در این بخش به شرح کلیات تحقیق پرداخته می­شود 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 فرآیند 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 فرآیند 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 فرآیند انجام می شود سیستم مدیریت اجرایی تولید بازرسی هایی بر منابع و سایر سیستم ها برای پیگیری فرآیند 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 شبکه­ای مطرح شده است، اجزای این سازمان­ها موقتاً کنار هم جمع شده تا بتوانند مهارت­ها و منابع را با یکدیگر به اشتراک بگذارند. درسیستم های تولیدی چنین سازمانهایی 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 می­شود در نتیجه کنترل مداوم و هماهنگی برای چنین چرخه حیاتی بسیار پیچیده می­شود.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 فرآیندها 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 می­شود.

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 می­شود 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 روشهای 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 لایه­های مدل پردازش ابری پرداخته­ایم. در این مدل سعی می­شود 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 فرآیندها و رویه­های انجام کار را با الهام از مدل پردازش ابری گردآوری می­کند 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 می­شود.    .

1.4 توجیه ضرورت انجام طرح

با توجه به تلاش سازمان­ها برای کوچکتر شدن و به کارگیری ساختارهای شبکه ای، همواره این سوال مطرح  می­شود 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 استفاده 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 می­کند.

• سابقه تحقیق

بروچر و سایرین در مطالعه خود به این نتیجه رسیدند که در یک محیط تولیدی با اطلاعات بسیارزیاد ، برنامه­های 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 استفاده 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 فرآیندهای 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 فرآیندها 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 استفاده 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 اقتصادی آن می­تواند راه­حلی مناسب برای هر یک از این شرکت­ها باشد.

1.8 ساختار فصول

در ابتدا به بررسی ادبیات موضوع در چند حوزه مفاهیم اولیه سیستم­های اجرایی تولید، تولید توزیع­شده، سرویس­گرایی و مدل محاسبات ابری پرداخته شد. در خلال این بخش توابع اصلی سیستم­های اجرایی تولید بر اساس استانداردهای مختلف مطرح شد. استانداردهای اصلی استاندارد MESA بوده و استاندارد بعدی که جامعتر بوده،ANSI/ISA 95 می­باشد که MESA نیزمبنای آن بوده است. متعاقباً بحث تولید توزیع­شده مطرح شد و چشم­اندازها و مفاهیم تولید توزیع­شده نیز مرور می­شود. مفاهیمی نظیر تولید هولونی و عامل­گرا، سپس نقش فناوری اطلاعات در تولید توزیع­شده و انواع سبک­های به­کارگیری مطرح  می شود. در ادامه مدل محاسبات ابری و ویژگی­ها و پتانسیل­های آن، نقاط قوت و ضعف آن، فرصت­ها و تهدید­های آن و ویژگی­هایی نظیر مجازی­سازی و خاصیت الاستیکی ابر و … بحث  می شود.  سپس بحث سرویس­گرایی و شناسایی سرویس­ها که مبنای مدل محاسبات ابری در این تحقیق است به صورت مفصل مورد بررسی قرار می­گیرد.

در فصول آتی رویکرد مورد استفاده در ادامه تحقیق مطرح می­شود، در حین به­کارگیری رویکرد نیازمند به کارگیری متدولوژی مناسب برای شناسایی سرویس­های مورد نظر در سیستم مورد بررسی هستیم، نهایتاً در متدولوژی SOMA ، راه حل ESB برای ماژول اصلی این سیستم یعنی مدیریت سفارش انتخاب می­شود. درطی مراحل شناسایی سرویس­ها، در این متدولوژی مدلسازی سرویس-هدف و تجزیه دامنه صورت می­گیرد. ماژول­های اصلی سیستم اجرایی تولید توزیع شده، مدیریت سفارش­ها، مدیریت منابع، زمانبندی، پی­گیری، بازرسی، مدیریت تعاریف است، برای به­کارگیری تمامی این ماژول­ها نیازمند آن هستیم تا با نمودارهای فعالیت، نحوه تعامل آن­ها را با یکدیگر نشان دهیم.

نهایتاً چارچوب پیشنهادی در قالب یک مطالعه موردی به بحث و بررسی گذاشته شده واز دیدگاه­های مناسب ارزیابی شده است. در ادامه با توجه به شرکت­هایی که پیشرو در طراحی سیستم­های اجرایی تولید هستند، نتایج پیاده­سازی عملی نشان داده شده است.