Основные направления развития автоматизации управления

Информационная пирамида

Содержание каждой конкретной информации определяется по­требностями управленческих звеньев и вырабатываемых управленческих решений. Управление - это целенаправленная деятельность, использующая главным образом информационный поток. На рис. 3.1 представлена информационная пирамида, отражающая информатив­ность данных и характеризующая степень удовлетворения потребно­стей в информации различных уровней системы управления.

В условиях директивного планирования информационная сис­тема не предоставляла нужную информацию ни для оперативного, ни для концептуального управления предприятием. Она лишь фик­сировала и анализировала (и то с опозданием) и основном прошед­шие события, откликаясь на требования бухгалтерского учета, конт­роля за выполнением плана и централизованной статистики. Однако и тогда имелись немногочисленные предприятия, связанные с запад­ными рынками. Философия их информационных систем была совер­шенно иной - близкой или идентичной философии рынка.

Созданные в условиях централизованного планирования инфор­мационные системы позволяли лишь отслеживать ход производства, но не давали необходимой информации для динамичного развития предприятия. Так, эти системы не пригодны для анализа ценообразо­вании и причин изменения цен, инновационных процессов, развития

рынка, стратегии конкуренции и т. п. Получение такой информации связано с большими затратами труда, ее обработка очень сложна и требует глубокого анализа. Качество получаемых результатов не гарантировано, хотя они важны для развития предприятия.

Происходящие изменения и современном обществе вызывают не­обходимость совершенствования систем управления, переключения основного внимания с оперативного на стратегическое управление, ориентированное в будущее. Это соответствует перемещению центра тяжести к вершине информационной пирамиды.

Как уже отмечалось в курсе информатики, в настоящее время сло­жилось два направления автоматизации управленческой деятельно­сти, связанных с применением автоматических и автоматизирован­ных систем. Он и различаются характером объектов управления: если в первом случае объектами управления являются технологические процессы и работа оборудования и человек не принимает участия в процессе управления, то во втором — коллективы людей, занятых в сфере материального производства и сфере обслуживания, где роль человека остается определяющей.

Информация для стратегичес­кого управления

Специальные требования

Поддержка принятия решения

Информационные требования Информацион­ные запросы по текущим операциям

Необходимые выводы.

Информация -для тактического управления

Информация для оперативного управления

Рис. 3.1. Пирамида, характеризующая степень удовлетворения информационных потребностей различных уровней управления

реализация адекватной модели потребует применения дорогостоящей ЭВМ. При большом разнообразии и объеме дополнительных данных общение оператора с ЭВМ строится в виде диалога.

Промежуточным классом между информационной и управляю­щей технологиями можно считать информационно-управляющую систему, которая предоставляет оператору достоверную информацию о прошлом, настоящем и будущем состоянии производственной сис­темы. Следовательно, кроме программ сбора и обработки производ­ственной информации необходима реализация ряда дополнительных программ статистики, прогнозирования, моделирования, планиро­вания и др.

Управляющая технология осуществляет функции управления по определенным программам, заранее предусматривающим действия, которые должны быть предприняты в той или иной производствен­ной ситуации. За человеком остается общий контроль или вмешатель­ство в тех случаях, когда возникают непредвиденные алгоритмами

управления обстоятельства.

В сфере промышленного производства с позиций управления можно выделить следующие основные классы структур автомати­зированных информационных технологий: децентрализованную, централизованную, централизованную рассредоточенную и иерархи­ческую. Использование технологии с децентрализованной структу­рой эффективно при автоматизации технологически не зависимых объектов управления по материальным, энергетическим, информаци­онным и другим ресурсам. Такая технология представляет собой сово­купность нескольких независимых систем со своей информационной и алгоритмической базой. Для выработки управляющего воздействия на каждый объект управления необходима информация о состоянии

только этого объекта.

Централизованная структура осуществляет реализацию всех про-цессов управления объектами в едином органе управления, который, осуществляет сбор и обработку информации об управляемых объек­тах и на основе их анализа в соответствии с критериями системы вы­рабатывает управляющие сигналы.

Основная особенность централизованной рассредоточенной струк-туры — сохранение принципа централизованного управления, т. е. выработка управляющих воздействий на каждый объект управления на основе информации о состоянии совокупности объектов управле­ния. Некоторые функциональные устройства технологии управления являются общими для всех каналов системы. Алгоритм управления в данном случае состоит из совокупности взаимосвязанных алгоритмов управления объектами, которые реализуются совокупностью взаимо-

связанных органов управления. Для реализации функции управления каждый локальный орган по мере необходимости вступает в процесс информационного взаимодействия с другими органами управления.

С ростом числа задач управления в сложных системах значительно увеличивается объем переработанной информации и повышается сложность алгоритмов управления. В результате осуществлять управ­ление централизованно невозможно, так как имеет место несоответ­ствие между сложностью управляемого объекта и способностью лю­бого управляющего органа получать и перерабатывать информацию. Кроме того, в таких АИТУ можно выделить следующие группы задач, каждая из которых характеризуется соответствующими требования­ми по времени реакции на события, происходящие в управляемом процессе:

■ задачи сбора данных с объекта управления (время реакции -секунды, доли секунды);

• задачи экстремального управления, связанные с расчетами
желаемых параметров управляемого процесса (время реакции — се­кунды, минуты);

• задачи оптимизации и адаптивного управления процессами
(время реакции - несколько секунд);

• информационные задачи, задачи диспетчеризации и коорди­нации в масштабах цеха или предприятия, задачи планирования и др.
(время реакции — часы).

Очевидно, что иерархия задач управления приводит к необходи­мости создания иерархической системы средств управления. Такое разделение, позволяя справиться с информационными трудностями для каждого местного органа управления, порождает необходимость согласования принимаемых этими органами решений, т. е. создания над ними нового управляющего органа. Кроме того, многие произ­водственные структуры имеют собственную иерархию. Чаще всего иерархическая структура объекта управления не совпадает с иерар­хией системы управления. Следовательно, по мере усложнения сис­тем выстраивается иерархическая пирамида управления.

В многоуровневой иерархической системе управления (например, гибкой производственной системой) выделяют обычно три уровня: уровень управления работой оборудования и технологическими про­цессами, уровень оперативного управления ходом производствен­ного процесса и уровень планирования работ. В функции низшего уровня входят:

• сбор и обработка информации и непосредственное управление
работой оборудования и технологическими процессами с учетом ко­манд, поступающих с вышестоящего уровня;

♦ фиксация времени простоя оборудования с учетом причин про­
стоя;

* контроль за состоянием инструмента и учет его использования;
учет числа обработанных деталей;

«передача информации на уровень оперативного управления. Функциями уровня оперативного управления ходом производствен­ного процесса являются:

• анализ наличия ресурсов для выполнения сформированных за­даний;

* оперативная корректировка режимов отдельных технологических процессов и выдача заданий по коррекции технических устройств низшего уровня; контроль качества изделий;

• прием и систематизация информации с управляющих устройств
низшего уровня;

• координация работы всех элементов системы в соответствии с
полученным заданием; передача информации на верхний уровень
управления.

Функциями уровня планирования работ являются:

* решение комплекса задач, связанных с управлением и контро­лем за работой уровня оперативного управления;

♦ управление библиотекой управляющих программ для оборудо­вания и технологических процессов;

♦ сбор, обработка и выдача информации о ходе производствен­ного процесса в системе.

Комплексная автоматизация охватывает проектирование и про­изводство изделий и обеспечивается совокупностью автоматизи­рованных систем. В эту совокупность входят автоматизированные системы научных исследований (АСНИ), системы автоматизирован­ного проектирования (САПР), автоматизированные системы техно­логической подготовки производства (АСУПП), автоматизирован­ные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП), автоматизированные системы управления производством (АСУП) и автоматизированные информационные технологии управления гибкой производственной системой (АИТУ ГПС).

Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП)

В наиболее общем случае автоматизированная система управ­ления технологическими процессами (АСУ ТП) представляет собой замкнутую систему, обеспечивающую автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации управления технологическим объектом в соответствии с принятым критерием,

и реализацию управляющих воздействий на технологический объект. Технологический объект управления — это совокупность технологичес­кого оборудования и реализованного на нем (по соответствующим алгоритмам и регламентам) технологического процесса. В зависимо­сти от уровня АСУ ТП технологическим объектом управления могут быть технологические агрегаты и установки, группы станков, отдель­ные производства (цехи, участки), реализующие самостоятельный технологический процесс.

Современные технологические процессы постоянно усложня­ются, а агрегаты, реализующие их, становятся все более мощными. Например, в энергетике действуют энергоблоки мощностью 1000— 1500 МВт, установки первичной переработки нефти пропускают до 6 млн. т сырья в год, работают доменные печи объемом 3,5-5 тыс. м-¹, создаются гибко перестраиваемые производственные системы. Чело­век не может уследить за работой таких агрегатов и технологических комплексов, и тогда на помощь ему приходит АСУ ТП. В АСУ ТП, которые дают наибольший социальный и экономический эффект, за работой технологического комплекса следят многочисленные датчи­ки-приборы, изменяющие параметры технологического процесса (например, температуру и толщину прокатываемого металлического листа), контролирующие состояние оборудования (например, темпе­ратуру подшипников турбины) или определяющие состав исходных материалов и готового продукта. Таких приборов в одной системе мо­жет быть от нескольких десятков до нескольких тысяч.

Датчики постоянно выдают сигналы, меняющиеся в соответствии с измеряемым параметром (аналоговые сигналы), в устройство связи с объектом (УСО) компьютера. В УСО сигналы преобразуются в циф­ровую форму и затем по определенной программе обрабатываются вычислительной машиной. Компьютер сравнивает полученную от датчиков информацию с заданными результатами работы агрегата и вырабатывает управляющие сигналы, которые через другую часть УСО поступают на регулирующие органы агрегата. Например, если датчи­ки подали сигнал, что лист прокатного стана выходит толще, чем пред­писано, то ЭВМ вычислит, на какое расстояние нужно сдвинуть валки прокатного стана и подаст соответствующий сигнал на исполнитель­ный механизм, который переместит валки на требуемое расстояние.

Реализация целей в конкретных АСУ ТП достигается выполне­нием в них определенной последовательности операций и вычисли­тельных процедур, в значительной степени типовых по своему соста­ву и потому объединяемых в комплекс типовых функций:

* измерение физических сигналов, параметров;

• контроль функционирования технических и программных
средств;

• формирование заданий на управление;

* реализация управления и т. д.

Функции АСУ ТП подразделяются на управляющие, информа­ционные и вспомогательные. К управляющим функциям относятся регулирование (стабилизация) отдельных технологических перемен­ных, логическое управление операциями или аппаратами, адаптивное управление объектом и целом (например, управление участком стан­ков с ЧПУ, оперативная коррекция суточных и сменных плановых заданий и др.)- Информационные функции — это функции системы, содержанием которых является сбор, обработка и представление ин­формации для последующей обработки. Вспомогательные функции состоят в обеспечении контроля за состоянием функционирования технических и программных средств системы.

Каждый этап развития технических средств производства харак­теризуется определенным уровнем развития технологии. В свою оче­редь, каждый уровень развития технологии определяет соответству­ющий уровень автоматизации технологических и производственных процессов, реализуемых системой управления.

Автоматизированная система управления технологическими про­цессами как компонент общей системы управления промышленным предприятием предназначена для целенаправленного ведения техно­логических процессов и обеспечения смежных и вышестоящих систем управления оперативной и достоверной информацией. Такие систе­мы, созданные для объектов основного и вспомогательного произ­водства, представляют низовой уровень автоматизированной системы управления предприятием (АСУП).

Системы автоматизации проектирования (САПР)

Одним из основных условий технического прогресса является постоянное расширение и обновление номенклатуры выпускаемой продукции, а одним из главных требований к современному произ­водству — обеспечение возможности проектирования, создания и освоения новой высококачественной продукции в кратчайшие сро­ки при минимальных затратах. Выполнение этих требований не воз­можно без крупномасштабной автоматизации на основе ЭВМ, для реализации которой необходим коренной пересмотр организационно-экономических и технологических характеристик производственной деятельности в направлении создания динамичных и интенсивных форм производства. Главной особенностью решения проблемы интен­сификации является то, что проводится не интенсификация физичес­кого труда, которая практически исчерпала себя, а интенсификация практически неограниченного интеллектуального труда человека, ис­пользующего широкие возможности современных ЭВМ.

Основной стратегией по проведению крупных мероприятий по совершенствованию технической и технологической базы в промыш­ленности, а также внедрению новых методов организации производ­ства являются широкое использование систем автоматизированного проектирования во всех сферах проектирования и производства и со­здание промышленной робототехники и гибких автоматизированных производственных систем (АИТУГПС), в которых современные сред­ства вычислительной техники занимают в функциональном отноше­нии центральное место.

Успехи, достигнутые в последние годы в области микроэлект­роники, открыли принципиально новые возможности для осуще­ствления высокоэффективной автоматизации производственных процессов, проектно-конструкторских и научно-исследовательских работ, Широкое внедрение мини- и микро-ЭВМ с разнообразным современным периферийным оборудованием позволило создать системы распределенной обработки информации, на основе которых строятся интегрированные системы управления. Автоматизация про­ектирования входит неотъемлемой составной частью в приоритетные направления научно-технического прогресса. От успехов в создании и развитии САПР во многом зависят возможности и сроки разработки образцов новой техники, внедрение интегрированных автоматизи­рованных производств, рост производительности труда инженерно-технических работников, занятых проектированием.

При построении новых объектов по заданному описанию несуще­ствующего объекта выполняется его материализация в работоспособ­ную надежную конструкцию. Проектирование - это процесс созда­ния описания, необходимого для построения в заданных условиях еще не существующего объекта, на основе первичного описания этого объекта. Процесс создания описания нового объекта может выпол­няться разными способами. Если весь процесс проектирования осу­ществляет человек, то проектирование называют неавтоматизирован­ным. Проектирование, при котором происходит взаимодействие чело­века и ЭВМ, называют автоматизированным. Автоматизированное проектирование, как правило, осуществляется в режиме диалога чело­века с ЭВМ на основе применения специальных языков общения с ЭВМ.

При создании новых объектов выделяют следующие этапы:

♦ этап научно-исследовательских работ (НИР). Объединяет ста­дии: предпроектное исследование, техническое задание и часть тех­нического предложения. Здесь проводят исследования по поиску новых принципов функционирования, новых структур, физических процессов, новой элементной базы, технических средств и т. п.;

* этап опытно-конструкторских работ (ОКР). Включает стадии:
часть технического предложения, эскизный проект, технический про­ект. Здесь отражаются вопросы детальной конструкторской прора­ботки проекта;

* этап рабочего проектирования. Объединяет стадии: рабочий про­ект, изготовление, отладка и испытание, ввод в действие. Здесь про­рабатываются схемные, конструкторские и технологические решения,
проводятся испытания, изготовление.

Распределение работ между подразделениями проводится с ис­пользованием блочно-иерархического подхода (БИП) к проектирова­нию. Этот подход основан на структурировании описаний объекта с разделением описаний на ряд иерархических уровней по степени де­тальности отображения в них свойств объекта и его частей. Уровни проектирования можно выделять не только по степени подробности отражения свойств объекта, но и по характеру отражаемых свойств. Если в первом случае уровни называют горизонтальными, или иерар­хическими, то во втором — вертикальными, или аспектами.

Методология блочно-иерархнческого подхода базируется на трех концепциях: разбиение и локальная оптимизация; абстрагирование; повторяемость. Разбиение позволяет сложную задачу проектирова­ния объекта свести к решению более простых задач с учетом взаи­модействий между ними. Локальная оптимизация подразумевает улучшение параметров внутри каждой простой задачи. Абстрагирова­ние заключается в построении формальных математических моделей, отражающих только значимые в данных условиях свойства объектов. Повторяемость заключается в использовании существующего опыта проектирования.

Система автоматизации проектных работ (САПР) - это орга­низационно-техническая система, состоящая из комплекса средств автоматизации проектирования (который взаимосвязан с необходи­мыми подразделениями проектной организации или коллективом специалистов — пользователей системы) и выполняющая автомати­зированное проектирование. Составными структурными частями САПР являются подсистемы, обладающие всеми свойствами систем и создаваемые как самостоятельные. Подсистемой САПР называют вы­деленную по некоторым признакам часть САПР, обеспечивающую получение законченных проектных решений.

По назначению подсистемы САПР разделяют на проектирующие и обслуживающие. К проектирующим относят подсистемы, выпол­няющие проектные процедуры и операции (например, подсистема логического проектирования, подсистема конструкторского проек­тирования, подсистема проектирования деталей и сборочных единиц

и т. п.). К обслуживающим относят подсистемы, предназначен­ные для поддержания работоспособности проектирующих подсистем (например, подсистема информационного поиска, подсистема доку­ментирования и т. п.).

По отношению к объекту проектирования различают объектно-ориентированные (объектные) и объектно-независимые (инвариан­тные) подсистемы. К объектным относят подсистемы, выполня­ющие одну или несколько проектных процедур или операций, непос­редственно зависимых от конкретного объекта проектирования. К инвариантным относят подсистемы, выполняющие унифи­цированные проектные процедуры и операции (например, функции отработки, не зависящие от особенностей проектируемого объекта). Подсистемы состоят из компонентов, объединенных общей для дан­ной подсистемы целевой функцией и обеспечивающих функциони­рование этой подсистемы.

Основное назначение САПР — получение оптимальных проект­ных решений. Проектирование в САПР осуществляется путем де­композиции проектной задачи с последующим синтезом общего проектного решения. В процессе синтеза проекта используются ин­формационные ресурсы базы данных в условиях диалогового взаи­модействия проектировщиков с комплексом средств автоматизации. Технологии проектирования в САПР базируются на следующих прин­ципах:

• использование комплексного моделирования;

• интерактивное взаимодействие с математической моделью;

• принятие проектных решений на основе математических мо­делей и проектных процедур, реализуемых средствами вычислитель-
ной техники;

• обеспечение единства модели проекта на всех этапах и стадиях
проектирования;

• использование единой информационной базы для автоматизи­рованных процедур синтеза и анализа проекта, а также для управле­ния процессом проектирования;

• проведение многовариантного проектирования и комплексной
оценки проекта с применением методов оптимизации;

• обеспечение максимальной инвариантности информационных
ресурсов, их слабой зависимости от конкретной области применения,
простоты настройки на отраслевую специфику.

Поскольку невозможно для ряда задач полностью автоматизиро­вать процесс проектирования, актуальным является эффективное интерактивное общение пользователя с ЭВМ. В процессе проекти­рования наиважнейшими остаются задачи оптимизации (например, задача оптимального выбора структуры процесса проектирования или

оптимизации проектного решения). Оптимальные решения можно выбирать разными путями, используя метод имитационного модели­рования, векторные кривые оценки качества и т. п.

В большинстве САПР проект создается на основе типовых про­ектных процедур, типовых проектных решении, типовых элементов проекта. Этот подход полностью приемлем для систем управления, но при наличии хорошо организованной базы данных и интегриро­ванной информационной основы. Таким образом, эффективность приме не пня тех полоши САПР в системах управления определяется, прежде (*сего, степенью интеграции информационной основы.

Роль САПР в автоматизации производства не ограничивается функциями автоматизации конструирования и технологической подготовки производства. Не менее важная задача САПР - проек­тирование самих автоматизированных производств, включая про­ектирование робототехнических комплексов, технологического обо­рудования, их компоновку, размещение и т. п. Для этого в САПР должны быть мощные средства имитационного моделирования ра­боты производственных линий, участком и цехов; средства синтеза и анализа объектов с физически разнородными элементами (робота­ми, манипуляторами, технологическими аппаратами; инструменталь­ные средства проектирования программного обеспечения; средства разработки вычислительных сетей и др.).

Автоматизированная система управления производством (АСУП)

Автоматизированная система управления производством (АСУП) представляет собой сложную иерархически управляемую систему, состоящую из коллектива работников аппарата управления, комплекса технических средств, различных методик и инструментов, носителей данных. Как всякая сложная система, АСУП подразделяется на под­системы, органическое взаимодействие которых при реализации за­дач управления обеспечивает достижение основной цели — оптими­зации принятия решения.

Объектом управления является совокупность процессов, свой­ственных данному предприятию, по преобразованию ресурсов (ма­териалов, полуфабрикатов, инструмента, оснастки, оборудования, энергетических, трудовых, финансовых и других ресурсов) в готовую продукцию. Сложность управления в АСУП обусловлена следующи­ми причинами:

* большим числом разнородных элементов;

* высокой степенью их взаимосвязи в процессе производства;

* неопределенностью результатов выполнения многих процессов
(брак, сбои, несвоевременные поставки, нерегулярность спроса и т. д.);

• объектами и субъектами управления являются люди, а управле­ние их поведением не столь очевидно и прямолинейно;

• предприятие постоянно изменяется, т. е. является нестацио­нарным.

Создание и внедрение АСУП привело к тому, что информаци­онным процессам, их организации, проектированию, подготовке и выполнению уделяется такое же внимание, как и производственным. R структуре АСУП обычно выделяют функциональные и обеспечи­вающие подсистемы. Подсистемой называют часть автоматизирован­ной системы управления, выделенную по функциональному или структурному признаку, отвечающему конкретным целям и задачам.

Системы, r которых управление ходом процесса осуществляется без вмешательства человека, называются автоматически ми. Одна­ко, когда не известны точные законы управления, человек вынужден брать управление (определение управляющих сигналов) на себя (та­кие системы называются автоматизированными). В этом случае ЭВМ представляет оператору всю необходимую информацию для управления технологическим процессом при помощи дисплеев, на которых данные могут высвечиваться в цифровом виде или в виде диаграмм, характеризующих ход процесса; могут быть представлены и технологические схемы объекта с указанием состояния его частей. ЭВМ может также «подсказать» оператору некоторые возможные решения.

Автоматизированная система управления гибкой производственной системой (АСУ ГПС)

Для ускорения темпов обновления продукции необходим переход от автоматизации отдельных элементов производственного процесса к комплексной автоматизации на всех уровнях, применению гибких производственных систем (ГПС) в условиях единичного, серийного и массового произволе та. Применение ГПС в промышленности позво­ляет разрешить противоречия между высокой производительностью и отсутствием мобильности оборудования для массового производства и высокой мобильностью и низкой производительностью универсаль­ных станков единичного и серийного производства. Базой для реше­ния этой сложной и противоречивой задачи явились особые свойства гибких производственных систем:

• способность к быстрой перестройке на выпуск новой продук­ции за счет гибкости и мобильности;

• наличие высокого технического уровня оборудования, способ­ного реализовать прогрессивные технологические процессы на ос­нове высокой степени интеграции производства;

• возможность способствовать решению проблем улучшения
труда работающих, повышения их профессионально-квалификаци­онного уровня;

* создание предпосылок для постепенного стирания граней между
умственным и физическим трудом;

• освобождение рабочих от тяжелого физического труда.
Основными характеристиками ГПС являются:

♦ способность работать автономно или некоторое ограниченное
время без участия человека;

* автоматическое выполнение всех основных и вспомогательных
операций;

«гибкость, удовлетворяющая требованиям мелкосерийного про­изводства;

♦ простота наладки, а также простота устранения отказов основ­ного оборудования и систем управления;

♦ совместимость с оборудованием традиционного и гибкого про­изводства.

Особенность ГПС состоит в групповой гибко перенастраиваемой технологии обработки изделий, высокой степени автоматизации, обеспечивающей минимальное участие человека в выполнении пря­мых производственных функций, связанных с технологическим про­цессом обработки изделий.

Гибкие производственные системы основаны на возможности ис­пользования оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ). Основным видом оборудования в ГПС являются обрабаты­вающие центры — одна из разновидностей станков с ЧПУ. В состав технологического объекта управления ГПС может входить следую­щее технологическое оборудование:

■ гибкий технологический модуль (ГТМ) - производственная еди­ница, состоящая из одного или нескольких элементов технологи­ческого оборудования с ЧПУ, выполненная на базе мини- или мик­ро-ЭВМ, способная функционировать автономно (по командам производственного персонала) или по командам от управляющего вычислительного комплекса. Гибкий технологический модуль, как правило, оснащен роботизированными устройствами подачи и удале­ния обработанных изделий и инструментов, автоматизированными устройствами (датчиками) измерения и контроля в процессе обработ­ки, диагностики отказов и восстановления работоспособности, сбора и удаления отходов производства;

• автоматизированный складской модуль - единица производ­ственного оборудования с локальной системой управления, выпол­ненной на базе мини- или микро-ЭВМ, способная функционировать

автономно или по командам от управляющего вычислительного комп­лекса (УВК);

• вспомогательный модуль (модуль комплектации инструментов,
подготовки приспособлений, загрузки и выгрузки изделий и т. п.) -
совокупность оборудования, предназначенного для обеспечения тех­нологических модулей;

• гибкий контрольно-измерительный модуль (при отсутствии
операций контроля в ГТМ) — совокупность программно-переналаживаемого оборудования, предназначенного для осуществления кон­троля качества выполнения операций в ГТМ;

• автоматизированный транспортный модуль — единица произ­водственного оборудования с локальной системой управления, выпол­ненной на базе мини- или микро-ЭВМ, способная функционировать
автономно или по командам от УВК.

Система оборудования с ЧПУ предназначена для непосредствен­ного управления технологическим оборудованием и обеспечения вза­имосвязи с другими элементами гибкой производственной системы. Локальная система управления предназначена для обеспечения вза­имосвязи с другими элементами ГПС и для управления операция­ми по загрузке, размещению и выдаче заготовок, готовых изделий, приспособлений, инструментов, поддонов.

В соответствии со структурно-организационными признаками гибкая производственная система может быть представлена в виде:

• гибкого автоматизированного участка (ГАУ), функционирую­щего по технологическому маршруту, в котором предусмотрена воз­можность изменения последовательности использования технологи­ческого оборудования;

• гибкой автоматизированной линии (ГАЛ), технологическое обо­рудование которой расположено в последовательности, соответству­ющей технологическим операциям;

• гибкого автоматизированного цеха (ГАЦ), представляющего со­бой в различных сочетаниях совокупность ГАЛ (ГАУ) для изготовле­ния изделий данной номенклатуры;

• гибкого автоматизированного завода (ГАЗ), на котором осуще­ствлена частичная или полная интеграция нескольких гибких авто­матизированных цехов, линий, участков, модулей в единую произ­водственную систему.

Предусмотрены также гибкие производственные комплексы (ГПК), представляющие собой гибкую производственную технологию, состоящую из нескольких гибких производственных модулей (кото­рые объединены автоматизированной системой управления и авто­матизированной транспортно-складской системой), автономно

функционирующую в течение заданного интервала времени и име­ющую возможность встраивания в систему более высокой ступени автоматизации. Гибкая производственная система может представ­лять собой гибкий производственный комплекс на уровне рабочего места (участка) или даже целую производственную систему из не­скольких технологических модулей, взаимосвязанных между собой с помощью транспортных, складских, контрольно-измерительных и вспомогательных модулей.

Автоматизированная система управления гибкой производствен­ной системой — автоматизированная многоуровневая интегрированная система. Она функционирует как автономно, так и но взаимодействии с компонентами интегрированной автоматизированной системы уп­равления (ИАСУ) предприятий. Автоматизированная система управ­ления производством выдает АСУ ГПС планы-графики запуска партий изделий в обработку, план подготовки производства для ГПС. Система автоматизации проектных работ осуществляет автоматизи­рованную подготовку управляющих программ для гибких техноло­гических и контрольно-измерительных модулей.

В иерархии ИАСУ для АСУ ГПС обычно выделяется уровень управления технологическим процессом производства и уровень опе­ративно-календарного управления, который включает управление технологической подготовкой производства, планирование, учет, кон­троль, анализ и регулирование хода производства в условиях функци­онирования ГПС. Уровень управления технологическим процессом производства взаимодействует с уровнем локального управления тех­нологическим оборудованием, включая системы ЧПУ в составе ГТМ, АСУ складскими и транспортными модулями, локальные системы уп­равления контрольно-измерительными модулями, терминальные пульты вспомогательных модулей. Уровень оперативно-календарно­го управления взаимодействует с уровнем управления производством всего предприятия, т. е. с АСУП. Автоматизированная система уп­равления гибкой производственной системой обычно строится как компонент ИАСУ предприятия.

Рассмотрим технологические аспекты функционирования гибкой производственной системы «по шагам». Процесс проектирования продукции осуществляется по заданию заказчика посредством диа­лога оператора с ЭВМ. Оператор выдает технические требования к продукции, а ЭВМ запоминает, стандартизирует информацию и производит необходимые расчеты. В процессе проектирования ЭВМ может непрерывно запрашивать и учитывать информацию о себе­стоимости продукции, производительности оборудования и ходе про­цессов производства. Затем ЭВМ, используя эту информацию, определяет оптимальные условия для обеспечения минимальной себе­стоимости и максимальной производительности.

Полученная информация используется для производственного планирования с целью оптимизации процесса обработки путем вы­бора соответствующего оборудования, технологических процессов, последовательности операций, условий обработки и т. д. Эта инфор­мация, в свою очередь, используется для управления автоматизирован­ными станками и оборудованием, которые могут самонастраиваться, автоматически с помощью промышленных роботов или других техни­ческих средств загружать и разгружать детали, выбирать инструмент, производить различные операции обработки резанием и давлением, а также термическую обработку и сборку.

Обратная связь от станков и оборудования осуществляется через специальные контуры. ЭВМ непрерывно принимает информацию о реальных параметрах оборудования и процессов, сравнивает их с «идеальными» -запланированными. Если система обнаруживает от­клонения от запланированной программы работ, то она отвергает первоначальный вариант и, осуществляя динамическое планирова­ние, регулирует условия работы станков и процессов и добивается, чтобы производство функционировало в оптимальном режиме.

В то же время станки и оборудование осуществляют самодиагно­стику; если при этом обнаруживается потенциальная возможность отказа какого-нибудь узла, то принимаются необходимые корректи­рующие действия, включающие замену вышедшего из строя модуля в системе. Более того, встроенные в станки приборы и контрольные машины осуществляют автоматический контроль изделия на всех этапах производства, чтобы любое отклонение от заданных техничес­ких требований автоматически корректировалось и поддерживалось в пределах допусков. Таким образом, окончательно собранное изде­лие оказывается полностью проверенным и соответствующим техни­ческим требованиям, предъявляемым к изделию.

Автоматизированная система управления ГПС представляет собой систему, в которой одна часть управляющей информации включает пла­новые задания, время запуска в обработку, другая — технологическую информацию, содержащую управляющие программы, алгоритмы уп­равления технологическим и вспомогательным оборудованием, ин­формацию от станков на их обслуживание и т. п. Информационное обеспечение гибкой производственной системы состоит из пакетов управляющих программ для станка с ЧПУ, транспортных средств и роботов, накопительных систем заготовок, деталей, инструмента, оснастки и другого оперативного информационного фонда, содер­жащего данные о состоянии производственного процесса (место-

нахождении и состоянии деталей, инструмента, приспособлений в текущий момент времени и др.), а также плановые и фактические данные о ходе производственного процесса.

Рациональное управление состоит в том, чтобы каждая вышестоя­щая подсистема давала нижестоящей задание, не жестко регламенти­рованное, а в «общих чертах», предоставляя им известную инициати­ву, но так ставя перед ними цели, чтобы каждая подсистема, стремясь к своей цели, работала в согласии с интересами вышестоящей подсис­темы. На практике системный подход сводится к тому, что каждое зве­но, работа которого оптимизируется, следует рассматривать как часть другой, более обширной системы и необходимо выяснить, как влияет работа данной подсистемы на работу всей системы. Системный подход к процессу управления — это, прежде всего, образ мышления.

Иерархическая структура автоматизированного управления по­зволяет объединять управление различными производственными объектами и согласовывать их работу, т. е. подойти к производствен­ному процессу как к единому целому, а не как к набору независимых частей. При этом можно автоматизировать весь комплекс производ­ственных процессов, включая транспортные операции и различные организационные задачи.