Распределение функций управления по иерархическим уровням

Производственная структура имеет несколько уровней управления:

¨ организацию производства;

¨ планирование;

¨ диспетчирование;

¨ оперативное управление;

¨ управление оборудованием.

Уровень организации производства определяет критерии, стратегию и методы планирования.

Уровень планирования производства, реализуемый системой планирования, обеспечивает разработку стратегии для системы управления процессом производства изделий с учетом состояния внутренней и внешней среды в соответствии с заданными критериями функционирования и заказами.

Должна быть определена стратегия планирования, например, указано, что планирование ведется по методы «Just in Time» (точно во время), исходя из потребностей сборочного конвейера, либо плановых требований по поставке готовых изделий.

При планировании используется многовариантная технология изготовления изделий, разработанная системой автоматизированного проектирования изделий и технологической подготовки производства, с которой система планирования имеет обратную связь. Система планирования производит вариантное планирование производства по различным критериям или их возможной комбинации.

Уровень диспетчирования обеспечивает входной (выходной) контроль: комплектующих материалов для технологического процесса; технического обслуживания и ремонта оборудования; работы системы диагностирования; управления ресурсами, персоналом и испытаниями. Перечисленные функции обеспечивают достижение общей цели – инициализации, а также контроля подготовки и выполнения плановых заданий изготовления, материального обеспечения и технического обслуживания.

Уровень оперативного управления – система оперативного управления (СОУ) принимает с соседнего уровня команды на выполнение заданий (планов) и координирует работу оборудования, а в общем случае – работу производственной системы более низкого ранга. Параметры плановых заданий, так же, как необходимая технологическая информация, выбирается из общей базы данных. В процессе выполнения плановых заданий система оперативного управления передает на верхний уровень и заносит в общую базу данных учетную информацию. Задания верхнего уровня могут быть разбиты на следующие основные классы: материально – техническое обеспечение, изготовление, техническое обслуживание, оснащение.

При выполнении планов материально – технического обеспечения СОУуправляет транспортировкой и складированием необходимых ресурсов.

При выполнении заданий на изготовление СОУ обеспечивает использование необходимых ресурсов и преобразование их в продукцию.

При выполнении планов оснащения СОУ обеспечивает управление доставкой и установкой на модулях необходимого оснащения и загрузку нужных управляющих программ.

При выполнении планов технического обслуживания СОУ обеспечивает тестирование управляемых компонентов и их логическое отключение.

Снизу СОУ поддерживается уровнем управления оборудованием, которое реализует физические преобразования в манипуляции с материальными объектами по командам, выдаваемым СОУ.

Уровень управления оборудованием физически реализует манипуляции с материальными объектами. На этом уровне иерархии систем управления располагаются программно – аппаратные средства, обеспечивающие выполнение манипуляций с материальными объектами, участвующими в производственном процессе. Эти средства встраиваются в оборудование систем программного управления станками, ПР, штабелерами, хотя могут быть реализованы и во внешней по отношению к оборудованию вычислительной технике, например, при прямом управлении станками системой (DNC). Здесь наиболее важной проблемой является обеспечение независимости управления более высоких уровней от особенностей конструктивного исполнения и средств управления исполнительными механизмами технологического оборудования. При решении этой задачи используется понятие виртуального оборудования - структурно – функциональной модели, которая описывает внешнее поведение реального оборудования, определенного типа с точки зрения его взаимодействия с внешней средой по некоторому протоколу.

Фактически для системы управления верхнего уровня компонент виртуального оборудования представляется как функциональный блок, воспринимающий команды на выполнение определенных функций и сообщающий о результатах их выполнения. При этом внутреннее устройство данного компонента не имеет значения, оно скрыто от системы управления за счет введения протокола взаимодействия с ним.

Такой подход позволяет существенно сократить затраты на перенос программного обеспечения системы управления на другие типы управляемого оборудования, т.к. неизменной остается та ее часть, которая располагается выше уровня виртуального оборудования.

В состав СОУ входят следующие уровни, представленные на рис. 8.2 [1]

¨ супервизорный – интерпретирует задания верхнего уровня, превращая их в последовательность команд службам СОУ;

¨ сервисный (уровень служб) – содержит глобальные службы транспортирования, складирования, обработки и др.;

¨ манипуляционный – содержит производственную систему нижнего ранга (модули транспортные, складские, обрабатывающие);

¨ уровень виртуального оборудования, который принимает запросы на выполнение манипуляций оборудованием внутри модулей.