Концепция гибких производственных систем
Общие вопросы в разработке ИС
Системы автоматизации предприятия
Любая ИС является частью системы автоматизации деятельности предприятия. Поэтому для правильного подхода к разработке ИС важно уяснить её взаимосвязь с другими автоматизированными системами (АС) предприятия, такими как:
- АС научных исследований (АСНИ);
- АС управления организационными процессами (АСУП и др.);
- АС плановых расчетов (АСПр);
- АС проектирования и управления технологическими процессами (АСТПП, АСУТП);
- АС информационно-поисковые (АИПС) и справочные (АИСС).
Ниже приведён вариант фрагмента организационной структуры предприятия и служб автоматизации. Слайд №. 1.1.
АСУП выполняет следующие функции. Слайд №. 1.2
Для выполнения этих функций необходима информация в нужные моменты времени о состоянии ведущихся на предприятии проектов, то есть о принятых решениях, состояний их проектирования и изготовления. Поэтому САПР как и АСТПП и АСУТП должны поставлять в АСУП информацию, на основании которой ведется заказ материалов, комплектующих, полуфабрикатов, топливно-энергетических ресурсов и т.п.. При этом техническая документация, получаемая в САПР и АСТПП разрабатывающего предприятия, передается и вводится в АСУ серийного завода как первичная информация для подготовки производства. Отсюда ясна необходимость согласования используемых в них форматов данных, сопряжения их интерфейсов и т.п.
|
|
|
На различных этапах проектирования САПР взаимодействует с системами поиска научной информации или готовых технических решений. В наиболее полной форме такая информация содержится в АСНИ. Основные виды работ, выполняемые в АСНИ Слайд №. 1.3
 |
Слайд №. 1.4 иллюстрирует об
 |
общённую структурную схему АСНИ
В различных системах автоматизации и даже в разных подсистемах САПР на одном и том же предприятии можно наблюдать ввод в ЭВМ одних и тех же реквизитов. Слайд №.1.5.
 |
СУБД даёт возможность стандартизации обработки данных на предприятии для различных целей. При этом некоторые системы автоматизации предъявляют к СУБД часто противоречивые требования. Например, САПР и АСТПП обрабатывают информацию в режиме проектирования, что требует большей оперативности, чем для АСУП. С другой стороны, в АСУП обрабатывается значительно больше информации, чем в САПР, что влияет на технологию обработки информации. Поэтому часто используются распределенная база данных и ряд сопряженных СУБД для обработки баз данных.
С учетом того, что на предприятии все перечисленные системы автоматизации реализуются в вычислительном центре, то организационно-технической основой их интеграции является интегрированная система обработки данных (ИСОД).
|
|
|
Концепция гибких производственных систем
Наиболее полно учет взаимосвязи автоматизированных систем предприятия прослеживается в концепции гибких производственных систем (ГПС).
ГПС - системно интегрированные компьютеризированные производства, обеспечивающие выпуск товарной продукции в условиях меняющегося спроса и функционирующие при ограниченном числе работников. ГПС реализуется в виде гибких автоматизированных участков, линий, цехов, заводов. ГПС применяются в перестраиваемом массовом, серийном и мелкосерийном производстве изделий.
Для ГПС характерны полная автоматизация основных технологических процессов и интеллектуальной деятельности персонала, включающей аспекты экономический, организационно-управленческий и финансово-сбытовой, а также техническую подготовку производства.
ГПС должна обладать свойствами автоматизированной переналадки при переходе на производство новых изделий в пределах заданной номенклатуры. Роль человека в ГПС состоит в выработке и принятии нестандартных решений, а так же в осуществлении автоматизированной перестройки системы на выпуск нового класса продукции. Для целенаправленного функционирования ГПС в общем случае необходимо обеспечить решение следующих задач:
|
|
|
· планирование, диспетчеризация и контроль хода производства;
· накопление заготовок, материалов, оснастки, инструмента и доставка их к оборудованию;
· автоматическую загрузку-разгрузку оборудования;
· прием из подсистем более высокого уровня иерархии программ управления оборудованием, их трансляцию и редактирование;
· управление и контроль работы оборудования;
· контроль качества изготовляемого объекта и инструмента;
· доставка горюче-смазочных материалов и удаление отходов.
 |
По приведенным задачам можно выделить типовые функциональные подсистемы ГПС, объединенные в следующую функциональную структуру ГПС Слайд №. 1.6.
 |
Ниже показаны Слайд №.1.7. составляющие информационного и материального потоков:
Из функциональной структуры ГПС видно, что для программно-информационного обеспечения ГПС определяются две группы задач. Первая – управленческая – связана с организацией процесса транспортировки материальных потоков, загрузки оборудования, использования операций изготовления и контроля, как основного изделия, так и оснастки. Вторая группа задач связана с созданием информационного базиса, в который входят конструкторская и технологическая документации по основным изделиям и оснастке.
|
|
|
Формирование технологической документации осуществляется автоматизированной системой проектирования технологических процессов (АСТПП) на основе конструкторской документации, выпускаемой САПР. Поэтому цепочка САПР-АСТПП представляет собой систему конструкторско-технологического проектирования. С выхода САПР на АСТПП поступает комплект конструкторской документации, включающий описание геометрии изделия и спецификацию с полным описанием конструктивных элементов. С выхода АСТПП снимается технологическая документация, содержащая маршрутные и операционные технологические процессы с полным набором управляющих программ для операций изготовления и контроля, как самого изделия, так и оснастки.
 |
Изложенная концепция программно-информационного обеспечения отображена в виде следующей двухконтурной структурной схемы Слайд №.1.8.
Эта структура имеет две цепи: формирования информационной базы и оперативного управления ГПС. Совокупность технологических процессов по изделиям, подлежащих обработке в ГПС на планируемый отрезок времени, определяет первую часть информационной базы – базу технологической документации ГПС. Вторую часть информационной базы составляет библиотека, учитывающая все элементы материального потока. Абонентом первой части базы является АСУ производственных цехов, а абонентом второй части базы – АСУ складов и транспортных систем.
Входными данными для системы управления производством является плановое задание, которое определяет в неформальном виде работу производства на определенный отрезок времени. На основе этого задания АСУ производством формирует программу работы ГПС. При этом программа ГПС должна быть оформлена в виде упорядоченной последовательности заданий. Загрузка ГПС пакетом заданий осуществляется периодически. По каждой позиции этого пакета операционная система выбирает из базы данных комплект технологической документации для изготовления изделия оснастки. Затем операционная система совместно с АСУ формирует управляющие программы для автоматизированных цехов складов и транспортных систем. Эти программы согласованы по номенклатуре изделий производства и ранжированы по времени исполнения основных и вспомогательных операций.
Принципы создания ИС
ИС- организационно-техническая система, входящая в структуру проектной организации и осуществляющая проектирование при помощи комплекса средств автоматизированного проектирования (КСАП). Взаимодействие подразделений проектной организации с КСАП регламентируется организационным обеспечением.
При разработке новой ИС, независимо от ее концепции, должны быть сохранены основополагающие принципы: системного единства, совместимости, типизации и развития.
Принцип системного единства должен обеспечивать целостность системы и системную связность проектирования отдельных элементов и всего объекта проектирования в целом (т.е. иерархичность проектирования). Соблюдение этого принципа позволяет достичь максимального эффекта при использовании ИС, прежде всего за счет исключения ручного ввода информации при переходе от одного этапа проектирования к другому.
Принцип совместимости должен обеспечивать совместное функционирование составных частей и сохранять открытость системы в целом. Соблюдение этого принципа, экономит трудовые ресурсы за счет преемственности ИС и возможности ее развития, т.е. пополнения и обновления составных частей.
Принцип типизации заключается в ориентации на создание и использование типовых и унифицированных элементов ИС. Типизации подлежат элементы, имеющие перспективу многократного применения. Такие элементы периодически проходят экспертизу на соответствие современным требованиям и при необходимости модифицируются.
Создание ИС с учетом типизации должно предусматривать разработку базового варианта КСАП и его компонентов, а в дальнейшем его модификаций.
Виды обеспечений ИС
 |
ИС это совокупность различных видов обеспечений. Регламентируются следующие виды обеспечения, например, САПР Слайд №.1.9.
Техническое обеспечение - совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих технических средств, предназначенных для выполнения автоматизированного проектирования. Техническое обеспечение включает универсальные средства вычислительной техники и специализированные средства для автоматизации проектирования, конструирования, изготовления и контроля.
1. Математическое обеспечение - совокупность математических методов, математических моделей и алгоритмов проектирования, представленных в заданной форме. Математической моделью называется совокупность уравнений или иных средств, описывающих функционирование объекта и реализующих определённые математические методы расчёта характеристик объекта. Алгоритм проектирования - совокупность предписаний, необходимых для выполнения проектирования.
В конечном итоге математическое обеспечение реализуется в виде программ и сопровождающей документации.
2. Программное обеспечение - совокупность «машинных» программ, необходимых для ведения автоматизированного проектирования, представленных в заданной форме.
В программном обеспечении выделяют две части: системную и проблемную (часто называемую прикладной). Системная часть обеспечивает функционирование ИС в процессе проектирования, а также на этапах создания и модификации ИС. Кроме того, к системному обеспечению надо отнести и такое стандартное обеспечение ЭВМ, как операционные системы. Задачу реализации конкретных проектных процедур решает прикладное программное обеспечение, ориентированное на решение задач из определённой области знаний, называемой предметной областью.
3. Информационное обеспечение - совокупность сведений для выполнения автоматизированного проектирования, представленных в заданной форме. В ИО включают: нормативно-справочные документы, задания государственных планов, прогнозы технического развития, типовые проектные решения, различные системы документации и т.д., которые объединяются в автоматизированный банк данных (АБД). Основными компонентами АБД являются: базы данных и система управления базами данных (СУБД).
Под базой данных понимают упорядоченные данные, а СУБД осуществляет управление всеми процессами, связанными с обработкой данных, хранящихся в банке данных.
4. Лингвистическое обеспечение - совокупность языков проектирования, включая термины и определения, правила формализации естественного языка и методы сжатия и развёртывания текстов, необходимых для ведения автоматизированного проектирования, представленных в заданной форме. Различают:
· входной язык, предназначенный для представления задания на проектирование;
· базовый язык, предназначенный для представления дополнительных сведений к первичному описанию объекта, проектных решений, процедур информационного обмена;
· выходной язык, предназначенный для представления результатов проектирования в требуемой форме. Этот язык должен удовлетворять, например, требованиям ЕСКД или требованиям к машинным носителям для автоматов изготовления объекта проектирования.
5. Методическое обеспечение - совокупность документов, устанавливающих состав, правила отбора и эксплуатации средств, обеспечивающих проектирование.
Методические материалы необходимы для проведения единой технической политики на различных уровнях использования ИС: в стране (межотраслевой уровень), в отрасли, на предприятии. Методическое обеспечение является основой для реализации методов системного проектирования САПР.
В методических материалах отраслевого плана выделяется специализация ИС. К ним относятся отраслевые руководящие материалы, ОСТы, методы и алгоритмы для проектирования определённых изделий.
На уровне предприятия методическое обеспечение увязано с организационным и др. видами обеспечений и оформляется в составе общей документации по эксплуатации САПР.
6. Организационное обеспечение - совокупность документов, устанавливающих состав проектной организации, ее подразделений и связей между ними, их функции и порядок рассмотрения проектных документов необходимых для выполнения проектирования.
7. Юридическое обеспечение – состав юридических документов, регламентирующих правовой статус информации в ИС.
Состав и структура ИС
Составными структурными частями ИС, жестко связанными с организационной структурой проектной организации, являются подсистемы, в которых при помощи специализированных комплексов средств решается функционально законченная последовательность задач. Такие подсистемы по назначению разделяют на проектирующие и обслуживающие.
Проектирующие подсистемы имеют объектную ориентацию и реализуют определенный этап проектирования или группу непосредственно связанных проектных задач. Например, подсистема функционально-логического проектирования, подсистема конструкторского или технологического проектирования. В этих примерах явно виден объект (схема, конструктив, процесс).
Обслуживающие подсистемы имеют общесистемное применение и обеспечивают поддержку функционирования проектирующих систем. Они также осуществляют оформление, передачу и выдачу результатов работы проектирующих подсистем. Например: подсистема (АБД) автоматизированный банк данных; подсистема документирования; подсистема графического ввода/вывода и др.
Системное единство всей ИС обеспечивается комплексом взаимосвязанных модулей, определяющих объект проектирования в целом, а также комплексом системных интерфейсов, которые обеспечивают эту взаимосвязь (языковые интерфейсы, кодовые интерфейсы).
Системное единство внутри проектирующих подсистем обеспечивается единой информационной моделью той части объекта, по которой требуется проектное решение.
Структурными частями КСАП в процессе его функционирования являются программно-методические (ПМК) и программно-технические (ПТК) комплексы и компоненты организационного обеспечения.
Комплексы средств могут объединять свои вычислительные и информационные ресурсы, образуя локальные вычислительные сети подсистем или систем в целом.
Cтруктурными частями комплексов средств являются компоненты следующих видов обеспечения: математического, программного, информационного лингвистического, технического и методического. Эти компоненты выполняют в комплексах средств заданную функцию и представляют наименьший (неделимый) элемент САПР. Например: программа, дисплей, банк данных и т.д.
Эффективное функционирование КСАП и взаимодействие структурных частей САПР всех уровней должно достигаться за счет ориентации на стандартные интерфейсы и за счет согласованной разработки компонентов, входящих в состав комплексов средств.
 |
На основании изложенного приходим, напримкр, к структурной схеме САПР Слайд №.1.10 иеё составляющей структурной схеме ПТК Слай1.11.
| ||||
| ||||
 |
Отметим, что КСАП обслуживающих подсистем, а также отдельные ПТК этих подсистем могут использоваться при функционировании всех подсистем.
Жизненный цикл ИС
На предприятиях ИС можно создавать двумя способами: проектировать новые САПР своими силами или адаптировать к своим условиям типовые ИС.
При комплексном подходе к созданию ИС используют понятие «жизненного цикла» ИС. При этом основным требованием является эксплуатация системы до момента ее морального взноса, т.е. когда экономически целесообразным становится переход на современные ИС. Ниже показан обобщенный график «жизненного цикла» ИС, на котором отражены: черной линией – распределение трудоемкости (по вертикали) во
 |
времени (по горизонтали) при разработке ИС и красной линией – аналогичный график при адаптации ИС Слайд №.1.12.
Горбообразная зависимость ресурсов от времени на стадиях разработки объясняется постепенным, а не мгновенным расширением фронта работ, достигающим максимума на этапах кодирования, отладки и испытаниях.
На стадии промышленного функционирования ИС к её разработчикам поступают требования от пользователей на модификацию системы и улучшение ее возможностей. Если ИС разработана предприятием, то она может быть разработана и использована вплоть до ее морального устаревания, т.е. в течение времени «жизни» tж. В случае адаптации совершенствование ИС затруднено, т.к. при этом требуются дополнительные затраты на изучение системы. При этом в некоторый момент времени необходимые ресурсы для внесений изменений в систему достигают предельной величины Qпр, при которой дальнейшая эксплуатация системы становится невыгодной. В этом случае tж ИС получается короче, чем при собственной разработке.
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 197; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!