Концептуальные и технологические аспекты построения автоматизированной информационной системы Предприятия (Введение в тему для неспециалистов) ООО «АлГИС» 2013 Генеральный директор ООО «АлГИС» Парилов Алексей Юрьевич. р. тел. +7 (495) м. тел. +7 (916)

Введение Здравствуйте, Коллега. Спасибо за проявленный интерес. Начну с конца, с того как может выглядеть самая первая версия Системы с теми инструментами, которые не требуют разработки, а просто могут быть вставлены в создаваемую систему из имеющихся заготовок. Мы рассмотрим как инструменты устроены и как они создаются, а также, как подойти к созданию системы в целом. Презентация рассчитана на инженеров, не обязательно плотно знакомых с информационными технологиями.

Общие сведения Система, о которой идет речь будет представлять собой сайт. Очевидно, что доступ к нему будет осуществляться в соответствии с назначенными правами. Для пущей безопасности, доступ снаружи к нему может быть закрыт вообще на физическом уровне. Для ряда предприятий это является ключевым требованием. Мы рассмотрим пока только те вопросы, которые касаются ее инженерного и экономического смысла, поскольку именно они лежат в основе целесообразности ее создания.

Сайт Например, в первой версии можно создать сайт с такими разделами: Поскольку мы исходим из того, что генплан является важнейшей частью задуманной системы на сайте представлен раздел «Карта». Рассмотрим идею ее использования на очень схематичном примере.

Карта (генплан) В данном примере видно, что на космоснимок одного из заводов наложены тематические слои, включающие здания и объекты инженерной инфраструктуры.

Карта (генплан) В том сценарии, который мы будем обсуждать будет еще слой сканированных планшетов генплана, сложенных как пазлы в один массив. При работе с генпланом можно измерять расстояния и площади, получать сведения об объектах, как показано на рисунке, включать/выключать слои, изменять масштаб изображения, сохранять картинку для пересылки коллегам в другие отделы и многое другое.

Карта (генплан) 1.Сканируются планшеты. 2.С помощью специального программного обеспечения, например, Автокада, корректируются и укладываются в мозаику. 3.Включаются в систему как слой карты. Сколько времени займет подготовка такого слоя? Сканирование – день-два, и неделя- две (максимум - три) на то, чтобы пользователи увидели такой слой в системе и смогли его использовать. На рисунке видно, как выглядит подобная мозаика для одного из районов Орловской области. Как создается растровый слой генплана?

Привязка скан-образов к системе координат (Технология создания цифровой карты. Этап 1.) Сначала строится математическая сетка для имеющихся планшетов генплана Далее приводятся несколько слайдов из очень старого фильма. Они показывают как планшеты укладываются в мозаику. Этапа трансформации планшетов под кресты математической сетки здесь не приведено.

Привязка скан-образов к системе координат (Технология создания цифровой карты. Этап 1.) Потом выполняется обычная процедура привязки. Для привязки планшета необходимо указать пары соответствующих друг точек на плане… … и на математической сетке.

Привязка скан-образов к системе координат (Технология создания цифровой карты. Этап 1.) После этого скан- образ плана занимает свое местоположение в системе координат.

Привязка скан-образов к системе координат (Технология создания цифровой карты. Этап 1.) После привязки к системе координат одного планшета процедура повторяется для оставшихся.

Привязка скан-образов к системе координат (Технология создания цифровой карты. Этап 1.) После привязки к системе координат одного планшета процедура повторяется для оставшихся.

Привязка скан-образов к системе координат (Технология создания цифровой карты. Этап 1.) После привязки к системе координат одного планшета процедура повторяется для оставшихся.

Привязка скан-образов к системе координат (Технология создания цифровой карты. Этап 1.) После привязки к системе координат одного планшета процедура повторяется для оставшихся. В итоге мы получаем генплан территории из десяти совмещенных планшетов.

Карта (генплан) Что можно автоматизировать, имея генплан в таком виде? Например, подготовку приложений к заданиям на проведение раскопов на территории предприятия. Для подготовки такой схемы достаточно вывести на экран нужный участок территории и обычными средствами MS Office подготовить схему места проведения работ.

Карта (инфраструктура) Что такое другие слои карты и какие объекты они содержат? Слои содержат объекты трех типов – точки, линии и полигоны. Соответственно типам объектов, трех типов бывают и слои. Очевидно, что точечные слои на карте используются, например, для кранов и задвижек, линейные - для труб и кабелей, полигональные - для зданий и газонов.

Карта (инфраструктура) Что такое слой «за кадром»? Слой – это фактически таблица базы данных. Вот так она может выглядеть для хранения сведений об отключающих устройствах. Отключающие устройства в нашей системе будут представлены точками. Соответственно у каждой точки будут координаты (две первые колонки) и атрибутивные данные, описывающие соответствующие отключающие устройства (см. рис. выше). Именно из подобной таблицы, (но для трансформаторов), выводятся данные при указании объекта на карте (см. рис. справа). Похожим образом хранятся и обрабатываются сведения и об объектах инфраструктуры, представленных линиями или полигонами.

Карта (инфраструктура) Что надо сделать, чтобы на карте появились слои с объектами инфраструктуры? С чего следует начать? Очевидно, что начать надо с проектирования базы данных. Что в нее внесем, то на карте и появится. Эта работа, как правило, разбивается на три этапа…

Карта (инфраструктура) Первый этап – формирование концептуальной модели базы данных: определить самым общим образом список объектов инфраструктуры, которые предполагается хранить и обрабатывать в системе. Например, газопроводы, электрические сети, канализация, здания. Это, как правило, определяет руководитель. Второй этап – формирование логической модели. Здесь создается описание объектов, которые будут в нашей БД. Например, газовая сеть будет представлена целым набором линейных и точечных объектов: собственно трубами, отключающими устройствами, заглушками, тройниками, конденсатосборниками и др. Фактически здесь речь идет о том, какие таблицы будут в базе данных и что в них будет храниться, как в примере приведенном выше. Эту работу, как правило, выполняют специалист предметной области совместно с аналитиком или аналитик по материалам, предоставленными предметником и при его поддержке. Третий этап – формирование физической модели. Это фактическое воплощение структуры БД. Как правило, это делает программист.

АРМ (Автоматизированное рабочее место) Я вряд ли сильно ошибусь, если предположу, что объекты разного типа обслуживают разные подразделения или сотрудники. Фактически, в процессе их работы рождаются новые данные. Как сделать, чтобы эти данные становились достоянием всех заинтересованных подразделений? И чтобы данные были всегда полны, актуальны и достоверны? Для этого нам потребуются автоматизированные рабочие места, цель которых обеспечить удобные инструменты для внесения изменений в данные: добавить новый объект на карту или изменить его характеристику. Здесь же можно удалить объект, выведенный из строя.

АРМ (Автоматизированное рабочее место) Фактически АРМ это, как правило, страница, на которой собрана и специально оформлена карта для определенной задачи и для определенной штатной единицы. Например для газовика, как приведено на рисунке. В соответствии с должностной инструкцией и под эту штатную единицу специально проектируется АРМ и соответствующий сотрудник получает права доступа для ведения в системе своего блока данных. Другим примером может быть АРМ «Рецензирование генплана». Здесь можно собрать все слои, какие есть в системе и в специальном слое «Рецензирование» вносить пометки для планирования работ по исправлению обнаруженных неточностей. Возможно, такой АРМ целесообразно вести геодезисту Предприятия.

Документы Этот раздел демонстрирует очень простую идею – публиковать документы, которые уже есть в готовом виде и часто используются в работе, особенно несколькими сотрудниками. Это могут быть справочники, планы работ, календари мероприятий. Это очень простое, но нередко эффективное средство систематизации общих ресурсов отделов и экономии времени.

Данные (Электронный архив) Этот раздел демонстрирует простую систему поиска документов электронного архива, то как может выглядеть рабочее место у тех, кто сейчас вынужден искать документ сначала в картотеке, а затем в шкафах и папках. Это приложение позволяет установить фильтр и затем открыть найденный документ для просмотра. Поговорим подробнее о создании Электронного архива, тем более, что это тема зачастую весьма актуальна и не так страшна как кажется на первый взгляд.

Данные (Электронный архив) На наш взгляд целесообразность создания электронного архива различной документации возникает тогда, когда объем документов велик и обращение к ним достаточно часто. Сама идея создания электронного архива проста, но несет в себе ряд подводных камней. Если документов десятки тысяч, то важна эффективная технология перевода их в электронный вид. По нашему убеждению это невозможно сделать между делом и «на коленке». Ниже на рисунке приведена фотография реального помещения, которое использовалось в процессе работы на одном из Предприятий. На фотографии видна важность наличия большого помещения (от 40 м2) для установки столов для раскладывания чертежей, папок, пластиковых конвертов для сканирования и др. материалов. Подобная организация рабочего места резко увеличивает производительность выполнения работ.

Данные (Электронный архив) Рассмотрим технологию выполнения работ для бригады, состоящей из двух операторов. В ней приведены некоторые нюансы, которые могут помочь понять технологическую суть процесса, если интерес к данной теме не праздный. Собственно технология состоит из четырех этапов: 1.подготовка материалов для сканирования и сканирование; 2.описание папок в системе учета; 3.возвращение чертежей в архивные папки; 4.описание сканов чертежей в системе учета. Итак, если интерес не праздный …

Данные (Электронный архив) Подготовка материалов для сканирования и сканирование Описание операции Номер оператора 1 Пролистывание папки и поиск исполнительной документации (кальки или синьки). 1 2 Расшивание папки, извлечение кальки, полуразвертывание, вкладывание ее поверх документации в папке. В итоге все исполнительные чертежи должны быть вложены в папку в развернутом виде и торчать из нее наружу. 1 3 Откладывание папку в специальную стопку на столе, в которой лежат другие расшитые папки. 1 4 Вынимание кальки из папки, для постановки штампа с уникальным номером, откладывание папки в сторону. 2 5 Простановка уникального номера сначала на папку, потом на кальку. Номер состоит из двух частей – архивный номер папки и порядковый номер кальки для сканирования в ней. 2 6 Откладывание кальки в специальную стопку на столе. Эта стопка содержит кальки с проставленными номерами. Номера позволяют не перепутать какие кальки в какие папки вкладывать после сканирования. 2 7 Извлечение кальки из верха стопки и вкладывание ее в соответствующий ее размеру пластиковый конверт. Конверт позволяет сканировать кальки с гарантией ее сохранности. 1 8 Измерение длины кальки. Длина необходима для ее внесения в параметр программы сканирования. 1 9 Подача подготовленного конверта в сканер на сканирование Измерение ширины чертежа. Ширина чертежа измеряется по линейке, расположенной вдоль щели сканера, кода подается конверт с калькой на сканирование Сообщение оператору 2 идентификационного номера кальки (штампа), длины и ширины. Оператор 2 вносит эти параметры в диалоговое окно программы сканирования Ввод в программу сканирования номера кальки, длины и ширины Ожидание завершения процесса сканирования и проверка соответствия отсканированного чертежа его оригиналу. Проверка проводится визуально на экране компьютера Извлечение чертежа в конверте из сканера, вынимание кальки из конверта и откладывание её в другую специальную стопку, содержащую отсканированные материалы. 2

Данные (Электронный архив) Описание папок в системе учета Описание операции 1 Перенесение стопки папок на рабочее место по описанию папок в базе данных (системе учета). 2 Взятие папки сверху стопки, поиск архивного номера для последующего описания в БД. 3 Поиск архивного номера папки в базе данных. Если такого номера еще не заведено, то необходимо создать новую запись. 4 Заполнение полей базы: «Архивный номер», «Населенный пункт», «Название папки», «Месяц/год сдачи» (ставится с акта приемки в эксплуатацию), «Комментарии» (необязательно). Вся информация вносится с обложки папки. 5 Закрытие папки и откладывание ее в отдельную стопку с уже учтенными папками. 6 Отнесение стопки описанных папок на стол и повторение операции со следующей частью папок. Описательная часть электронного архива это важная составляющая системы. В данном случае она собиралась из двух частей – сведений, написанных на папках (данный технологический этап) и из штампов чертежей (заключительный этап).

Данные (Электронный архив) Возвращение чертежей в архивные папки Описание операции 1 Взятие кальки из стопки, определение её номера, поиск папки с соответствующим номером на столе. 2 Складывание кальки или нескольких калек в папку. 3 Откладывание папки в другую стопку с «уложенными кальками». 4 Раскладывание всех папок по номерам в порядке, согласно договоренности с сотрудниками архив. Операция производится после возвращения калек в папки. Нередко эта часть технологии бывает проще. Здесь она выделена в отдельный этап по той причине, что в папке чертежей было, как правило, от 1 до 5 (и множество других документов) и для оптимизации временных затрат сначала разбиралось несколько десятков папок, из них вынимались чертежи, а потом после сканирования их надо было аккуратно вернуть на место. Если архив состоит из папок, содержащих, например, в одной папке 100 чертежей, то такая ситуация упростит этот технологический этап, поскольку не надо будет разбирать чертежи из множества папок.

Данные (Электронный архив) Описание сканов чертежей в системе учета Описание операции 1 Открытие каталога с отсканированными кальками (скан-образами). 2 Открытие базы данных по учету скан-образов исполнительных чертежей (Меню: «Данные»- «Лист», расположение окна базы на нижней половине экрана). 3 Выделение имени файла, копирование его номера и вставка в поле «Имя файла». 4 Заполнение поля «Книга», копированием части имени файла, соответствующее номеру архивной папки в название поля. 5 Повторение двух последних операций несколько раз, по числу калек в папке. 6 Возвращение к первому введенному файлу. 7 Открытие файла в графическом редакторе, окно располагается в верхней половине экрана. 8 Нахождение штампа и увеличение его до размеров, позволяющих прочесть описание на штампе данного чертежа. 9 Заполнение полей: «Название объекта», «Уточняющее название», Информация читается из штампа. 10 Закрытие графического редактора после описания всех файлов. Замечу, по нашему опыту каждый архив (а их было около 25) уникален по своим особенностям, что вносит необходимость корректировки технологии каждый раз при разворачивании системы сканирования. Первичная отладка технологии может занимать до 10 дней.

Данные (Электронный архив) Оценим календарные сроки выполнения работ по созданию Электронного архива, например, для таких исходных данных: 1000 шт. папок, предположительно по 100 листов в каждой. Оценка общего количества документов – тыс. листов; формат листов от А4 до нестандартных, сравнимых с А0; сканировать необходимо практически все документы; не исключены синьки, требующие индивидуального подхода к настройкам сканера; часть документов ветхие и требуют реставрации. Производительность работ полного технологического цикла составит: чертежей в день. При этом…

Данные (Электронный архив) документы близких размеров; документы хорошей сохранности, не требующие реставрации; одна папка – много документов; документы на носителе одного типа; описательная часть документа на одном источнике (например, на штампе чертежа). Обратим внимание на некоторые положительные факторы, влияющие на производительность сканирования документов и их описание в базе данных:

Данные (Электронный архив) Таким образом, календарный срок выполнения работ по архиву с приведенными выше характеристиками и при использовании в работе одной бригады из двух человек составит примерно 4,5 года. Способы сокращения сроков – очевидны: использовать не одну, а больше бригад, двухсменную работу, повысить специализацию сотрудников, разделив операторов по сканирования документов и их описанию в БД. Оценка сроков выполнения работ Способы сокращения сроков проекта Здесь можно привести две, также очевидные идеи: 1.Разделить архив на части по приоритетности создания (например, начать с тех папок, к которым чаще происходит обращение). 2.Использовать технологию двухнедельного обновления. То есть каждые две недели пополнять электронный архив новыми документами, не дожидаясь сроков завершения всего проекта или его крупных этапов. Способы сокращения сроков отдачи от вложений

Статистические данные Стабильная скорость сканирования – 50 листов в день на человека. Максимальное количество человек на сканер – 4. Настройка оборудования и производственного процесса – 2 недели. Время выхода производительности на расчетный уровень – 1месяц. Количество отсканированных листов за 3 месяца работы – 5200 шт. График изменения производительности в первые 3 месяца работы Исторический документ – слайд 2003 г. Это наш первый опыт создания первого Электронного архива. В нем реальная оценка производительности реального хода работ в течение первых 3-х месяцев, включая отладку технологии и эксперименты с количеством сотрудников в бригаде.

Обновление генплана Вернемся к обновлению генплана. Таким образом, у нас есть растровая мозаика планшетов генплана в том виде, в каком она сейчас существует. Это данность. И есть у нас электронный архив, в котором хранятся изменения к генплану в виде исполнительных чертежей. Как нам, используя эти два массива данных сделать один в виде обновленного генплана, учитывающего все изменения, которые есть в исполнительных чертежах? Технология достаточно проста, но кропотлива. Для этого надо на имеющийся растровый генплан наложить исполнительные чертежи. Делается это примерно также, как было показано выше при формировании мозаики планшетов генплана.

Обновление генплана На рисунке справа показано, как может выглядеть экран в процессе работы, на котором на мозаике генплана сложено более 500 исполнительных чертежей газопроводов. Приведены только контуры тех частей чертежей, которые несут значимую информацию. Это небольшой подмосковный город. Планшеты масштаба 1:2000. Соответственно, размер территории без северного планшета 3х3 км. Возьмем крупное предприятие размером, например, 1 км х 1,5 км. На рисунке это будет соответствовать площади – 1,5 планшета масштаба 1:2000. Генпланы предприятий имеют масштаб 1:500. Это будет соответствовать 24 полным планшетам такого масштаба, а поскольку предприятия имеют произвольную форму, то вместе с неполными планшетами их будет, вероятно, около

Обновление генплана Вернемся к вопросу об обновлении генплана. После того, как исполнительные чертежи (в нашем случае это исполнительная съемка газопроводов) привязаны к мозаике планшетов, нам необходимо создать векторный слой газопроводов по материалам генплана и исполнительных чертежей. Этот процесс называется «векторизация». Суть его – обвести линии газопроводов, представленные растровым изображением, векторной линией. Соответственно, как Вы теперь догадываетесь, эти линии будут хранится в таблице базы данных. Таблица будет иметь «линейный тип» и атрибуты у газопровода будут, например такие – давление; диаметр; материал. Собственно полный перечнь атрибутов, как писалось выше, разрабатывается на этапе проектирования БД. Слева на рисунке красным – генплан, черным – исполнительный чертеж, синим – векторные линии газопровода низкого давления.

Обновление генплана Попробуем оценить порядок трудозатрат. Неделя-две уходит на отладку технологии, знакомство с территорией предприятия и особенностями чертежей. Затем начинается привязка. Количество чертежей, которое можно привязать, в день составляет в лучшем случае штук. Эта скорость сильно зависит от качества материала: чем сложнее читать изображение, тем медленнее это происходит. После привязки начинается векторизация – обведение растровых линий векторными и набивка атрибутики, которую можно взять с чертежа. Скорость примерно та же. Таким образом, в оценках можно исходить из того, что в день обрабатывается чертежей.

Обновление генплана Здесь на рисунке показано, как выглядят трубы газопровода в векторном виде на растровой мозаике генплана. Это как раз тот случай генплана, когда он был сканирован с восемнадцатой копии…. Серое – растр генплана, зеленое – газопровод высокого давления, синее – низкого. Розовым показаны линии улиц. Как Вы понимаете, объекты разного типа будут иметь и разные условные обозначения. Очевидно, что читаться они будут на экране гораздо удобнее чем на ксероксе: цвет позволяет избежать использование букв в условных обозначениях на линиях коммуникаций и сделать карту несравнимо более читаемой.

Обновление генплана Генплан это, несомненно, хорошо, особенно, если он актуальный. Но на нем приведена практически только геометрия объектов и лишь некоторые их характеристики. В нашем случае мы пока рассмотрели именно геометрию. Источником ее явились объекты с генплана и объекты из исполнительных чертежей. Очевидно, что есть еще массив данных, описывающие коммуникации – паспорта объектов. Если объект перенесен на генплан в векторном виде, у нас появляется возможность перенести данные из паспорта в атрибуты такого объекта. Можно перенести все данные, а можно только основные. Этот вопрос решается на стадии знакомого Вам проектирования таблицы БД, в котором эти объекты будут хранится. Очевидно, что таблицу можно со временем расширить, увеличив количество хранимых в ней атрибутов.

Оформление генплана Так, постепенно создавая слой за слоем, сеть за сетью у нас появляется наполненная БД. Фактически создается модель Вашего хозяйства. Если хозяйство очень сложное, например, канализации более 10 видов, газопроводов более 5, то встает вопрос оформления данных. Забегая вперед скажу, что в основе оформления лежит простая идея. Объекты каждого слоя можно оформить в соответствии с его атрибутами. Например на рисунке сверху знакомая Вам табличка. В ней есть колонка «Тип». Используя ее можно все отключающие устройства на карте оформить в соответствии с тем, что в этой колонке хранится. То есть разными значками показать «задвижки» и «краны». Аналогичным образом можно оформить и другие объекты (рис. слева).

Оформление генплана Можно сделать несколько вариантов оформления для одних и тех же объектов. На рисунках приведены газопроводы, оформленные по: … … материалам (сталь/полиэтилен) … давлениям … годам постройки … диаметрам Например, на АРМе «Газовик» можно «вычурно» оформить газовую сеть, а другие коммуникации дать приглушенным серым цветом.

Оформление генплана Картинка из прошлого. Газовая сеть оформлена яркими цветами, подложка дана в серых тонах:

Использование БД Наличие БД с актуальными и достоверными данными позволяет автоматизировать самые разные задачи. Например, считать количество используемого оборудования: компрессоров, трансформаторов, задвижек, фильтров и т.д. Составлять списки оборудования, планируемого к замене, используя нормативные сроки эксплуатации и даты установки оборудования. Определять оптимальные пути прокладки кабелей, используя сведения о заполненности коробов и эстакад. Рассчитывать аварийный запас оборудования и многое др. Практически перечень подобных задач, подлежащих автоматизации, должен исходить не столько из положений о подразделениях или из должностных инструкций, а из тех работ, которые вызывают «головную боль» у инженерного персонала. При этом важный аспект – разделение «временной головной боли» и «постоянно повторяющейся».

Заключение Данная презентация посвящена попытке показать, как может выглядеть система и как шаг за шагом решаются технологические вопросы ее создания. В презентации сделана попытка объяснить основные блоки работ по подготовке данных без использования специальной терминологии. Цель – попробовать помочь инженерам, понимающим, что по бумажной старинке уже работать не правильно, сделать первый шаг в создании современной системы: постановки проблем с представлением о том, как они решаются технологически. Приведенные технологии проиллюстрированы рисунками для формирования общего видения технологических вопросов. Для целей оценки наиболее трудоемких этапов даны оценки трудозатрат, исходя из имеющегося опыта. Используя их, Вы можете самостоятельно оценить что Вас ожидает и стоит ли ввязываться в такой проект. С одной стороны, очевидно, что жизнь толкает в этом направлении, с другой стороны, бюджет – это всегда «Тришкин кафтан». И еще важный аспект – система состоит из шести компонентов: данные; процедуры; техника; коммуникации; персонал; программное обеспечение. В данной презентации фактически затронуты только вопросы подготовки данных для системы и немного процедуры их создания и использования. Без данных и процедур система бессмысленна. Начнем разбираться с них. А.Парилов