Оценка деления системы на части

Одной из важных проблем проектирования системы, после определения ее характеристик, является проблема деления систе­мы на части. Деление на части дает возможность провести анализ влияния различных факторов на создание системы.

Существуют различные принципы, которые используются при разделении системы на части, каждый из которых, положенный в основание деления, связан с определенными требованиями к сис­теме.

Ряд принципов деления связан с анализом вопросов построе­ния алгоритмов системы и структуры систем.

Число частей, на которые разделяют систему, определяется:

- составом алгоритмов системы, требованием к их быстро­действию, объемами памяти, а также количеством связей между источниками и потребителями информации;

- надежностью, необходимой или требуемой для эффектив­ной работы системы и путями ее обеспечения, при использовании показателей надежности, достигнутых в промышленности;

- требованиями к конструктивному оформлению, которые определяются условиями работы и расположением частей, а также удобством их установки и эксплуатации;

- сроками создания и, при необходимости, этапами введения в эксплуатацию.

При делении системы на части необходимо выбрать принцип построения структуры и принцип построения связи, которыми сле­дует руководствоваться при создании системы. Приведем некото­рые требования к принципам деления системы на части, связанные с организацией работ и затратами на ее создание.

1. Формирование требований к делению системы на подсис­темы — части системы, исходя из особенностей, принятых в об­ществе условий разделения ответственности при эксплуатации частей и систем.

2. Требование к делению системы на части, связанное со спе­циализацией и организацией производства частей или возможно­стью их покупки, а также с сокращением времени изготовления

системы.

3. Деление системы на части, определяемые требованиями ЕСКД, которые обеспечивают производство системы на заводах.

Иерархический принцип построения систем управления производством.

Рисунок 40 – Иерархическая структура СУ производством.

Объединение оборудования многономенклатурных про­изводственных систем в единую совокупность, автома­тизация подготовки производства и реализации управле­ния в современных условиях осуществляются человеко-компьютерным комплексом, включающим программные и аппаратные средства вычислительной техники, образую­щие автоматизированную систему обработ­ки информации и управления (АСОИУ). АСОИУ осуществляет автоматизацию как материальной, так и информационной компонент производственного процесса в их взаимосвязи, от формирования портфеля заказов и до сбыта и отгрузки готовой продукции. При создании АСОИУ должны соблюдаться следующие принципы:

– системности, заключающийся в том, что при созда­ний, эксплуатации и развитии АСОИУ должны быть установ­лены и сохраняться связи между структурными элемента­ми, обеспечивающие целостность системы;

– развития, заключающийся в том, что при создании АСОИУ должна быть предусмотрена возможность пополне­ния и видоизменения ее функций, технического, матема­тического и других видов обеспечения за счет доработки имеющихся программных и технических средств или/и их настройки и перепрограммирования;

–стандартизации и унификации, заключающийся в максимальном применении типовых, унифицированных, широко распространенных и/или стандартных средств, ме­тодов и технических решений при создании, развитии и эксплуатации АСОИУ;

–эффективности, заключающийся в обеспечении ра­ционального соотношения между затратами труда, време­ни и материальных ресурсов на создание АСОИУ и различ­ными аспектами эффектов, получаемых при ее внедрении и функционировании.

Сложившийся опыт создания и эксплуатации гибких производственных систем в различных областях производства привел к иерархическому принципу их построения, предусматривающему распределение как функций, так и реализующих их устройств по уровням иерархии (стратам). Взаимосвязи в этом случае могут существовать только меж­ду рядом расположенными уровнями, а взаимодействие с технологическим оборудованием осуществляется только нижним уровнем АСОИУ. При прекращении работы верх­них уровней процесс производства продолжается за счет продолжения работы нижних уровней в рамках их компе­тентности и в пределах срока их автономности. Работоспо­собность системы в течение определенного времени сохра­няется, хотя и с меньшим уровнем автоматизации. Этим обеспечивается живучесть системы. Иерархический принцип распространяется на построе­ние АСОИУ всего производства и на локальные АСУ входя­щих в его состав производственных комплексов (цехов, участков, транспортных систем и др.).

Обобщенная структура системы управления производст­вом приведена на рис. 1. Система управления производством обычно делится на 4 уровня (считая сверху): 1-й уровень — заводской (уровень предприятия); 2-й уровень — межцеховой; 3-й уровень — цеховой; 4-й уровень — производственные участки, транспорт­ные системы, низовые службы и др. На уровне предприятия осуществляются:

– управление коммерческой деятельностью, включая маркетинг, управление сбытом и материально-техничес­ким снабжением;

– управление экономической деятельностью, включая ведение бухгалтерского учета и расчет технико-экономиче­ских показателей (ТЭП);

– управление технической подготовкой производства, включая автоматизированные системы технологической подготовки производства, системы автоматизированного проектирования конструкторского и технологического на­значения, а также АСУ организацией техн. подготовки производства;

– управление социальным развитием, включая управ­ление кадрами.

На межцеховом уровне осуществляется управление ос­новным производством, включая производственно-диспетчерское управление, производственную кооперацию и уп­равление качеством, а также вспомогательным производ­ством, включая инструментальное хозяйство, ремонтные службы, транспортный цех, энергохозяйство и др.

На цеховом уровне осуществляется внутрицеховое управление как в основном, так и во вспомогательном производствах. На нижнем уровне осуществляется управление ком­плексами оборудования различного вида и степени автома­тизации — сборочными участками, механообрабатывающими участками различных типов (для обработки деталей типа тел вращения, плоских деталей, корпусных и базо­вых деталей, электроэрозионной и электрохимической об­работки, финишной обработки и др.), автоматическими ли­ниями, транспортно-складскими системами, вспомогатель­ными участками и т. п. Каждый объект на каждом уровне должен быть осна­щен собственной системой управления (в виде управленче­ского аппарата, человеко-компьютерного комплекса или компьютеризованной системы управления), которая авто­номна в части выбора и реализации способа функциониро­вания объекта с учетом имеющихся ограничений, а также заданий, получаемых от вышестоящего уровня. Система вышестоящего уровня является ответственной за координацию работы нижестоящих объектов и выдачу «вниз» согласованных и взаимосвязанных заданий, а так­же за контроль выполнения этих заданий. Децентрализация управления должна сочетаться с ин­формационной и аппаратной интеграцией компонент АСОИУ за счет применения распределенных баз данных и объединения применяемых компьютеров в локальные вы­числительные сети.

Внутри нижнего уровня управления (комплексами обо­рудования, участками, линиями и др.), который осуществ­ляет управление собственно производственным циклом, также выделяются свои иерархические уровни. К этим уровням (снизу вверх) относятся следующие:

1 непосредственного (локального) управления единица­ми автоматического оборудования;

2 группового управления оборудованием или руковод­ства производственными бригадами;

3 диспетчирования совместной работы оборудования или производственных бригад;

4 организационной и технологической подготовки и учета хода производства.

К уровню непосредственного управления единицами оборудования относятся:

* системы программного управления, включая устрой­ства логического управления технологических машин, в настоящее время обычно реализованные на базе програм­мируемых командоконтроллеров;

* бортовые системы управления робокарными тележка­ми, транспортерами, тельферами, подвесными конвейера­ми, рольгангами, поворотными столами, рельсовыми те­лежками и др.;

* устройства управления адресованием трансманипуля­торов (кранов-штабелеров) и других видов адресуемых транспортных устройств;

* устройства программного управления и первичной об­работки результатов измерений для контрольно-измери­тельных машин, стендов контрольно-проверочных устано­вок и других агрегатов контроля;

* устройства управления (программного или циклово­го) роботами и другими загрузочно-установочными меха­низмами.

Назначение устройств управления этого уровня заклю­чается в обеспечении способности каждой эксплуатационно законченной единицы оборудования к автономному функционированию в автоматическом режиме.

К уровню группового управления относятся:

* пункты группового управления (ПГУ) рабочими пози­циями, объединяющие локальные накопители, загрузоч­ные роботы и другие загрузочные механизмы с обслужива­емыми ими единицами оборудования;

* пульты диспетчерского управления АТСС, согласую­щие движение адресуемых трансманипуляторов, робокарных тележек и других видов внутриучастковых транспорт­ных средств;

* пункты управления контролем качества;

* руководящий персонал специализированных произ­водственных бригад.

Общее назначение устройств или персонала этого уров­ня — объединение конструктивно различных устройств в группу, представляющую собой технологически закончен­ную единицу, или же объединение персонала различной специализации и уровня квалификации в производственную единицу, способную выполнять определенные техно­логические работы.

К следующему уровню — уровню диспетчерского уп­равления — относится управляющий персонал, программ­но-аппаратный комплекс и связанные с ним терминалы, координирующие во время производственного цикла рабо­ту специализированных производственных бригад, пунк­тов группового управления, пунктов диспетчерского управ­ления, пунктов контроля качества и других технологичес­ки законченных единиц в соответствии с имеющимся рас­писанием выполнения операций и ходом фактического вы­полнения этого расписания, обеспечивающие эти техноло­гические единицы необходимыми диспетчерскими дирек­тивными указаниями и заданиями, а также собирающие с них данные информационной обратной связи.

Еще выше, на уровне организационной и технологичес­кой подготовки производства, осуществляются операции по оперативно-календарному планированию и учету хода производства и по разработке технологических данных и документации, необходимых для обеспечения хода выпол­нения запланированных заказов.

Управление АТСС также разделяется на три уровня ие­рархии. К ним относятся (снизу вверх):

1 уровень локального управления устройствами и агре­гатами

2 уровень управления АТСС в целом

3 информационно-управляющий уровень

Иерархический принцип построения АСОИУ обеспечива­ет возможность реализации такой системы управления, ко­торая в наибольшей степени соответствовала бы объекту управления в условиях применения средств вычислительной техники для выполнения всех тех функций управле­ния предприятием, автоматизация которых дает наиболь­ший экономический, коммерческий, технологический и со­циальный эффект. Это достигается выполнением основного условия эффективного функционирования современного производства — его информатизации, то есть вхождением информационной технологии как составной части произ­водственного процесса во все фазы жизненного цикла про­изводства. Информационная технология должна базиро­ваться на создании вычислительных сетей, объединяющих как автоматизированное технологическое оборудование, так и автоматизированные рабочие места конструкторов, технологов, управленческого персонала и других специа­листов. Следует учитывать, что общим свойством всех иерархи­ческих структур является то, что полный отказ нижних уровней не может быть скомпенсирован никакой акти­визацией деятельности верхних уровней иерархии. Верх­ние уровни иерархии могут, тем не менее, при частичном выходе из строя оборудования нижних уровней принимать меры по перераспределению оставшихся ресурсов. Очевидно, что иерархический принцип построения АСОИУ создаваемой гибкой производственной системы позволяет реализовать поэтапный и поэлементный ввод ее в действие.