7.13 Виртуальные предприятия

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

- корпоративные системы управ­ления знаниями (Knowledge Management Systems);

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

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

Кратко изложим функции и структуру упомянутых выше компонентов.

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

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

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

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

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

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

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

Семейство Groupwareможно разделить на следующие классы:

- системы обмена сообщения­ми (Message Systems);

- системы обеспечения компь­ютерных телеконференций (Computer Conferencing);

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

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

- координационные системы (Coordination Systems);

- программные агенты, агентст­ва и MAC.

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

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

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

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

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

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

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

Работа корпоративных систем управления знаниями (СУЗ), с одной стороны, предполагает получение и интеграцию индиви­дуальных знаний специалистов, работающих на предприятиях-партнерах, а с другой стороны — формирование и применение метазнаний о совместной генера­ции и коллективном использова­нии корпоративных знаний.

Наиболее важными требова­ниями к СУЗ оказываются: гиб­кость, возможность осуществления семантического поиска, чувствительность к контексту, адаптация к пользователю, прогностичность. Уже сегодня на рынке СУЗ пред­ставлены как простые системы, обеспечивающие выполнение от­дельных функций управления кор­поративными знаниями (напри­мер, система совместной фильт­рации Grapevine),так и сложные, интегрированные системы (напри­мер, Fulcrum —система управле­ния знаниями масштаба пред­приятия).

Разделение ресурсов требует эффективного управления процессами. Общие ресурсы ВП как MACскладываются из ресурсов его агентов. Для обеспечения доступа партнеров к ресурсам для каждого агента может использоваться локальная объектно-ориентированная концептуальная схе­ма, в которой все ресурсы отображены как объекты и отражены их свойства, связи, ограничения и операции. Затем строится гло­бальная концептуальная схема всего ВП, которая образуется из локальных схем и дополнитель­ных ресурсов ВП. Подобная кон­цептуальная схема вместе с дру­гой информацией совместного пользования образуют базу мета­данных и знаний (Metadata and Knowledge Base).

Взаимодействие локальных концептуальных схем предпола­гает наличие служб-посредников для согласования различий в именах объектов и служб, разли­чий в структурных и семантиче­ских представлениях. Для работы этих служб формируются правила и ограничения, которые хранятся в базе знаний ВП.

В архитектуре ВП должен быть модуль распознавания главных со­бытий, в частности, получения за­каза или завершения проектирования. Для обеспечения согласо­ванной работы агентов должны моделироваться различные связи, такие как потоки данных, потоки управления и семантические от­ношения между действиями, ролями, группами, приложениями и пр. Это позволяет агентам ВП совместно определять последова­тельность действий, виды ресур­сов, необходимых для действия, необходимую документацию и т. д.

COBRA–технология. Проблема интеграции объект­но-ориентированного подхода и распределенных вычислений — одна из ключевых при создании ВП — находится в центре внима­ния многих коллективов разра­ботчиков, среди которых выделя­ется мощный международный консорциум Object Management Group (OMG).Этот консорциум занимается разработкой спецификаций и стандартов, позво­ляющих строить распределенные объектные приложения. Им была предложена архитектура управле­ния объектами ОМА (Object Management Architecture),лежащая в основе стандарта CORBA, которая обеспечивает совмести­мость и возможность взаимодейст­вия объектов в компьютерной сети, включающей различные аппарат­ные и программные средства. Ос­новная идея построения данной архитектуры состоит в следующем.

Решение любой задачи представляется в форме взаимодействия (физически) распределенных по различным ЭВМ объектов. Для описания предметной облас­ти в терминах взаимодействующих объектов служит язык IDL (Interface Definition Language), который представляет собой дек­ларативный объектно-ориентиро­ванный язык. Он позволяет стро­ить интерфейсы, не зависящие от языка программирования, используемого для реализации.

Объектная модель CORBA определяет взаимодействия ме­жду клиентами и серверами. Клиенты — это приложения, за­прашивающие услуги, а серверы — приложения, предоставляющие эти услуги. Объекты-серверы со­держат набор услуг, разделяемых между многими клиентами. Кли­ент получает доступ к объекту, посылая к нему запрос. Запрос понимается как событие, которое несет информацию, включающую операцию, ссылку на объект со стороны поставщика услуги и текущие параметры.

Архитектура ОМА состоит из четырех основных компонентов, которые можно разделить на два класса: системные компоненты и прикладные компоненты. К системным компонентам отно­сятся: собственно общая архитектура брокера запросов объектов CORBA (Common Object Request Broker Architecture);объектные службы (Object Services).Среди прикладных компонентов выделяются: объекты приложений; универсальные средства. Здесь центральное место занимает бро­кер запросов объектов ORB.Он охватывает всю коммуникацион­ную инфраструктуру, необходимую для идентификации и разме­щения объектов, поддержания связей и доставки данных. В ча­стности, брокер запросов взаи­модействует с объектными служ­бами, которые отвечают за созда­ние объектов, контроль за досту­пом и пр. Перечислим главные средства стандарта CORBA:

- объектный брокер запросов ORB (Object Request Broker);

- язык определения интерфей­сов IDL (Interface Definition Language);

- объектный адаптер ОА (Object Аdapter);

- репозиторий интерфейсов IR (Interface Rtpository).

Роль CORBA-технологии для ВП заключается в том, что с ее помощью определяется система, которая обеспечивает "прозрачное”взаимодействие между объектами в неоднородной распределенной среде.

CALS-технологии и стандарт STEP.“Визитной карточкой" ВП в ма­шиностроении является опора на CALS-технологии, предоставляю­щие необходимый комплект инструментальных средств (ИС), со­держащих набор методов, подпрограмм и стандартов представления и передачи производственной и бизнес-информации. Эти ИС позволяют представить любую информацию в единой структуре и формате, облегчая передачу, хранение, поиск разнородных тех­нических данных и знаний, необ­ходимых для проектирования, производства и сопровождения продукции.

Первоначальное сокращение CALS означало Computer Aided Acquisition and Logistic Support (автоматизированное приобрете­ние информации и логистиче­ская поддержка), а с начала 90-х годов прежняя аббревиатура ста­ла использоваться для описания понятия Continuous Acquisition and Life Cycle Support(непрерыв­ное приобретение информации и поддержка жизненного цикла). Предвестником века CALS-техно­логии стали идеи "безбумажной информатики" на основе электронного обмена данными, выдви­нутые еще в самом начале 70-х го­дов академиком В. М. Глушковым. Через полтора десятка лет многие идеи безбумажной ин­форматики нашли свое воплоще­ние в русле глобальной стратегии CALS, которая стала развиваться с 1985 г. по линии Министерства обороны США (Departement of Defense)и оборонных отраслей промышленности с целью эф­фективной организации и инте­грации обмена и управления данными, требующимися при проектировании, производстве и логистической поддержке сис­тем вооружений. В дальнейшем, CALS-технология стала успешно применяться и в гражданских от­раслях, позволив повысить эффективность использования ком­пьютерных ресурсов предпри­ятий на всех стадиях жизненного цикла разрабатываемой продук­ции, а также значительно сокра­тить документацию на бумажном носителе. В самые последние го­ды стала также применяться но­вая аббревиатура CALS/CE,пря­мо указывающая на интеграцию CALS-технологии и методов со­вмещенной разработки (Concur­rent Engineering).

В целом, CALS как глобальная стратегия обмена и управления данными в рамках ВП позволяет:

- уменьшить количество доку­ментов на бумажном носите­ле, циркулирующих в ВП;

- повысить согласованность дан­ных, получаемых различными агентами;

- уменьшить время реакции ВП на неожиданные изменения конъюнктуры рынка;

- лучше интегрировать проек­тирование и производство;

- уменьшить ошибки в процес­сах кооперативного проекти­рования и распределенного производства.

Стандарты CALS покрывают широкий спектр областей, вклю­чая единообразное представление текстовой и графической инфор­мации, сложных информацион­ных структур и проектных данных, производства и технического об­служивания, а также передачу ви­део-, аудио- и мультимедиаданных, хранение данных, документирование и пр. Следовательно, работу со всей циркулирующей на предприятии информацией целесообразно проводить в соответствии с некоторым набором стандартных форматов, включен­ных в CALS. Они позволяют, в частности, определить, как будут представлены и структурированы текстовые, графические и расчет­ные данные, относящиеся к различным этапам и аспектам про­изводства.

Информационные CALS-стандарты включают: ISO10303 STEP (стандарт обмена данными об изделии); ISO13584 P_LIB(биб­лиотека компонентов изделий);ISO15531 MANDATE(описание производственного процесса). Здесь набор стандартов ISO10303STEPзанимает исключительное положение. Без него трудно реализовать главную идею CALS-тех­нологии, согласно которой у раз­работчиков (при условии разре­шенного доступа) может иметься вся информация о продукте, со­ответствующая всем стадиям его жизненного цикла. Цель созда­ния серии стандартов STEPсо­стоит в реализации единого язы­ка описания информации о раз­личных моделях продукта в тече­ние всего его жизненного цикла, языка, не зависящего от исполь­зуемого программного обеспече­ния. Иными словами, примене­ние STEPохватывает все виды производимой и промежуточной машиностроительной продукции (детали, сборочные единицы, агрегаты, изделия) на всех стадиях их жизненного цикла (проектирование, конструирование, тех­нологическая подготовка произ­водства, производство, эксплуа­тация, утилизация), включая все соответствующие специальности (автоматика, механика, информатика, электроника и пр.).

Стандарт ISO10303 STEPкак общий "словарь" предметной области позволяет агентам, участвующим в совместном проекте, строить единые модели продукта (изделия) и производственной среды. Различные агенты исполь­зуют различные подмножества общей модели изделия в зависимо­сти от этапа жизненного цикла из­делия (ЖЦИ), который они обес­печивают, и функций, которые вы­полняют. Прохождение информа­ции между ними предполагает пересечение моделей взаимодействующих агентов.

Частью стандарта STEPявля­ется объектно-ориентированный язык EXPRESS, предназначенный для описания данных в виде концептуальных схем.

Вся проектная информация об изделии может помещаться в репозиторий или хранилище дан­ных STEP Warehouse.Он предназначен для интеграции производственных данных, поступающих из различных источников и хра­нения информации о продукте (изделии) на протяжении всего его жизненного цикла. Таким об­разом, STEP-репозиторий содер­жит различные модели продукции. Предполагается, что эти мо­дели продукции могут храниться в виде данных STEP,соответст­вующих прежде всего протоколу АР203, а также другим протоко­лам применения.

Чтобы реализовать механизмы обмена данными на основе STEP, в стандарт включено описание символьного обменного файла, а для реализации доступа к дан­ным, хранящимся в репозитории, в него включено описание интерфейса данных SDAI (Standard Da­ta Access Interface).

Каковы же основные уровни реализации STEPи этапы вне­дрения CALS-технологий в прак­тику ВП? На наш взгляд, можно выделить четыре уровня развитияSTEP:1) уровень обмена символьными файлами; 2) уровень ра­боты с данными посредством стан­дартного интерфейса; 3) уровень работы с базами данных; 4) уро­вень работы с базами знаний. Со­ответственно, основные этапы внедрения CALS-средств таковы.

- Организация электронного документооборота, использо­вание информационных стан­дартов CALSдля обмена дан­ными между конкретными программными продуктами.

- Интеграция, связанная с разра­боткой интегрированных баз данных, объединяющих стан­дартизованную информацию. Создание централизованных структурированных хранилищ данных (Data Warehouses). Концепция хранилища дан­ных уже нашла широкое при­менение, и здесь речь идет о том, чтобы строить подобные хранилища в соответствии с ин­формационными CALS-стандартами, что обеспечит их полную совместимость.

- Создание и внедрение ком­плексных систем автоматиза­ции и управления предпри­ятием, построенных в соответ­ствии со стандартом MAN­DATE.Такие системы сейчас также широко применяются (например, BAAN, R3),но в контексте развития ВП нуж­ны новые версии подобных средств, построенные в соот­ветствии со стандартами CALS и использующие их в своей работе.

При создании ВП машино­строения необходимо расшире­ние стандарта STEPдля обеспе­чения следующих возможностей:

- совмещенного и кооператив­ного проектирования, коллек­тивной генерации моделей на основе разделенных знаний;

- взаимодействия различных приложений, когда они должны работать с общей базой данных в разделенном режиме;

- совместной разработки доку­ментации, когда требуется объединить отдельные части документов, разработанные различ­ными специалистами, в один документ.

160