

vnímání a rozpoznávání

48

Kognitiní část obsahuje prostředky pro vnímání a rozpoznání okolí, které umožňují vytvořit reálný model prostředí.

Na tomto modelu jsou ve fázovém prostoru hledány optimální trajektorie řešení určené čelem činnosti robota a výsledkem je vytvoření plánu činnosti robota, který se pak pomocí senzorického a motorového systému PRaM realizuje.

Řídicí systém robota PRaM může být programován:

-spojitě – robot má spojité řízení dráhy CP, kdy trajektorie dráhy je rozdělena na malé úseky ekvidistantní a jednotlivé motory robota jsou vzájemně koordinovány ( CP – continuous path)

-PTP ( point-to-point) z bodu do bodu, kdy dráha je rozdělena do několika desítek bodů, kterými prochází koncový bod robota. Nezáleží jakým způsobem se do jednotlivých bodů bod dostane. Při tomto způsobu nemusí být pohyb jednotlivých částí robota motoru koordinován.

Pro zlepšení funkce při řízení PTP bývá někdy zadána dráha mezi jednotlivými body buď pomocí rovnice přímky ( lineární interpolace) nebo pomocí kružnice paraboly.

ŘS se rovněž liší podle druhu učení se. Robot může být učen tak, že se uchopí jeho hlavice, vykoná se pohyb, který je zapamatován a robot pak vykonává neustále stejný pohyb play back. Nebo je robot učen nepřímo pomocí vnější klávesnice ( zadávají se body dráhy).

Obr. 1 Roboty 1. generace

Obr. 2 Roboty 2. generace

49

Obr. 3 Roboty 3. generace

Obr. 4 Průmyslový robot ASEA ( provedení RRR) Obr. 5

Obr. 6 Hlavní konstrukční skupiny průmyslového robotu Obr. 7 Pohyb PTP- programování kruhové dráhy

50

Shrnutí pojmů

Robotika, robototechnologie, robototechnika, části robotických systémů, generace, pohyb robotů.

Otázky

• Definujte pojmy robotika, robototechnologie, robototechnika. • Uveďte strukturu robota 3. generace. • Uveďte druhy a způsoby učení pohybů robotů.

51

Použitá literatura

[1] POUR, J., TOMAN, P.: Podniková informatika. Grada Publishing a.s., 2006. ISBN 8024712784

[2] NISE, N. S.: Control Systems Engineering. Wiley, 2004 ISBN 0471445770.

[3] YANG, D.: Informatics in Control, Automation and Robotics. Springer, 2011. ISBN 3642259928.

[4] DORF, R.C.,BISHOP, H.R. Modern Control Systems. ,1995. Addison-Wesley Publishing Company.

New York.

[5] KEŘKOVSKÝ, M., VYKYPĚL, O.: Strategické řízení: teorie pro praxi. Nakladatelství C H Beck, 2006.

ISBN 8071794538.

[6] VOŘÍŠEK, J.: Strategické řízení informačního systému a systémová integrace. Management Press,

Praha, 1997, ISBN 80-85943-40-9.

[7] BASL, J.: Podnikové informační systémy. Grada Publishing, 2002, ISBN 80-247-0214-2.

[8] MOLNÁR, Z. : Efektivnost informačních systémů. Grada Publishing, 2000, ISBN 80-7169-410-X.

[9] TVRDÍKOVÁ, M.: Zavádění a inovace informačních systémů ve firmách. Grada Publishing, 2000,

ISBN 80-7169-703-6.

[10] KOLEKTIV: Databázové a síťové technologie. Credit Praha 2000, ISBN 80-213-0576-2.

[11] WALTER J. GRANTHAM, THOMAS L. VINCENT Modern control systems analysis and design. New

York : John Wiley & Sons, Inc., 1993. ISBN 0-471-81193-9

[12] DORF, R.C.,BISHOP, H.R. Modern Control Systems. ,1995. Addison-Wesley Publishing Company.

New York.

[13] KRISHNA, C. M., KANG, G. SHIN: Real-Time Systems. New York: McGraw-Hill 1997.

[14] LAUDON, K., LAUDON, J.: Management Information Systems - Managing the Digital Firm.

Prentice Hall, 2002, ISBN 0-13-061960-4

[15] GRANTHAM, W. J., VINCENT, T. L.: Modern control systems analysis and design. New Yor : John

Wiley & Sons, Inc., 1993. ISBN 0-471-81193-9

[16] DORF, R.C., BISHOP, H.R.: Modern Control Systems. , Pearson Prentice Hall, 2005. ISBN

0131457330,FLUECKIGER, G. E.: Control, Information, and Technological Change. Springer,

1995. ISBN 0792336674.

[17] CHUGO, D., YOKOTA, S.: Introduction to Modern Robotics. CreateSpace, 2012. ISBN

1463789424.

[18] SINHA, N. K.: Control Systems .New Age International, 2008. ISBN 8122411681.