2015-10-13
2013
Состав и количество средств вычислительной техники для автоматизации управления и подготовки производства выбирают на основе данных, полученных в результате анализа автоматизируемых функций, а также, исходя из схемы информационных потоков, схемы взаимодействия компонентов, словарей данных, спецификаций процессов, поведенческих моделей.
Средства вычислительной техники можно разделить на четыре группы:
¨ средства обработки информации;
¨ средства сбора, регистрации и подготовки данных;
¨ средства связи ЭВМ (средства интеграции);
¨ средства выдачи и отображения информации.
Возможный состав параметров, по которым производится выбор технических средств для данных групп вычислительной техники, представлен в таблице 8.1.
Особое внимание следует уделять тому, что необходимо выполнять функции управления в реальном времени, а также показателям по требуемому объему информации баз данных и информационных потоков, по интенсивности обмена информацией между компонентами подсистем автоматизации управления и подготовки производства. В целом задача выбора комплекса технических средств является весьма сложной и не существует универсального решения ее. Качество и точность решения зависит от того, насколько точно и полно сформулированы требования к аппаратным средствам.
Возможный состав комплекса технических средств для автоматизации ряда функций механообрабатывающего цеха приводятся в таблице 8.2 [1].
8.5. Разработка технических заданий на создание математического
обеспечения и аппаратной части
Требования к системе подготовки производства разрабатываются на основе применения интегрированной системы производства, когда вопросы конструирования изделий и технология их изготовления связаны между собой и обеспечивают автоматизированное решение всех основных задач, входящих в процесс разработки жизненного цикла изделия. Основные виды работ, которые должна выполнять интегрированная конструкторско–технологическая САПР (ИКТ САПР):
¨ проектирование;
¨ анализ проекта;
¨ инженерное тестирование м моделирование;
¨ анализ вносимых изменений;
¨ администрирование проекта.
Проектирование разделяют обычно на три этапа: концептуальное, инженерное, детальное. Степень автоматизации, методы и используемые средства для них различны. Для механообрабатывающих цехов, как правило, отсутствует этап проектирования изделия. Исключение составляет технологическая оснастка: станочные, сборочные, контрольные приспособления, вспомогательный инструмент.
Автоматизация этапа анализа проекта в основном связана с оценкой функционирования проектируемого изделия или отдельных его компонент. При этом используют средства и методы математического моделирования.
Инженерное тестирование связано с установлением основных характеристик функционирования изделия путем непосредственных испытаний опытного образца или прототипа. При этом используют средства автоматизации научных исследований: средства автоматизации проведения эксперимента, средства сбора и анализа информации.
Анализ изменений проекта обеспечивает интеграцию выполнения функциональных процедур проектирования изделия и процедур прочих подразделений автоматизируемого предприятия. Любые изменения, касающиеся текущего проекта, как внешние, так и внутренние по отношению к этапу проектирования, анализируются и становятся известными для всех связанных с ними процедур.
Администрирование проекта включает в себя управление и контроль процесса проектирования.
Архитектура ИТК САПР должна обеспечивать бесконфликтную работу проектантов, выполняющих различные проекты или различные этапы одного и того же проекта. Поэтому ИТК САПР является распределительной программной системой, программно – аппаратная реализация которой базируется на сети рабочих станций, ориентированных на различное применение и совместимых на концептуальном и программном уровнях.
Должно быть обеспечено сосуществование ряда баз данных: локальных, распределительных, центральных. Аппаратные и программные средства рабочих станций должны позволять:
¨ работать с трехмерными динамическими моделями проектируемых объектов;
¨ эффективно использовать локальные и центральные базы данных;
¨ использовать различные способы отображения модели изделия и проектируемых процессов (в виде каркасных изображений, реалистичных тоновых изображений, структурных схем, диаграмм и др.);
¨ совместную интерактивную работу нескольких проектантов над одним объектом проектирования.
Требования к реализации системы планирования и ее подсистем в составе автоматизированного цеха. Система планирования должна быть реализована в виде многоуровневой иерархической экспертной системы или ряда вложенных экспертных подсистем со своими базами знаний и множеством правил на каждом уровне иерархии. Поскольку пользователем системы обычно является непрофессионал в области вычислительной техники, интерфейс ее должен быть построен так, чтобы можно было вмешаться в процесс планирования любого уровня и объяснить то или иное решение по требованию пользователя при ее работе в автоматическом режиме.
Архитектура системы планирования должна быть открытой и допускать поэтапный ввод системы в эксплуатацию. Практическая реализация системы планирования должна выполняться с использованием распределенной базы данных и вычислительной сети, единой для всех систем автоматизированного предприятия.
В состав системы планирования входит ряд подсистем:
¨ перспективного планирования (осуществляет функцию определения стратегии производства, формулирует цели и порядок выполнения плановых заданий нижнего уровня, включает в себя средства моделирования для оценки принимаемых решений);
¨ текущего планирования (составляет производственные программы, удовлетворяющие требованиям выработанной стратегии и должна содержать информацию о состоянии производственных ресурсов – оборудования и материалов);
¨ оперативного планирования (выполняет набор действий с существующей иерархией и поэтапным планированием производственного процесса, который основывается на оперативной информации о текущем состоянии производства);
¨ диспетчирования (обеспечивает эффективное выполнение функций: контроля комплектующих и материалов для технологического процесса; диагностирования, включая определение неисправностей и выбор вариантов их устранения, статистический учет и прогнозирование отказов и сбоев; управление ресурсами).
Для экономически целесообразного функционирования сложного оборудования в условиях автоматизированного производства необходимы программно – аппаратные средства для быстрого выявления и устранения сбоев. С этой целью подсистема диагностирования неисправностей должна выполнять функцию наблюдения и контроля за работоспособностью оборудования, функционирующего на уровне завода, цеха, участка, модуля.
Информацию, получаемую в подсистеме диагностирования, следует использовать в подсистемах оперативного управления, планирования и организации производства на различных уровнях, поэтому подсистема диагностирования должна входить в первую очередь сдаваемых подсистем.
Требования к реализации уровня оперативного управления и уровня управления оборудованием. Постоянное удешевление средств автоматизации способствует тому, что все больше устройств получают автоматическое управление непосредственно на своем уровне. При этом возникает задача согласования работы всех средств автоматизации при разнородных программно – аппаратных компонент управления. Необходимо обеспечить совместимость контроллеров оборудования на архитектурном, аппаратном и программных уровнях. Один из возможных подходов к решению – это разработка регулярной и однородной аппаратуры, позволяющей реализовывать на базе одинаковых аппаратных средств все компоненты системы управления – от оборудования до систем проектирования и планирования. Основой для такого подхода является международный стандарт VME, позволяющий комплектовать распределенные мультипроцессорные системы с необходимым набором функционально – ориентированных модулей, обеспечивающих настройку на конкретные применения. Базовым средством интеграции программно – аппаратных компонент системы управления автоматизированным предприятием является сеть ЭВМ.
8.6. Планировочные решения по размещению средств вычислительной техники
Для размещения вычислительной техники требуются подробные расчеты площадей, занимаемых аппаратными средствами ЭВМ. В настоящее время ограничиваются формулировкой состава исходных данных, необходимых для расчета площадей, учитывая, сложившиеся к настоящему времени, нормы удельных площадей по размещению вычислительной техники (табл. 8.3).
Для определения площади необходимо знать:
¨ состав и количество средств вычислительной техники и оборудования, которое будет установлено в вычислительном центре (ВЦ);
¨ организационную структуру вычислительного центра;
¨ нормативы площади для размещения оборудования, архивов, складов и структурных подразделений вычислительного центра;
¨ особые требования, предъявляемые к помещениям ВЦ и схеме их планировки (климатические, помехозащищенность и т.д.);
¨ потребность в электротехническом и прочем оборудовании.
Общая площадь под вычислительный центр определяется по формуле:
S=(1+Kb + Kc)∑Si, (8.1)
где Kb = 0,35…0,4 – коэффициент, определяющий долю вспомогательной площади;
Kc = 0, 2 - коэффициент, определяющий дополнительную площадь вычислительного центра (система вентиляции и станция пожаротушения);
Si – площадь i-го подразделения вычислительного центра.
Все площади подразделений вычислительного центра делят на две категории:
¨ площадь подразделений, не связанных с эксплуатацией и обслуживанием оборудования (рабочие комнаты программистов и операторов);
¨ площади подразделений, занятых эксплуатацией технических средств.
Часть вычислительной техники размещается непосредственно в помещении цеха. Сюда входят средства управления оборудованием, терминалы операторов, терминалы оперативного контроля и другие средства, состав и размещение которых определяется в зависимости от условий реализации конкретного проекта.
ПЛАНИРОВКА АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ УЧАСТКОВ И ЦЕХОВ
