Лекция 9. Построение схем информационных потоков в автоматизированном производстве

Тираж 50000 экз. Заказ 2891. Цена свободная.

Отпечатано с оригинал-макета в издательстве " Самарский Дом печати". 443086, г. Самара, пр. К. Маркса, 201.

Лекция 9. Построение схем информационных потоков в автоматизированном производстве.

Рассмотрим назначение информационного обеспечения пред­приятия. Чтобы изготовить изделие, необходимы материя, энер­гия и информация. Материальный поток образуется загрузкой сырья, материалов, комплектующих изделий. Превращение ис­ходного материала в готовую продукцию осуществляется за счет энергии в виде последовательности воздействий, каждое из которых вызывает преобразование материального потока. Техническими средствами преобразования материального потока является тех­нологическое оборудование, и каждое воздействие на материаль­ный поток можно рассматривать как элементарную технологиче­скую операцию. Для преобразования материи нужна информация, которая определяет форму воздействия на элементы материального потока. Источником этой информации является концептуальная модель, т. е. те характеристики, которые должно иметь изделие. По существу концептуальная модель является техническим зада­нием на разработку. Для изготовления изделия необходимо тран­сформировать эту информацию в алгоритмическую модель, пред­ставляющую собой последовательность команд для технологиче­ского оборудования, т. е. получить информацию о том, как из­готовить данное изделие.

После каждой технологической операции надо выполнить об­ратное преобразование, т. е. изменение состояния потока материи должно быть переведено в информацию. Для этого служат измери­тельные системы, которые создают поток информации обратной связи. Технологический процесс изготовления изделия заканчи­вается операцией сравнения концептуальной модели изделия с информацией, описывающей полученный образец. При откло­нении, превышающем некоторые пороговые значения, полученный экземпляр идет в брак. На основе упрощенной схемы можно выявить, что на производстве должны циркулировать два основных принципиально различающихся информационных потока:

управляющий поток — информация, идущая от концептуаль­ной модели к технологическому оборудованию. Этот поток опре­деляет, что должно быть сделано;

поток обратной связи — информация, идущая от измеритель­ных систем. Этот поток определяет, что именно и как сделано к оп­ределенному моменту времени.

При сопоставлении этих потоков выявляется информация рас­согласования, на основе которой принимается решение по управ­лению. Время настройки производства на изготовление нового изделия определяется скоростью трансформации информации от

концептуальной модели до модели управления технологическими процессами.

Рассмотрим вопросы реализации описанной схемы на сущест­вующих производствах. Трансформация концептуальной модели изделия в алгоритмическую модель осуществляется на этапах проектно-конструкторских работ итехнологической подготовки производства. Функции обратной связи, сравнения и принятия решений выполняет служба технического контроля, которая вклю­чает в себя измерительные системы и аппарат принятия решений (АСУП).

Трансформация информации в преобразование материи осу­ществляется на технологическом оборудовании гибкой производ­ственной системы. Информационные потоки представляют собой движение информации на бумажных или машинных носителях либо по информационным каналам локальных вычислительных сетей. Для хранения информации используются базы данных (БД) или банки данных (БнД) предприятия.

Процесс управления производством основан на анализе данных, получаемых от структурных подразделений предприятия. Эф­фективность работы структурного подразделения зависит от своевременности поступления информации и от ее качества. Весь комплекс данных, отражающий течение процессов производства и необходимый для эффективного управления технологическим оборудованием, определяется как информационное обеспечение. Оно включает также системы классификации кодирования ин­формации, унифицированные системы документов и т. п.

Предприятия, в которых на основе ЭВМ автоматизированы научные исследования, проектно-конструкторские работы, техно­логическая подготовка производства, управление работой техно­логического оборудования, контроль и испытание качества го­товой продукции, а также управление работой всеми подразделе­ниями предприятия, называются интегрированными производ­ственными комплексами (ИПК).

Отдельные компоненты ИПК давно известны, но путь к заводу будущего лежит через интеграцию станков с числовым програм­мным управлением, промышленных роботов, гибких транспорт­ных систем и автоматизированных складов. Если до сих пор про­изводственный процесс состоял из двух практически независимых процессов — ооработки материалов и передачи информации, то в интегрированном производственном комплексе они объединя­ются. Потоки материала и информации включаются в единую сбалансированную систему. В одном банке данных собирается информация, необходимая для разработки и конструирования, планирования производства, управления станками, оборудова­нием и производственными процессами и т. д. Это разрушает привычные рамки классического распределения функций по отдельным участкам производства. То, что разработка, конструи­рование, производство и материальная база развиваются одно­временно, требует не только от руководства, но и от всех сотруд­ников восприятия этих процессов как единого целого.

ИПК является сложной развивающейся системой. Высокая степень автоматизации в сфере материального производства тре­бует соответствующей автоматизации сферы информационного обеспечения. Это может быть достигнуто только за счет широкого применения средств вычислительной техники, роботизированных комплексов, автоматизированных систем исследований, проекти­рования, управления, складирования, транспортировки и испы­таний, что вызывает необходимость совершенствовать как систему информационного обеспечения этих функционально ориентиро­ванных систем, так и разработки сквозной структуры информаци­онного обеспечения.

Информационное обеспечение ИПК является основой для по­строения любых систем автоматизированного управления и во многом определяет их экономическую эффективность. На схеме 1.2 дана блок-схема управления ИПК. АСУ ИПК включает автома­тизированную систему управления научными и проектно-конструкторскими работами (АСУ НИОКР) и систему обеспечения функционирования технологического оборудования в производ­ственной деятельности (ГПС). В АСУ НИОКР в зависимости от организационной структуры предприятия и уровня автома­тизации основных функций могут входить: автоматизиро­ванная система научных исследований (АСНИ); система автоматизированного проектирования (САПР); автоматизированная система технологической подготовки производства (АСТПП).

Каждая из перечисленных автоматизированных систем ори­ентирована на решение определенных функциональных задач на основе локальных БД и одновременно обеспечивает информа­цией другие системы, входящие в ИПК.

Традиционная АСУП включает в соответствии с требованиями ОРММ следующие подсистемы: управление технологической под­готовкой производства; технико-экономическое управление; опе­ративное управление основным производством; управление ма­териально-техническим снабжением; бухгалтерский учет; управ­ление обеспечением кадрами; управление финансовым обеспече­нием; управление сбытом продукции; управление вспомогатель­ным производством (транспортом, ремонтными работами, энерго­обслуживанием, инструментальным производством).

В систему обеспечения гибкой производственной системой (СУГПС) входят: автоматизированная транспортно-складская система (АТСС); автоматизированная система инструментального обеспечения (АСИО); система автоматизиро­ванного контроля (САК); автоматизированная система управления отходов (АСУО) и т. д.

Основная задача АСУ ИПК заключается в интегрированной обработке данных, все этапы которой являются элементами еди­ного процесса управления. АСУ ИПК характеризуется: большими объемами обрабатываемых данных; сложностью процесса управ­ления, связанного с большим числом объектов управления и высокой степенью их взаимосвязи; высокой степенью автомати­зации; невозможностью точного предсказания нагрузки системы из-за нерегулярного поступления внешних заданий. Поэтому в каждой подсистеме АСУ ИПК все задачи должны решаться с уче­том связей с другими подсистемами. Только такой подход поможет избежать ошибок, вызванных локальными решениями.

При проектировании АСУ ИПК с учетом необходимости ее дальнейшего развития следует использовать принцип модульно­сти, что обеспечит поэтапный ввод системы, начиная с подсистем АСНИ, САПР, АСТПП, АСУП, СУГПС, а затем позволит перейти к единой системе АСУ ИПК. При этом важным моментом является введение принципа стандартизации, который выражается во вве­дении единых документов, методов и приемов работы во всех под­системах ИПК.

В основе автоматизации лежит возможность формализации ис­ходных задач и сведения их к некоторому типовому набору, позволяющему выполнять операции накопления и обработки дан­ных в соответствии с выбранными алгоритмами и машинными программами. Здесь техническое, информационное, программное, математическое, организационное и другие обеспечения должны строиться во взаимосвязи.

Процесс функционирования АСУ ИПК сводится к четкому вза­имодействию различных подсистем и аппарата управления на основе единой базы данных ИПК и высокого уровня технической культуры использования вычислительной техники для решения основной задачи — интеграции всех планово-экономических ре­шений. АСУ ИПК — это организационно-техническая система, включающая комплекс как средств автоматизации, так и органи­зационных мер, обеспечивающих функционирование ИПК. По­строение АСУ ИПК требует сочетания централизованного и де­централизованного подхода при планировании распределенной обработки данных, причем локальные проекты подсистем должны развиваться в рамках децентрализованного планирования АСУ ИПК.

Цель централизованного планирования — устранение проти­воречивости информации. При этом каждая подсистема АСУ ИПК может быть в определенной степени логически связана с дру­гими подсистемами и логически отделена от них.