چکیده:

فرایند تولید در سازمان­های مختلف، دارای سبک­های متفاوتی است که هدف هرکدام در نهایت تحویل محصول درست در زمان درست به مشتری است. ضمن اینکه با استقرار سیستم­های اجرایی تولید مزایای افزونتری در اختیار مدیران میانی نیز قرار می­دهد. در این تحقیق هدف از خلق چارچوب طرح ماژول­ها، روابط آن­ها و ملزومات پیاده­سازی هرکدام بوده است. چیزی که تا کنون در محیط ابرصورت نگرفته است. در مهمترین بخش که همان شناسایی ماژول­های این سیستم است، ماژول سفارش که در سیستم­های اجرایی اولید سنتی قابل مشاهده بود، مبنای کار قرار گرفته و با رویکرد تحلیلی و با بهره گرفتن از متدولوژی SOMA[1]، سایر ماژول­ها از مله مدیریت منابع، زمانبندی، پس­گیری، مدیریت  تعاریف و … از آن استخراج شده است. به عبارتی هدف هرچه کوچکتر کردن این ماژول بزرگ در سیستم اجرایی تولید سنتی است. با توجه به محدودیت­های طرح عملی این چارچوب در محیط ابر، یک مطالعه موردی تحت عنوان شرکت جمساز نتیجه نهایی این تحقیق است، مطالعه­ ای که در آن فرایند اصلی تولید جمساز با راه­حل مطرح شده مورد مقایسه قرار گرفته و باتوجه به نظر خبرگان این حوزه و مصاحبه با مدیران تولید و پرسنل مرتبط نتایج نهایی حاصل شد. در مقایسه با سیستم­های مشابه و سنتی و با در نظر گرفتن سبکتر کردن ماژول سفارش، انعطاف­پذیری هرچه بیشتر و جامعیت و یکپارچگی بیشتر حاصل شد و مدل جدید کسب و کار ابری نیزدیدگاه ­های جدیدی را برای این سازمان­ها فراهم آورده است.

 فهرست رئوس مطالب

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان	صفحه
فصل اول- کلیات تحقیق	1
1.1مقدمه	2
1.2  بیان مسئله	2
1.3  هدف  از اجرا	4
1.4 توجیه ضرورت انجام طرح	4
1.5سابقه تحقیق	5
1.6 روش پژوهش و تکنیک­های اجرایی	6
1.7استفاده کنندگان از نتایج تحقیق	6
1.8 ساختار فصول	7
فصل دوم- ادبیات موضوع	8
2.1 مقدمه	9
2.2 سیستم­های اجرایی تولید	9
2.1.1 توابع اصلی سیستم­های اجرایی تولید	9
2.2.2 توابع پشتیبان سیستمهای اجرایی تولید	11
2.2.3 استاندارد95 ANSI/ISA	11
2.3 تولید توزیع شده	13
2.3.1چشماندازها ومفاهیم تولید توزیع شده	14
2.3.2فناوری اطلاعات و تولید توزیع شده	16
2.3.3 توسعه محصول همروند	17
2.3.4 انعطافپذیری و قابلیت پیکربندی مجدد با بهره گرفتن از سیستمهای توزیع شده خودمختار	19
2.4 سیستمهای اجرایی تولید توزیع شده	21
2.4.1راه حلهای فعلی سیستمهای اجرایی تولید توزیع شده	23
2.4.2الگوهای طراحی جامع برای سیستمهای اجرایی تولید	23
2.4.3تحلیل و مقایسه رویکردهای توزیع شده	26
2.5محاسبات ابری	30
2.5.1نقشها در پردازش ابری	32
2.6اصول معماری سرویس گرا	33
2.6.1 کشف سرویس	35
2.6.2 روش های کشف سرویس	36
2.6.3 معماری های کشف سرویس	38
2.7.جمع بندی	39
فصل سوم- مبانی راهکار پیشنهادی	40
3.1 مقدمه	41
3.2 نگاهی کلی	41
3.2.1 تشریح سیستم های اجرایی تولید و طرح مساله در محیط توزیع شده	43
3.2.2 انتخاب الگوهای راه حل(Solution pattern )  های SOMA	44
3.2.3 الگوی راه حل های پیشنهادی توسط SOMA	44
3.2.4 تعریف موجودیت های کلیدی با بهره گرفتن از الگوهای طراحی سیستم ها ی توزیع شده	50
3.3  شناسایی سرویس ها	51
3.4 تطابق رویکرد با مدل محاسباتی ابری	53
3.4.1 مراحل چارچوب از دید محاسبات ابری	53
3.4.2 شناسایی سرویسهای سیستمهای اجرایی تولید	56
3.5   ماژولهای اصلی سیستمهای اجرایی تولید تحت عنوان برنامههای کاربردی سرویس گرا	63
3.6 ارتباطات میان ماژولهای مختلف سیستمهای اجرایی تولید	84
3.7 توابع سیستم­های اجرایی تولید به عنوان سرویس	94
3.8 سبک معماری مناسب برای کنترل سیستم های اجرایی تولید توزیع شده در ابر	96
3.9 زمانبندی جزئی تحت عنوان سرویس	101
3.9.1 ملزومات تامین كننده ابر	102
3.10 مدیریت منابع به عنوان سرویس	105
3.10.1 ملزومات تعیین كننده سرویس	106
3.10.2 ملزومات سازمانها	108
3.11  نظارت به عنوان سرویس	109
3.12 جمع بندی	110
فصل چهارم- ارزیابی روش پیشنهادی	111
4.1 مقدمه	112
4.2 مقایسه رویكرد های فعلی	112
4.3ارزیابی سیستم های اجرایی تولید در محیط ابر و عامل گرا	114
4.4 مطالعه موردی	116
4.4.1 حوزه مطالعه موردی	116
4.4.2 نمونه محصولات مطالعه موردی	117
4.5  سیستم اجرایی تولید جمساز با بهره گرفتن از مدل محاسبات ابری	124
4.5.1  مقدمات ابری کردن اجرای تولید	124
4.5.2  پایگاه داده جمساز در محیط ابر	124
4.5.3 زمانبندی و پیگیری به عنوان سرویسهای ابر	125
4.6 ارزیابی فاکتورهای تولید	126
4.6.1 فاکتورهای به کارگیری فناوری اطلاعات	126
4.6.2 کمبودها و ضعفهای فعلی	127
4.7  سیستم های اجرایی تولیدمبتنی بر  ابرفعلی	133
4.8 جمع بندی	135
فصل پنجم- جمع بندی و نتیجه گیری	136
5.1 خلاصه تحقیق	137
5.2 نتایج تحقیق	138
5.3 مقایسه با سایر چارچوبها	138
5.4 محدودیتها و زوایای پوشش داده نشده	139
5.5   چالش های مس ابری	139
5.6 آینده سیستم های اجرایی تولید در ابر	141
5.7 اقدامات آتی	142
مراجع و منابع	143
چکیده انگلیسی	147

1.1 مقدمه

در این بخش به شرح کلیات تحقیق پرداخته می­ شود تا ایجاد ذهنیتی درست از موضوع تحقیق و چارچوب مورد نظر، اهمیت آن و روش تحقیق ایجاد شود. از این رو در ادامه، ابتدا به بیان مسئله تحقیق می­پردازیم و اهداف پیش رو را مشخص خواهیم کرد. سپس به توجیه ضرورت انجام طرح و سابقه تحقیق خواهیم پرداخت.  معرفی روش پژوهش و تکنیک­های اجرایی بخش بعدی این فصل خواهد بود و نهایتاَ به شرح مراحلی که در فصول آتی طی خواهیم کرد می­پردازیم.

1.2 بیان مسئله

سیستم های اجرایی تولید ، سیستم های مبتنی بر فناوری اطلاعات هستند که عملیات تولید را در کارخانه ها مدیریت می کنند. در طول سالها استانداردها ومدلهای بسیاری برای چنین سیستمهایی پیشنهاد شده است که محدوده آن را مشخص می کنند. فعالیتهای کلیدی این سیستم­ها عبارتند از:

• مدیریت تعریف محصول. این کار شامل ذخیره سازی، کنترل ورژن، تبادل با سایرسیستمها که حاوی داده های اصلی هستند، نظیرقوانین تولید، ، لیست منابع و همه داده هایی که حول محور اینکه یک محصول چگونه تولید می شود. مدیریت تعریف محصول به عبارتی بخشی از مدیریت چرخه حیات محصول است.
• مدیریت منابع. مدیریت منابع شامل ثبت، تبادل، و تحلیل اطلاعات منابع است . هدف این کار آماده سازی و اجرای سفارشات تولید با منابع درست است.
• زمانبندی فرایند تولید. این فعالیت شامل زمانبندی تولید به عنوان مجموعه ای از سفارشات کاری است که بتوان نیازمندیهای محصول را پوشش داد. که اینها معمولاً ازبرنامه ریزی منابع سازمان و یا سیستمهای پیشرفته برنامه ریزی و زمانبندی نشات می گیرند تا بتوان استفاده بهینه از منابع محلی داشت.
• توزیع سفارشات محصول. براساس نوع فرایند تولید این کار ممکن است شامل توزیع بسته های کاری بیشتر، ارسال آنها به مراکز کاری و انجام تنظیمات برای شرایط از پیش تعیین شده  باشد.
• اجرای سفارشات محصول. اگرچه اجرای واقعی توسط سیستم های کنترل فرایند انجام می شود سیستم مدیریت اجرایی تولید بازرسی هایی بر منابع و سایر سیستم ها برای پیگیری فرایند تولید دارد.
• جمع آوری داده های محصول. این کارشامل ذخیره سازی و تبادل داده ها، وضعیت تجهیزات، اطلاعات منابع، گزارش گیری از محصولات به صورت داده های تاریخی و یا پایگاه داده های رابطه ای است.
• تحلیل کارایی محصول. تهیه داده های مفید از داده های خام جمع آوری شده درباره وضعیت فعلی محصول، مرورکارهای در حال اجرا و ارزیابی کارایی محصول در برهه زمانی گذشته.
• دنبال کردن و پی گیری محصول. ثبت و احیای داده های مرتبط برای نمایش تاریخچه کاملی از لیست منابع، سفارشات و تجهیزات.

در سالهای اخیر در کنار مفهوم سیستم­های اجرایی تولید، مفهوم سازمان­های شبکه­ ای مطرح شده است، اجزای این سازمان­ها موقتاً کنار هم جمع شده تا بتوانند مهارت ­ها و منابع را با یکدیگر به اشتراک بگذارند. درسیستم های تولیدی چنین سازمان هایی با رویکرد توزیع­شده روبرو هستیم، چیزی که به معنی تولید محصول درست، در مکان درست،هزینه درست، زمان درست، شرایط درست می باشد. زنجیره تامین از تامین مواد خام تا تولید و توزیع و حمل و نقل و انبارداری و فروش محصولات به صورت پراکنده و در نقاط جغرافیایی مختلف صورت می گیرد. ازآنجا که مسئولیت به سازمان­های مختلف سپرده می­ شود در نتیجه کنترل مداوم و هماهنگی برای چنین چرخه حیاتی بسیار پیچیده می­ شود.کارهای صورت گرفته اغلب به صورت کنترل متمرکز بوده و کمتر کنترل به صورت غیرمتمرکز و توزیع شده صورت گرفته است.

هدف اصلی در چنین تولیدی کاهش هزینه ها ، کاهش زمان مدیریت، هرچه ساده تر شدن و یکپارچگی فرایندها و زیرسیستم­ها، تکنولوژی­های جدید و به روز رسانی­ها است. ضمناً کاهش اتلاف در تولید، سرعت در قابلیت پیکربندی مجدد در قبال رخدادهای منتظره و غیرمنتظره  از دیگراهداف تولید توزیع شده محسوب می­ شود.

حال برای تحقق واقعی و بهینه چنین سیستم­های تولید توزیع شده ایی، نیازمند به کارگیری فناوری اطلاعات و پردازش توزیع شده هستیم چیزی که امروزه تحت عنوان پردازش ابری با ان آشنا هستیم. پردازش ابری به سرعت در حال تغییرصنایع و سازمان­ها برای تحقق اهدافشان می باشد. صنایع تولیدی توسط فناوری اطلاعات و تکنولوژی ­های هوشمند در حال توانمند شدن هستند. قدرت اصلی پردازش ابری در فراهم آوردن سرویس محاسبات در لحظه  با قابلیت اعتماد بالا، مقیاس پذیری و قابل دسترس بودن در محیطهای توزیع شده است.

درپردازش ابری  همه چیزتحت عنوان سرویس در نظرگرفته می­ شود به عبارتی (Xaas) مانند نرم­افزاربه عنوان سرویس، پلتفرم به عنوان سرویس، زیرساختاربه عنوان سرویس که این سرویس­ها ساختارلایه ای را برای پردازش ابری فراهم می­آورند. با توجه به فلسفه طراحی در همه جا تولید در همه جا، نیازمند تبادل اطلاعات در بین سایت­های مختلف تولید هستیم لذا پردازش ابری نقش کلیدی در تحقق این فلسفه دارد .

به طور کلی دو نوع اتخاذ پردازش ابری در محیط­های تولیدی وجود دارد. یکی اتخاذ مستقیم تکنولوژی­های پردازش ابری و دیگری تولید ابری که همان ورژن تولیدی پردازش ابری است. در اکثر روش های پیشنهادی در اتخاذ پردازش ابری مدیریت به صورت متمرکزصورت گرفته است. لذا هدف غیرمتمرکز و توزیع شدگی مدیریت این سیستم­های تولیدی است.

در این پایان نامه هدف ارائه چارچوبی کلان برای مدیریت سیستم­های تولیدی است در این چارچوب به ارائه مدل لایه­ای با توجه به لایه ­های مدل پردازش ابری پرداخته­ایم. در این مدل سعی می­ شود ماژول­های اصلی سیستم­های تولیدی اجرایی استخراج شده و با تطابق این ماژول­ها با معماری سرویس­گرا چارچوبی یکپارچه ارائه شود. این چارچوب به نحوی است که فرایندها و رویه­ های انجام کار را با الهام از مدل پردازش ابری گردآوری می­ کند و در محیط­های توزیع­شده ابری راه­حلی برای مدیریت سیستم­های تولیدی اجرایی در حین عدم تمرکز ارائه می دهد.

1.3 هدف  از اجرا

پردازش ابری محیطی کاملاًمتفاوت به صورت مجازی و مقیاس پذیرتر برای سازمان­ها به وجود آورده است،مزایای این محیط ازطریق سرویس و از راه اینترنت در اختیار  کاربران قرارمی­گیرد. مصرف کنندگان ازابربه عنوان پلتفرم استفاده می کنند، پشتیبانی کنندگان ابر پردازش ابری را به عنوان یکی ازتوانمندسازهای صنایع تولیدی درنظرمی گیرند لذا هدف تعمیم این ایده به محیطهای تولیدی می­باشد تا با خلاقیت ایجاد شده توسط ابر بتوان استراتژی های کسب و کاررا جهت دهی کرد.

هدف در تولید ابری هرچه توانمندترکردن تولید، ایجاد کارخانه­های کارا که همکاری موثر با یکدیگر دارند می باشد و اشتراک منابع با به کارگیری محیط ابرتسهیل و تسریع شود. یکپارچه تر کردن محیط­های تولید توزیع شده هدف دیگر تولید ابری است که با مقیاس پذیرشدن منابع و مدل­های جدید کسب و کار پیشنهاد شده با ابر، محقق می­ شود.    .

1.4 توجیه ضرورت انجام طرح

با توجه به تلاش سازمان­ها برای کوچکتر شدن و به کارگیری ساختارهای شبکه ای، همواره این سوال مطرح  می­ شود که چگونه سیستم­های اطلاعاتی تولیدی این شرکت­ها در محیط­های توزیع­شده مدیریت می­شوند تا کارایی در چنین شرکت­هایی به حداکثر برسد، لذا بر آن شدیم تا با ارائه چارچوبی کلان  برای سیستم­های تولیدی توزیع­شده با بهره گرفتن از مدل محاسبات ابری به مدلسازی این مفهوم بپردازیم. مدلی که ماهیت آن ظهورنوآوری در مدیریت بوده و مدیریت  محیطهای توزیع شده تولیدی را تسهیل می­ کند.

• سابقه تحقیق

بروچر و سایرین در مطالعه خود به این نتیجه رسیدند که در یک محیط تولیدی با اطلاعات بسیارزیاد ، برنامه ­های کاربردی می توانند سرویس گرا باشند. آن ها یک پلتفرم مبتنی بر ماژول و قابل پیکربندی برای تولید ارائه کردند. هدف تقابل با مشکل یکنواختی برنامه های کاربردی موجود در زنجیره تامین کد-کم-سی ان سی است. رویکرد پیشنهادی تحت عنوان تولید مبتنی بر کامپیوترآزاد یا اوپن سی بی ام( open    CBM )مطرح شد تا بتوان با آن تولید مشارکتی را تقویت کرد. ایده پیشنهادی مشابه یاس( Aaas) است در حالیکه در اینجا برنامه های کاربردی تحت عنوان برنامه های کاربردی یکپارچه در نظر گرفته نمی شوند ولی به صورت مجموعه ای از سرویس ها که ارتباط سستی با یکدیگر دارند و ماژولاریتی و قابلیت استفاده مجدد از یک سیستم را تضمین می کنند، لحاظ می­گردند.

برای افزایش سرویس گرایی و کاهش پیوستگی وان در ولد یک چارچوب نصب و اجرا (pug and  play) برای ایجاد نرم افزار شبیه سازی ماژولار عنوان کرد. در این چارچوب کاربر در لایه برنامه کاربردی در سیستم تولید ابری این امکان را دارد تا هدف شبیه سازی را انتخاب کند و اجرای شبیه سازی را تحت عنوان مولفه (کامپوننت) انتساب دهد. این مولفه ها در عمل موجودیت های نرم افزاری هستند ( و اینکه تحت عنوان ساس-Saas -در تولید ابری و محاسبات ابری شناخته می شوند) وماژولهای خودشمولی  می شوند که قابل جابه جایی و پلاگ شدن بعد از شبیه سازی را داشته و خروجی از طریق کامپوننت ها پس پردازش می شوند. در چنین معماری، ماژول های نرم افزاری شناسایی و بارگیری شده و در حین اجرای چارچوب مورد استفاده قرار می گیرند.

با کاهش پیوستگی مشکل عدم سازگاری بروزمی کند.ناش چارچوبی برای حل مشکل عدم سازگاری سیستم های سی آ ( CA )مطرح کرد. این چارچوب بسیارشبیه یک سیستم یاس( Iaas ) است. پلتفرم اینترفیس های منحصر به فرد برای سیستم های متفاوت کد-کم-سی ان سی(cad-cam-cnc) فراهم می کند. یک انبار داده بسیار پیچیده تجهیز شده است تا اطلاعات تولید را به عنوان پایه ای برای نشان دادن دانش تولید که با بهره گرفتن از شمای XML افزوده شده است، تجهیز کند. سیستم متشکل از انبار داد ه های تولیدی، دانش تولیدی، باس تبادل اطلاعات و اینترفیس های مختلف است که به عنوان ساختار اصلی عامل (agent) به کاررفته است تا باس تبادل داده ها و اینترفیس ها را پشتیبانی کند. در این سیستم کامپوننت های مختلفی اززنجیره کد-کم-سی ان سی(cad-cam-cnc) می تواند اطلاعات را تبادل کند

در همین راستااخیراً مختار و هوشمند پلتفرمی را  ارائه داده اند که تئوری طراحی بدیهی را برای پی بردن به قابلیت کار کردن بین زنجیره   سی آ (CA) نشان می دهد. متدولوژی طراحی بدیهی با این هدف مطرح شده است که یک نقشه راه سیستماتیک از ترکیب بهینه تبادل داده ها از طریق راه حل های مستقیم و غیر مستقیم در محیط CA پیشنهاد می کند. این رویکرد به اینکه چگونه یک منبع، طراحی ،تولید و کپسوله می شود و اینکه چگونه لایه سرویس جهانی ایجاد می شود فراهم می آورد، پرداخته است .

وانگ و زو یک پلتفرم توزیع شده تولیدی دیمپ (DIMP) را پیشنهاد کردند. این  پلتفرم یک محیط یکپارچه بین برنامه های کاربردی کد-کم-سی ان سی( cad-cam-cnc ) فراهم می سازد. این یک ساختار مبتنی بر ماژول است که برای یکپارچه کردن پلتفرم از همان معماری سرویس  گرا استفاده کرده است. در این پلتفرم درخواست-های کاربران جمع آوری شده و به صورت الگویی از سرویس های نرم افزاری سازمان دهی شده است. در دیدگاه سرویس گرا، ابزارهای نرم افزاری متجانس به صورت ترکیب کننده های سرویس مجازی یکپارچه می شوند و برای کاربر فراهم می شوند، در این روش، نرم افزارها در فرایندهای عملیاتی جایگذاری می شوند.

با توجه به شکاف موجود در ادبیات هدف این تحقیق ارائه چارچوبی کلان برای مدیریت سیستم های تولیدی است. این چارچوب به ارائه مدل لایه ای با توجه به لایه های مدل پردازش ابری می پردازد. و به نحوی سازماندهی خواهد شد که فرایندها و رویه های انجام کار را با الهام از مدل پردازش ابری گردآوری کند و در محیط های توزیع شده ابری راه حلی برای مدیریت سیستم های تولیدی اجرایی در حین عدم تمرکز ارائه دهد.

1.6روش پژوهش و تکنیک­های اجرایی

یک روش پژوهش راهبردی صورت خواهد گرفت . طی  مطالعات کتابخانه ای  و مطالعه مقالات  به مضمون ارائه شده می­پردازیم.

• گردآوری اطلاعات با مطالعه اسناد و مدارک در دسترس (کتب ، مقالات ، گزارشات)
• جمع آوری و دسته بندی داده ها با مطالعه مدل ها و چارچوب های موجود در زمینه سیستمهای توزیع شده اجرایی تولید
• تحلیل داده های جمع آوری شده و ارزیابی تطبیقی مدل های همتراز با کمک مدل محاسبات ابری
• ارائه چارچوبی راهبردی برای سیستم­های توزیع شده اجرایی تولید با بهره گرفتن از مدل محاسبات ابری

1.7استفاده کنندگان از نتایج تحقیق

 نتایج حاصل از این تحقیق در حقیقت چارچوبی است که حاوی ماژول­های مختلف بخش تولید است، هرسازمان تولیدی برحسب شرایط ممکن است در یکی از این بخش­ها قوی و یا ضعیف باشد. این ماژول­های توزیع­شده در ابر و مدل