Балтийский Государственный
Технический Университет
«ВОЕНМЕХ»
Кафедра М2
РЕФЕРАТ
Управление и подготовка производства
в автоматизированных цехах
Санкт-Петербург
2010
Содержание
Введение
Выбори обоснование общей структуры автоматизированной системы управления иподготовки производства
Подготовкапроизводства
Распределениефункций управления по иерархическим уровням
Построениесхем информационных потоков в автоматизированном производстве
Выборсостава и количества средств вычислительной техники
Разработкатехнических заданий на создание математического обеспечения и аппаратной части.Требования к системе подготовки производства. Требования к реализации системыпланирования и ее подсистем в составе автоматизированного цеха. Требования креализации уровня оперативного управления и уровня управления оборудованием
Планировочныерешения по размещению средств вычислительной техники
Технологическаяподготовка производства. Методы реализации ТПП
АвтоматизацияТПП
Списокиспользованных источников
Введение
В настоящее время главной задачей является сохранениеи развитие отечественной технологической среды, обеспечивающей выпускконкурентоспособных на мировом рынке
национальных продуктов. В решении этой актуальнойзадачи главенствующая роль принадлежит созданию высокоэффективныхпроизводственных систем, реализующих современные технологии. Такие производствадолжны обладать высоким уровнем автоматизации всех составляющих элементов.Создание производств базируется на реконструкции действующих и проектированииновых. В современных условиях предъявляются особые требования к проектированиюавтоматизированных производств, к срокам и качеству выполнения проектных работ.Проектирование является сферой, аккумулирующей новейшие достижения науки ипреобразующей их в действующие производственные системы, в частности,автоматизированные и автоматические участки и цеха.
Дальнейшее развитие и повышение эффективности машиностроениявозможно при существенном росте уровня автоматизации производственногопроцесса. В последние годы
широкое распространение получили работы по созданиюновых высокоэффективных автоматизированных механосборочных производств иреконструкции действующих производств на базе использования современногооборудования и средств управления всеми этапами производства.
Технологическое проектирование автоматизированных участкови цехов прошло путь от систематизации практического опыта в областипроектирования до создания научной дисциплины, которая занимается изучениемзакономерностей, действующих в производственном процессе изготовления изделий,с целью использования их при создании производства, обеспечивающего требуемоекачество и количество изделий с наибольшей прибылью.
Впервые научные положения по технологическому проектированиюмеханосборочного производства сформулированы русскими учеными И. И. Тиме, А. П.Гавриленко, М. Е. Егоровым.
Дальнейшее накопление опыта отечественных и зарубежныхисследователей и машиностроителей и его обобщение позволили создать стройнуюметодологию проектирования производственных
систем с заданными свойствами. На ее основе производятпостроение новых, а также реконструкцию и техническое перевооружениедействующих производств. Особое внимание при этом уделяют реконструкции итехническому перевооружению действующих предприятий, так как средства,выделенные на эти цели, окупаются в среднем в 3 раза быстрее, чем при созданиианалогичных мощностей за счет нового строительства.
Проектированием автоматизированных участков и цехов, атакже созданием заводов в нашей стране занимается ряд проектных институтовГИПРО и ОРГ по отраслям машиностроения,
которые на основе изучения специфики отраслииспользуют при проектировании последние достижения науки и техники, внедряютновые безотходные и ресурсосберегающие технологии, широко применяют типовыепроекты, унифицированные конструкции, системы автоматизированногопроектирования (САПР), а также поддерживают тесную связь снаучно-исследовательскими, проектно-конструкторскими, строительнымиорганизациями и машиностроительными предприятиями в целях быстрейшего внедренияв проекты результатов их работ. Эти проектные институты принимают участие вразработке заданий на проектирование,
выборе площадки для строительства или обследованиидействующего производства при реконструкции и техническом перевооружении,определении объемов, этапов и стоимости проектных и изыскательских работ. Онивыдают заказчику технические требования на разработку специального производственногооборудования, определяют объемы строительно-монтажных работ, состав и числооборудования, комплектующих изделий и материалов, обеспечивают патентнуючистоту проектных решений, строительные организации технической документацией всроки, установленные договором, участвуют в приемке в эксплуатацию объектовстроительства и освоении проектных мощностей, организуют авторский, а внеобходимом случае и технический надзор за строительством.
При раскрытии сущности производственного процесса,протекающего в механосборочном производстве, и его проектировании особоевнимание следует уделять совокупности взаимосвязанных этапов, в результатекоторых получается готовая продукция, взаимосвязи количественных и качественныхизменений объекта производства, взаимодействию основной и вспомогательныхсистем, построению материальных, энергетических и информационных потоков,критериальной оценке проектных решений и совокупности итераций припроектировании.
Четкое усвоение методологической концепциипроектирования автоматизированного производства на уровне участка и цеха,умение грамотно производить технико-экономический анализ проектных решенийпозволит создавать высокоэффективные производственные системы.
Выбор и обоснование общей структуры автоматизированной системы управленияи подготовки производства
Организационно-технические системы предприятия —технологическая, инструментообеспечения, контроля качества изделий, складская,транспортная, технического обслуживания, охрана труда — являются объектамиуправления автоматизированной системы управления и подготовки производства.Несмотря на функциональное различие этих систем, с точки зрения процессауправления функционированием в них есть много общего. Для того чтобыразработать систему управления, необходимо иметь формальную модель объектауправления.
Рассмотрение состава задач и методов их решения приразработке средств автоматизации подготовки производства и управленияпроизводством на автоматизированном предприятии будем проводить на основепонятия архитектуры технической системы. Под архитектурой технической системы,в данном случае производственной системы, понимают структурно-функциональнуюмодель, описывающую: состав системы (подсистемы, уровни, компоненты); функцииподсистем, уровней, компонентов; связи и взаимодействие (интерфейсы) подсистем,уровней и компонентов; правила композиции (объединения) компонентов, уровней иподсистем.
Такой подход к проектированию систем обладаетследующими особенностями: особое внимание уделяется функциональному описаниюсистемы, при этом каждая функция выделяется как самостоятельная лишь тогда,когда возможно ее определение через однозначное описание внешнего поведениякомпонента, реализующего данную функцию; определяются предпочтительные вариантыреализации системы, в которых сохраняется разделение между подсистемами,выделенными на структурно-функциональной модели; обеспечивается возможностьраспараллеливания на возможно более ранней стадии работ по проектированию иреализации системы; облегчаются стыковка компонентов и комплексная отладкасистемы, а также ее изменение.
Для того чтобы было возможным применить данный подходк проектированию систем автоматизации проектирования и изготовления, необходимоопределить формально структурные единицы проектируемой системы. Для этогоиспользуют понятие производственной системы. Производственная система —открытая система, функция которой состоит в целенаправленном преобразованиисвойств материальных объектов на основании информации и команд, поступающихизвне. Для системы более высокого уровня она является объектом обобщенноготехнологического оборудования, внутреннее устройство и конкретные механизмыфункционирования которого от нее скрыты.
Для того чтобы определить структуру производственнойсистемы, необходимо задать следующие характеристики: технологическиевозможности; набор объектов, участвующих в обмене с внешней средой; наборправил, регламентирующих эти обмены; набор точек доступа, через которыепроходят потоки объектов. Кроме того, могут быть заданы параметры реализации,определяющие показатели функционирования — производительность, надежность, — с тем,чтобы учесть их при разработке программно-аппаратных средств. Полностьюопределенная архитектура производственной системы является внутренней модельюдля систем управления. Затем необходимо определить виды связей производственнойсистемы данного уровня, т. е. ее внешний интерфейс. В качестве основы дляописания структуры цеха были предложены три вида связей: материальные,энергетические, информационные. Для разработки средств автоматизации управлениянеобходима их интерпретация через систему интерфейсов (взаимодействий объектовпроизводственной системы). Рассматривают интерфейсы следующих видов:
механические интерфейсы, определяющие конкретныйспособ подачи материальных объектов внутрь производственной системы и выдачи ихобратно;
организационные связи, определяющие организационнуюсреду, в которой функционирует данная производственная система;
информационные связи, определяющие содержание, формупостроения и процедуры обмена информацией с внешней средой — персоналом исистемой управления верхнего уровня;
коммуникационный (сетевой) интерфейс, определяющийсредства и возможности обмена информацией с внешней средой;
пользовательский интерфейс, определяющий средства ивозможности персонала по управлению производственной системой;
связи с инфраструктурой, определяющие подключение ксистеме жизнеобеспечения (энергоснабжение, канализация, подача воздуха, СОЖ ит. д.).
На основе анализа связей и внутренней структурыпроизводственной системы разрабатывают технические задания на подсистемы,автоматизирующие функционирование производственной системы. Основные подсистемыавтоматизированного производства включают в себя следующие функции: организациюпроизводства; конструкторскую и технологическую подготовку производства;планирование производства, управление производством.
Рассмотрим особенности автоматизации функцииуправления и подготовки производства на уровне цеха.
/>
Рис. 1 Общая структура автоматизированной системы.
Подготовка производства
Традиционные методы подготовки производства являютсясдерживающим фактором для максимально эффективного использования ГПС.Результаты часто оказываются неудовлетворительны как по качеству, так и попроизводительности.
Автоматизация отдельных подсистем (конструкторской илитехнологической подготовки производства и др.) при сохранении традиционныхканалов обмена между ними через промежуточные документы и при традиционномразделении функций не сможет обеспечить синхронизацию между ГПС и системойподготовки производства, а также устранить большие потери вследствие быстрогостарения проектных решений. Во избежание неоправданных потерь необходимо приформулировании технического задания на комплекс программно-аппаратных средствавтоматизации подготовки производства и управления производством вавтоматизированном цехе рассматривать эти подсистемы как части единойинтегрированной системы подготовки производства, которая для всего комплекта производственныхзаказов должна выдавать взаимоувязанные решения по конструкции изделий,технологическим процессам их изготовления и потребности в ресурсах(оборудовании, инструменте и др.), необходимых для выполнения технологическихпроцессов. Одним из основных условий эффективной автоматизации является наличиеобщей базы данных, исключающей многократный ввод человеком информации обизделиях, технологических процессах и т. д.
Необходимо учитывать, что аппаратные и программныесредства оборудования, входящего в состав ГПМ, сейчас интенсивно развиваются,причем происходит резкое снижение стоимости аппаратных средств вычислительнойтехники при одновременном росте их мощности. «Интеллектуализация» ГПМ позволяетоперативно принимать решения по операционной технологии «на месте», поэтому засистемой подготовки производства следует закрепить только выработкустратегических решений о маршруте изготовления, оснащения технологическихопераций заготовками (исходными и межоперационными).
Распределение функций управления по иерархическимуровням
Производственная система имеет несколько уровнейуправления (см. рис. 1): организацию производства; планирование;диспетчирование; оперативное управление; управление оборудованием.
Уровень организации производства определяет критерии,стратегию и методы планирования. Уровень оперативно-календарного планированиявыполняет функции собственно составления планов. Уровень диспетчированияотвечает за своевременную инициализацию и контроль выполнения планов. Уровеньоперативного управления обеспечивает собственно выполнение планов, т. е.координированное управление материальными потоками в процессе выполненияпланов. Уровень управления оборудованием физически реализует манипуляции сматериальными объектами.
Такая иерархия характерна для производственной системылюбого ранга. На уровне завода система оперативного управления при управлениитранспортной системой выполняет функции управления межцеховыми перевозками, приуправлении складской системой она поддерживает состояние общезаводских запасовкомплектующих, сырья и объем неотгруженной готовой продукции в заданныхпределах, при управлении технологической системой — функции координации работыцехов, на уровне цеха при управлении транспортной системой — функции управлениявнутрицеховыми перевозками, при управлении складской системой — управлениеработой общецеховых складов, при управлении технологической системойобеспечивает выполнение маршрутов обработки изделий, поддерживает синхронизациюотдельных этапов технологических процессов, на уровне участка при управлениитранспортной системой управляет транспортировкой между рабочими модулямиучастка, при управлении технологической системой координирует работу модулей.Таким образом, функции системы оперативного управления, как и для других уровнейиерархии управления, интерпретируются аналогично. При этом уровень оперативногоуправления завода взаимодействует с уровнем планирования цехов и так далее.Этим обеспечивается целостность всей системы управления.
Уровень планирования производства реализуется системойпланирования. Она обеспечивает разработку стратегии для системы управленияпроцессом производства изделий с учетом состояния внутренней и внешней среды всоответствии с заданными критериями функционирования и заказами. Должна бытьопределена стратегия планирования, например, указано, что процесс планированияосуществляется по методу «Just in Time» (точно вовремя), исходя из потребностейсборочного конвейера либо плановых требований к поставке изделий. Припланировании используется многовариантная технология изготовления изделий,разработанная системой автоматизированного проектирования изделия итехнологической подготовки производства, с которой она имеет обратную связь.Система планирования производит вариантное планирование производства по различнымкритериям или их возможной комбинации. Система планирования производства имеетраспределенную иерархическую структуру и содержит ряд подсистем различногофункционального назначения и интервала планирования перспективногопланирования; текущего планирования; оперативного планирования.
Подсистема диспетчирования выполняет следующиефункции: входной (выходной) контроль комплектующих и материалов длятехнологического процесса; техническое обслуживание и ремонт оборудования;диагностирование; управление ресурсами; управление персоналом; испытания.
Перечисленные функции рассматриваются как функции,обеспечивающие выполнение общей цели — инициализации, а также контроляподготовки и выполнения плановых заданий изготовления, материальногообеспечения и технического обслуживания.
Система оперативного управления (СОУ) принимает ссоседнего верхнего уровня команды на выполнение заданий (планов) и координируетработу оборудования, а в общем случае — работу производственной системы болеенизкого ранга. Параметры плановых заданий, так же как и необходимаятехнологическая информация, выбираются из общей базы данных. В процессевыполнения плановых заданий система оперативного управления передает на верхнийуровень и заносит в общую базу данных учетную информацию. Задания верхнегоуровня могут быть разбиты на следующие основные классы: материально-техническоеобеспечение, изготовление, техническое обслуживание, оснащение.
При выполнении планов материально-техническогообеспечения СОУ управляет транспортировкой и складированием необходимыхресурсов. При выполнении заданий на изготовление СОУ обеспечивает использованиенеобходимых ресурсов и преобразование их в продукцию. При выполнении плановтехнического обслуживания СОУ обеспечивает тестирование управляемых компонентови их логическое отключение. При выполнении планов оснащения СОУ обеспечиваетуправление доставкой и установкой на модулях необходимого оснащения и загрузкунужных управляющих программ. Снизу СОУ поддерживается уровнем управления оборудованием,который реализует физические преобразования и манипуляции с материальнымиобъектами по командам, выделяемым СОУ.
/>
Рис. 2. Информационные потоки в системе управленияавтоматизированным цехом
В состав СОУ входят следующие уровни (рис. 2):
супервизорный, который интерпретирует задания верхнегоуровня, превращая их в последовательность команд службам СОУ;
сервисный (уровень служб), который содержит глобальныеслужбы транспортировки, складирования, обработки и др.;
манипуляционный, который содержит производственнуюсистему нижнего ранга и, в частности, модули различных типов (транспортные,складские, обрабатывающие и др.);
уровень виртуального оборудования, который принимаетзапросы на выполнение манипуляций оборудованием внутри модулей.
Уровень управления оборудованием. На этом уровнеиерархии системы управления располагаются программно-аппаратные средства,обеспечивающие выполнение манипуляций с материальными объектами, участвующими впроизводственном процессе. Как правило, они встраиваются в оборудование системыпрограммного управления станками, роботами, транспортными устройствами,штабелерами и др. Хотя могут быть реализованы и на внешней, по oтнoшeнию коборудованию, вычислительной технике, например при прямом управлении (DNC).Здесь наиболее важной проблемой является обеспечение независимости управленияболее высоких уровней от особенностей конструктивного исполнения и средствуправления исполнительными механизмами технологического оборудования. Прирешении этой задачи используется понятие виртуального оборудования —структурно-функциональной модели, описывающей внешнее поведение реальногооборудования, определенного типа с точки зрения его взаимодействия с внешнейсредой по некоторому протоколу. Таким образом может быть определен виртуальныйробот, виртуальный склад, виртуальное транспортное устройство и т. д.Фактически для системы управления верхнего уровня компонент виртуальногооборудования представляется как некоторый функциональный блок, воспринимающийкоманды на выполнение определенных функций и сообщающий о результатах ихвыполнения. При этом внутреннее устройство данного компонента не имеетзначения, оно скрыто от системы управления за счет введения протоколавзаимодействия с ним.
Такой подход позволяет существенно сократить затратына перенос программного обеспечения системы управления на другие типыуправляемого оборудования, поскольку неизменной остается та ее часть, котораярасполагается выше уровня виртуального оборудования.
Построение схем информационных потоков в автоматизированном производстве
Для того чтобы определить структуру связей компонентовсистемы автоматизации управления и подготовки производства, необходимоопределить структуру информационных потоков. Данные структуры представляются ввиде схем информационных потоков — ориентированных графов, у которых вершиныпредставляют собой компоненты системы управления, а ребра — информационнуюсвязь. При дальнейшей детализации таких схем на ребра навешиваются атрибуты,описывающие состав информации, которая передается между компонентами.
На рис. 3 показаны схемы информационных потоков длявсей системы управления автоматизированным цехом и нескольких его структурныхподразделений. Схемы информационных потоков не являются документом, достаточнымдля составления технического задания на комплекс средств автоматизациипроизводственной системы. В него могут входить также следующие схемы идокументы: схема взаимодействия компонент; словарь данных; спецификациипроцессов; поведенческая модель.
/>
Рис. 3. Уровни системы оперативного управления
Выбор состава и количества средств вычислительной техники
Состав и количество средств вычислительной техники дляавтоматизации управления и подготовки производства выбирают на основе данных,полученных в результате анализа автоматизируемых функций, а также исходя изтаких документов, как представленные в предыдущем разделе схемы информационныхпотоков, схемы взаимодействия компонент, словари данных, спецификациипроцессов, поведенческие модели.
Средства вычислительной техники можно разделить начетыре группы: средства обработки информации; средства сбора, регистрации иподготовки данных; средства связи ЭВМ (средства интеграции); средства выдачи иотображения информации. Возможный состав параметров, по которым производитсявыбор технических средств для данных групп оборудования, показан в табл. 1.
/>
Характеристики технических средств
Особое внимание следует уделять тому, что необходимовыполнять функции управления в реальном времени, а также показателям потребуемому объему баз данных, интенсивности обмена информации и объемовинформационных потоков между различными компонентами подсистем автоматизацииуправления и подготовки производства. В целом задача спецификации комплекса техническихсредств является сложной, и в настоящее время вряд ли можно говорить осуществовании универсального подхода к ее решению. Качество ее решения зависитот того, насколько точно и полно были сформулированы требования к аппаратнымсредствам при спецификации программной части системы автоматизации.
При наличии достаточно точной и полной спецификациидальнейшие действия заключаются в выборе такого комплекса технических средств,который бы, как минимум, удовлетворял всем требованиям спецификации.
Выбор средств обработки информации может производитьсяза три этапа, которые различаются применяемыми критериями отбора, с постепеннымсужением круга рассматриваемых типов ЭВМ: выбор по функциональному назначению,выбор по производительности, выбор по стоимости.
В табл. 2 показан возможный состав комплексатехнических средств для автоматизации ряда функций механообрабатывающего цеха.
Технические средства автоматизации
/>
Разработка технических заданий на создание математического обеспечения иаппаратной части
Требования к системе подготовки производства
Система подготовки производства должна разрабатыватьсяна основе инвариантной части интегрированной системы подготовки производства вданной отрасли. Этим может быть достигнута унификация применяемых на данномпредприятии средств автоматизации и возможность последующего создания общих базданных для предприятий отрасли.
Интегрированная система подготовки производстваобеспечивает пользователя (конструктора, технолога) сервисными средствамипринятия проектных решений, их хранения, поиска, редактирования и документирования.Система гарантирует доступность информации, полученной в результате ее работыдля смежных систем (АСУП, АСУТП и др.). Наиболее рационально конструированиеизделия и проектирование технологического процесса его изготовления в рамкахединой системы.
Интегрированная конструкторско-технологическая САПР(ИКТ САПР) должна обеспечивать автоматизированное решение всех основных задач,входящих в процесс разработки жизненного цикла изделия. Основные виды работ,связанных с этим, — проектирование, анализ проекта, инженерное тестирование имоделирование, анализ вносимых изменений, администрирование проекта.Проектирование разделяют на три этапа: концептуальное проектирование,инженерное проектирование, детальное проектирование. Степень автоматизации,методы и используемые средства для них различны. Для обрабатывающих цехов, какправило, отсутствует этап разработки изделия. Исключение составляетразрабатываемая и изготовляемая оснастка: станочные и сборочные приспособления,штампы, специальный инструмент. Автоматизация этапа анализа проекта в основномсвязана с оценкой функционирования проектируемого изделия или отдельных егокомпонент. При этом используются средства и методы математическогомоделирования. Инженерное тестирование связано с установлением основных характеристикфункционирования изделия путем непосредственных испытаний опытного образца илипрототипа. При этом используют средства автоматизации научных исследований:средства автоматизации проведения эксперимента, средства сбора и анализаинформации. Анализ изменений проекта обеспечивает интеграцию выполненияфункциональных процедур проектирования изделия и процедур прочих подразделенийавтоматизируемого предприятия. Любые изменения, касающиеся текущего проекта,как внешние, так и внутренние по отношению к этапу проектирования,анализируются и становятся неизвестными для всех связанных с ними процедур.Администрирование проекта включает в себя управление и контроль за процессом проектирования.
Архитектура ИКТ САПР должна обеспечиватьбесконфликтную работу проектантов, выполняющих различные проекты, различныеэтапы (части) одного проекта, или выполняющих совместные разработки. ПоэтомуИКТ САПР является распределенной программной системой, программно-аппаратнаяреализация которой базируется на сети из семейства рабочих станций, которыеориентированы на различное применение и совместимы на концептуальном ипрограммном уровнях. Должно быть обеспечено сосуществование ряда баз данных:локальных, распределенных, центральных и т. д. Аппаратные и программныесредства рабочих станций должны позволять:
работать с трехмерными динамическими моделямипроектируемых объектов;
эффективно использовать локальные и центральные базыданных, архивы;
использовать различные способы отображения моделиизделия и проектируемых процессов: в виде каркасных изображений, реалистичныхтоновых изображений, структурных схем, диаграмм и др.;
совместную интерактивную работу нескольких проектантовнад одним объектом проектирования.
Требования к реализации системы планирования и ее подсистем в составеавтоматизированного цеха
Система планирования должна быть реализована в видемногоуровневой экспортной системы или ряда вложенных экспертных подсистем сосвоими базами знаний и множеством правил на каждом уровне иерархии. Так какпользователи системы планирования являются непрофессионалами в областивычислительной техники, интерфейс ее должен быть построен так, чтобы можно быловести диалог на подмножестве естественного языка и можно было вмешаться впроцесс планирования любого уровня и объяснить то или иное решение потребованию пользователя при ее работе в автоматическом режиме.
Архитектура системы планирования должна быть открытойи допускать поэтапный ввод системы в эксплуатацию. Практическая реализациясистемы планирования должна выполняться с использованием распределенной базыданных и вычислительной сети, единой для всех систем автоматизированногопредприятия.
Рассмотрим подсистемы, входящие в состав системыпланирования: перспективного планирования, текущего планирования и оперативногопланирования.
Подсистема перспективного планирования осуществляетфункцию определения стратегии производства, формулирует цели и порядоквыполнения плановых заданий нижнего уровня. Цель перспективного планированиязаключается в оценке предполагаемого эффекта, который может быть оценен наосновании результатов моделирования реализации стратегии на производстве. Поэтомуподсистема включает в себя средства моделирования.
Подсистема текущего планирования предназначена длясоставления производственных программ, удовлетворяющих требованиям выработаннойстратегии. Производственные программы формируются на основании информации осостоянии производственных ресурсов — оборудования, материалов.
Подсистема оперативного планирования выполняет набордействий с существующей иерархией и поэтапным планированием производственногопроцесса, который основывается на оперативной информации о текущем состояниипроцесса производства.
Программно-аппаратная реализация подсистемыдиспетчирования должна обеспечивать эффективное выполнение функций: контролякомплектующих и материалов для технологического процесса; диагностирования,включая определение неисправностей и выбор вариантов их устранения,статистический учет и прогнозирование отказов и сбоев; управление ресурсами.Более
подробно остановимся на подсистеме диагностирования,так как работоспособность автоматизированного предприятия определяетсяпоказателями надежности оборудования.
Для экономически целесообразного функционированиясложного оборудования в условиях автоматизированного производства необходимыпрограммно-аппаратные средства для быстрого выявления и устранения сбоев. Сэтой целью система диагностирования должна выполнять функцию наблюдения иконтроля за работоспособностью оборудования, функционирующего на уровне завода,цеха, участка, модуля. Конечной целью системы диагностирования являетсяобеспечение ритмичного функционирования производства в соответствии с плановымизаданиями.
Информацию, получаемую в системе диагностирования,следует использовать в системе оперативного управления, планирования иорганизации производс1ва на различных уровнях. При поэтапном вводе в стройподсистема диагностирования должна входить в первую очередь сдаваемыхподсистем.
Требования к реализации уровня оперативного управления и уровняуправления оборудованием
Постоянное удешевление средств автоматизацииспособствует тому, что все больше компонент реализуются в виде отдельныхустройств. При этом возникает задача обеспечения совместимости, т. е.возможности совместной согласованной работы разнородных программно-аппаратныхкомпонент системы управления. Необходимо обеспечить совместимость контроллеровоборудования на архитектурном, аппаратном и программном уровнях. Один извозможных подходов к решению — это разработка регулярной и однороднойаппаратной архитектуры, позволяющей реализовывать на основе одинаковыхаппаратных средств все компоненты системы управления — от управленияоборудованием до систем проектирования и планирования. Основой для такогоподхода является международный стандарт VME, позволяющий комплектоватьраспределенные мультипроцессорные системы с необходимым наборомфункционально-ориентированных модулей, обеспечивающих настройку на конкретныеприменения. Базовым средством интеграции программно-аппаратных компонентсистемы управления автоматизированным предприятием является сеть ЭВМ.
Планировочные решения по размещению средств вычислительной техники
В состав автоматизированного цеха должен входитьвычислительный центр, который обеспечивает автоматизацию основных функцийподготовки и управления производством.
Для того чтобы спроектировать помещения, разместитьсредства вычислительной техники, требуются подробные расчеты. Здесь мыограничимся формулировкой состава исходных данных для расчета и предложимзависимости, позволяющие определять площадь, которую необходимо будет отвестипод вычислительный центр.
Для определения площади необходимо знать:
состав и количество средств вычислительной техники иоборудования, которое будет установлено в вычислительном центре;
организационную структуру вычислительного центра;
нормативы площади для размещения оборудования,архивов, складов и структурных подразделений вычислительного центра;
особые требования, предъявляемые к помещениямвычислительного центра и схеме их планировки (климатические, помехозащищенностьи т. д.);
потребность в электротехническом и прочемоборудовании.
Все площади подразделений вычислительного центра делятна две категории:
площадь подразделений, не связанных с эксплуатацией иобслуживанием оборудования, сюда входят рабочие комнаты программистов,операторов;
площади подразделений, занятых эксплуатациейтехнических средств.
Нормы площади
/>
Кроме того, часть вычислительной техники размещаетсянепосредственно в помещении цеха. Сюда входят средства управленияоборудованием, терминалы операторов, терминалы оперативного контроля и другиесредства, состав и размещение которых определяются в зависимости от условийреализации конкретного проекта. Нормы площади указаны в табл. 3.
Технологическая подготовка производства
Подготовка любого производства состоит из научного, организационного,конструкторского и технологического этапов.
Технологическая подготовка включает комплекс работ, обеспечивающихнаиболее эффективное применение новых, высокопроизводительных технологическихпроцессов (ТП) с использованием передовых достижений науки и техники на баземаксимальной механизации и автоматизации.
Под технологической подготовкой производства (ТПП) в общемслучае понимается комплекс работ по обеспечению технологичности конструкции запускаемогов производство изделия, проектированию технологических процессов и средств технологическогообеспечения, расчету технически обоснованных материальных и трудовых нормативов,необходимого количества технологического оборудования и производственныхплощадей, внедрению технологических процессов и управлению ими в производствах,обеспечивающих возможность выпуска нового изделия в заданных объемах.
Целью технологической подготовки является достижение впроцессе изготовления продукции оптимального отношения между затратами иполучаемыми результатами.
Одним из важнейших элементов ТПП является отработка натехнологичность конструкций деталей, узлов, машин и механизмов.
Технологичной является такая конструкция, которая не толькополностью удовлетворяет эксплуатационным требованиям, но и обеспечивает применениевысокопроизводительных методов изготовления изделий, рациональное использованиеоборудования и материалов, преемственность и повторяемость деталей и сборочныхединиц.
Процесс ТПП состоит из эвристических и формализованныхметодов. Эвристические методы базируются на различных идеях, интуитивном мышлении,способности к изобретательству. Эти методы реализуются высококвалифицированнымиинженерами. Формализованные методы, которые основываются на физико-математическихзакономерностях, широко используются при автоматизации ТПП.
Методы реализации ТПП
В настоящее время на машиностроительных предприятиях используютследующие методы реализации ТПП: управление технологической подготовкой производства,вариантного, адаптивного и нового планирования. Следует отметить, что границыметодов весьма условны. Возможно сочетание отдельных элементов различныхметодов.
Выбор метода для конкретной задачи зависит от условийпроизводства, способов изготовления, назначения изделий, а также отсубъективных факторов.
Управление ТПП
Метод управления ТПП заключается в организации храненияинформации по технологическим маршрутам в соответствии с определенной системой классификациии кодирования и выбора нужной информации в соответствии с требованием заказа.
Этот метод применяется в качестве повторногопланирования. Его область применения является ограниченной, так какповторяемость обрабатываемых деталей, как правило, невелика.
Вариантное планирование
Исходной предпосылкой данного метода является разбиениеинженерами-технологами деталей на классы. В каждый класс входят детали,изготавливающиеся по аналогичной технологии. В каждом классе выделяютсядетали-представители, которые являются обобщенными представителями, включающимивсе специфические особенности каждой детали. Для такой детали-представителя разрабатываетсястандартный технологический маршрут. Для каждой конкретной детали данногокласса выбирается вариант стандартного маршрута, являющегося его подмножеством.
Вариантное планирование предусматривает возможность уточнениястандартного маршрута путем изменения параметров процесса в определенныхграницах. Увеличение числа обрабатываемых элементов не допускается.
Вариантный метод наиболее употребим на предприятиях ссильно ограниченной номенклатурой деталей. Ограничения на номенклатурузначительно снижают степень гибкости системы ТПП.
Адаптивное планирование
Первым этапом данного метода является построение некоторогомножества технологических маршрутов инженерами-технологами. На этапетехнологического проектирования осуществляется поиск наиболее близкого к заданномутехнологического маршрута из имеющихся с помощью определенного классификатора. Далеевыбранный технологический маршрут адаптируется к конкретным требованиямзаказчика путем добавления, удаления, изменения отдельных шагов проектирования.
Адаптивное планирование в противоположность методамуправления и вариантного планирования обеспечивает порождение дополнительныхтехнологических данных.
Метод нового планирования
Позволяет вести разработку технологических маршрутов дляподобных и новых деталей в соответствии с общими и специфическими данными и правиламитехнологического проектирования. Основой этого служат описания деталей итребования, предъявляемые к ее обработке. Анализ этих требований позволяет выявитьвозможные пути решения технологических задач и в соответствии с определеннымикритериями выбрать метод решения. Таким образом, этот метод является игенерирующим, и оптимизирующим. Наиболее ценен в связи с этим и наиболее сложендля автоматизации.
Поскольку технологические процессы механообработки и сборкисущественно различаются, рассмотрим основные этапы метода нового планированиядля этих случаев отдельно.
Автоматизация ТПП
Процесс ТПП, как один из этапов проектирования, может бытьавтоматизирован. При этом различные задачи ТПП поддаются автоматизации вразличной мере.
Такие задачи, как расчет себестоимости техпроцесса,временные затраты могут решаться в автоматическом режиме.
Задачи выбора основного оборудования, оснастки исредств контроля могут быть решены, как правило, в диалоговом режиме.
Построение технологических маршрутов может быть осуществленов диалоговом режиме, но часто, особенно при разработке новых технологий –только в ручном.
Кроме автоматизации традиционных задач ТПП, использованиевычислительной техники позволяет решать новые задачи, значительно повышающиекачество ТПП. Это моделирование технологического процесса, разработанного наэтапе ТПП, путем соответствующих расчетов и визуализации средствами машиннойграфики.
Важнейшим преимуществом АСТПП по сравнению с ручной ТППявляется возможность оптимизации технологического маршрута, выбора оборудованияи т. д. для обработки конкретной детали.
Список использованных источников
1. Проектирование автоматизированныхучастков и цехов: Учеб. для машиностроит. спец. вузов/В.П. Вороненко, В.А.Егоров и др.;2000 – 272 с.
2. Рыжов Э.В., Аверченков В.И.Оптимизация технологических процессов механической обработки. Киев: Наук.думка, 1989. 192 с.
3. Гордон A. M., Сергеев А. П., СмоленцевВ. П. и др. Автоматизированное проектирование технологических процессов.Воронеж; ВГУ, 1986. 196 с.
4. Автоматизированные системы технологическойподготовки производства для гибких производственных систем механическойобработки: Метод. рекомендации. М.: ВНИИТЭМР, 1985. 108 с.