1.2. Объекты моделирования в производственных системах

Объектами моделирования в производстве являются технические и производственные системы и процессы, протекающие в них. В частности, в технической подготовке производства объектами моделирования являются приборы, технологические системы, технологические процессы, конструкторская и технологическая подготовка производства, система автоматизированного проектирования, автоматизированная система управления технологической системой и технологическим процессом, вычислительная сеть и т.п. Основные цели моделирования – это

1. прогноз изменений в производственной системе,

2. планирование выпуска новых изделий, или заказ нового оборудования,

3. решение кадровой политики на предприятии,

4. обоснование нового инженерного проекта,

5. исследование свойств существующих технических систем и производственных процессов,

6. анализ эффективности применения существующих систем в экстремальных ситуациях, или в условиях повышенных требований к надежности и живучести,

7. принятие оптимального решения,

8. модернизация существующих производственных систем, чтобы принять решение по рациональному изменению состава и структуры или способа функциональной организации системы,

9. проектирование новых систем с заданными свойствами, что позволяет провести анализ различных вариантов предлагаемых проектных решений, определить работоспособность и оценить надежность системы, выявлять узкие места и мало загруженные ресурсы.

Работы, которые выполняются для достижения представленных целей моделирования, можно условно разбить на три группы:

• первая группа работ, реализующая цели (1 – 4), предполагает исследование совместного функционирования существующей производственной системы с внешней средой (надсистемой);

• вторая группа, реализующая цели (5 – 7), – это исследование свойств существующей производственной системы;

• третья группа, реализующая цели (8 – 9), – это исследование свойств несуществующей системы, а проекта будущей производственной системы. Здесь основная задача заключается в создании проекта, на основе которого будет строиться реальная производственная система.

В производственных системах существенным моментом является режим функционирования системы. В зависимости от режима функционирования системы делятся на работающие в установившемся (стационарном) режиме (процесс установившийся или стационарный), когда характеристики системы не зависят от времени, и системы, работающие в неустановившемся режиме (процесс неустановившийся), когда характеристики системы меняются со временем, т.е. зависят от времени функционирования системы.

Неустановившийся режим функционирования системы может быть обусловлен тремя факторами:

началом работы системы (переходной режим);

нестационарностью параметров системы (нестационарный режим), заключающейся в изменении параметров системы со временем;

перегрузкой системы (режим перегрузки), когда система не справляется с возложенной на нее нагрузкой.

Большинство исследований технических систем обычно проводится в предположении, что переходной режим завершился, и в системе отсутствуют перегрузки. В противном случае следует использовать специальные методы исследования.

Многие технические системы работают в неустановившемся режиме, обусловленном нестационарностью нагрузки. Для исследования таких систем методами, разработанными для установившегося режима, могут использоваться различные подходы, основными среди которых являются следующие. Во-первых, можно попытаться выделить достаточно продолжительные интервалы времени, в течение которых нагрузка не изменяется, то есть является стационарной, или же изменение нагрузки незначительно и им можно пренебречь. Во-вторых, исследование нестационарной системы методами, разработанными для установившегося режима, можно проводить в расчете на максимальную или некоторую среднюю нагрузку.

Следующим существенным моментом для производственных систем является деление их на информационные системы, технологические системы и технические системы. К информационным системам относятся системы технической (конструкторской, технологической и организационной) подготовки производства, системы автоматизированного проектирования и автоматизированные системы управления технологическими системами.

К технологическим системам относятся системы технологического оборудования, которые реализуют технологические процессы изготовления приборов, узлов и деталей, например: литьё материал в формы, механическая обработка заготовок, сборка узлов. В таких системах наблюдается высокая динамика физических процессов взаимодействия тел, что требует методов моделирования, отличных от методов, которые используются в информационных системах.

К техническим системам относятся машины, приборы и узлы, которые могут менять свои параметры при сборке и эксплуатации систем. Например, воздействие внешних и внутренних сил, температур, старение материалов. Для обеспечения качества прибора необходимо применение методов моделирования, которые позволяют учитывать динамику физических и химических процессов.