3. Системный подход при проектировании ипс.
Среди отмеченных выше принципов построения ИПС одним из наиболее важным является принцип системного подхода. Исследованию системных проблем уделяется в настоящее время в мире достаточно много внимания. Так, решен ряд задач оптимального выбора оборудования для ГПС с использованием имитационного моделирования, создаются системы автоматизированного проектирования ГПС и т. д. Однако, несмотря на общность целей, подходы к созданию ИПС, базирующиеся на системной основе, неизбежно различаются. Главная причина этого - накопленный в каждой стране опыт создания производственных систем, базирующийся на методиках, традициях, парке технологического и информационно-управляющего оборудования, способах оперативного управления и способах внедрения.
Для определения укрупненной схемы проектирования ИПС проанализируем дерево целей, соответствующее процессу ее создания.
Руководящая концепция при определении последовательности этапов системотехнического синтеза ИПС определяется, очевидно, схемой
[программное обеспечение]
[
алгоритмическое
обеспечение]
[технологические процессы и оборудование]
[организационная структура производства]
Эта схема определена методологией дерева целей: для разработки программного обеспечения необходимо иметь алгоритм работы оборудования; для этого нужно выбрать само оборудование, для чего, в свою очередь, необходимо проанализировать организацию технологических процессов изготовления детали заданной номенклатуры в условиях определенной организационной структуры производства.
Таким образом, начальным этапом проектирования является разработка организационной структуры производства, которая основывается на результатах общего проектного обследования (определение целесообразности внедрения ИПС и стратегии ликвидации узких мест, анализ номенклатуры производственных процессов и т. д.) и сформулированных исходных требованиях на проектирование АСУП, АСНИ, САПР, АСТПП и ГПС. Затем разрабатываются функциональная и технологическая структуры, являющиеся основой организационно-технологического проектирования. Далее разрабатываются информационная и алгоритмическая модель ГПС, которая является основой для выбора технологического и информационно-управляющего оборудования. Алгоритмическая модель ГПС необходима также для разработки программного обеспечения. Качество эскизного проекта проверяется на эффективность. Указанный алгоритм проектирования ИПС представлен на рис. 3.
Краткое описание процедур алгоритма.
Разработка организационной структуры.
На этом этапе разрабатывается укрупненная схема организационной структуры ИПС, которая содержит состав, иерархию и взаимосвязь подсистем в ИПС. Проектирование организационной структуры начинается с анализа сложившихся на предприятии принципов функционирования элементов производственного цикла и систем взаимосвязи между ними.
Разработка функциональной структуры.
На основании анализа организационной структуры определяются материальные потоки в системе. Осуществляется декомпозиция систем на рис. 3
две (или более) части, соответствующие производственному процессу и процессу конструирования и управления. При этом определяется иерархия системы управления.
Результаты работ оформляются в виде таблицы "элемент - функция", в которую элементы функциональной структуры входят с их функциями, описанными в терминах операций над материальными и информационными потоками (таблица 1).
Таблица 1
|
Функциональный элемент
|
Материальные потоки
|
Информационные потоки
|
|
... |
... |
... |
|
Автономный транспортный модуль
|
Прием заготовок от АС
|
Получение команды от СУ транспортом на прием заготовки от АС
|
Разработка технологической структуры.
Разработка технологической структуры начинается с построения технологического графика: узлы - производственное оборудование, а связи -межоперационная транспортировка. После этого каждому узлу графа ставится в соответствие набор функций по транспортировке с характеристикой основных ее параметров (начальное и конечное положение в пространстве, временные характеристики объекта транспортирования и т. п.). Пример информационного графа представлен на рис. 4. Указанный набор характеристик является основой для составления таблицы оборудования, необходимого для осуществления межоперационных транспортных операций. Разработка информационной структуры.
При разработке информационной структуры осуществляются действия аналогичные технологической структуры, но уже над информационными потоками. Строится информационный граф аналогично составленному выше, но для каждого узла графа указываются такие характеристики каждой связи, как ее содержание, форма представления информации, объем, периодичность, максимальная скорость передачи и т. д.
Рис.4
Пример информационного графа.
ГАУ-гибкий автоматический участок; КК-контроль качества;
ОЯ-обрабатывающая ячейка; КИУ-контрольно-измерительное
ТС-транспортные средства; устройство.
Разработка алгоритмической модели.
На основе результатов анализа информационных потоков можно приступить к построению алгоритмической модели ИПС, требования к которой складываются из условий преобразования входных потоков информации в выходные для каждого узла графа и условия модульности - общий алгоритм функционирования ИПС есть набор алгоритмических модулей, не зависимых друг от друга. Итоговый документ, разрабатываемый на этом этапе, - описание алгоритма.
Выбор состава технологического и информационного оборудования.
Технологическое оборудование выбирается на основании требований, которые были сформулированы на этапе разработки технологической структуры, а информационное - на основании требований сформулированных на этапе разработки информационной структуры.
Типаж технологического и информационного оборудования может быть довольно обширным, так что в общем случае для выбора оборудования целесообразно использовать ЭВМ, с помощью которой можно проанализировать различные варианты оборудования с учетом их стоимости, сроков поставки и т. д.
Оценка эффективности.
Этот этап необходим для получения представления о степени рациональности проведенной процедуры построения структуры ИПС.