1.5. Основные свойства систем управления

К основным свойствам систем управления относятся: устойчивость; надежность; точность; массогабаритные характеристики; стабильность; энергопотребление; стоимость.

Устойчивость – свойство системы управления возвращаться в исходное или близкое к нему установившееся состояние после прекращения действия возмущения, которое вывело ее из этого состояния. Устойчивость – свойство системы, которое не может быть приписано какой-либо ее отдельной части. При соединении нескольких систем в одну нельзя утверждать, что она будет обладать свойством устойчивости, если ее части в отдельности устойчивы.

Точность системы управления характеризуется ошибками системы при различных воздействиях.

Надежность системы управления – это свойство системы, обеспечивающее выполнение заданных функций, с сохранением во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования. Надежность является функцией времени.

Массогабаритные характеристики особенно важны для встроенных систем управления. Жесткие весовые и объемные ограничения при одновременном возрастании требований на функциональную сложность являются достаточно типовой ситуацией. Выход из этого сложного и противоречивого состояния состоит в миниатюризации аппаратуры путем использования новейших конструкторских и технологических методов, а также новой электронной базы. Кроме того, необходимо совершенствование и упрощение структуры системы управления, устранение излишней аппаратурной избыточности и ограничение требований, предъявляемых к системе, которые зачастую неоправданно завышены.

Стабильность системы управления – это свойство системы сохранять в неизменности свои характеристики в процессе эксплуатации. Для количественной оценки стабильности используется коэффициент нестабильности по каждому из дестабилизирующих факторов (например, температурный коэффициент нестабильности).

Энергопотребление наряду с массогабаритными характеристиками является в большой степени показателем совершенства системы. В первом приближении энергопотребление линейно зависит от ее массы. Особенно ощутимо предельное снижение энергопотребления для подвижных объектов автономного существования.

Стоимость системы управления непрерывно возрастает в связи с усложняющимися требованиями к ней. Поэтому на практике широко используется принцип проектирования в пределах заданной стоимости образца. Смысл его состоит в выборе компромиссных соотношений между техническими и стоимостными характеристиками системы управления. Однако следует отметить, что на практике заданные технические характеристики при проектировании достигаются в 75 % случаев, а стоимостные только в 9 % случаях.

2. Структура управления гибкими

производственными системами

2.1. Характеристика машиностроительного предприятия

с точки зрения управления

Важную роль при разработке системы управления машиностроительным предприятием играет его производственная структура, т. е. то, из каких подсистем состоит производство и как они связаны между собой.

Центральным звеном предприятия является основное производство, где осуществляется производственный процесс, представляющий собой многоэтапное и многоэлементное превращение материалов, сырья, полуфабрикатов в готовую (конечную) продукцию.

Простейшим элементом производственного процесса является технологическая операция. Технологическая операция – это любое механическое или физико-химическое воздействие на материалы или преобразование одних материалов в другие.

Технологический процесс – это связанная совокупность технологических операций, осуществляемых на определенном технологическом оборудовании. Результатом технологического процесса является полуфабрикат или готовое изделие.

Производственный процесс – это связанная материальными потоками совокупность технологических процессов, осуществляемых для производства конечного продукта. Иерархия элементов производственного процесса представлена на рис. 2.7.

Производственные процессы в машиностроении в основном являются дискретными, так как обрабатываемые продукты подаются на вход и выдаются на выходе отдельными порциями.

Современное машиностроительное производство характеризуется следующими особенностями:

• непрерывное развитие производства, т. е. усложнение производства, изменение номенклатуры выпускаемых изделий и изменение объема выпускаемой продукции;

• использование станков с числовым программным управлением (ЧПУ), робото-технологических комплексов

Рис. 2.1. Иерархия элементов производственного процесса

намного производительнее универсального оборудования и которые быстро перенастраиваются на выпуск новых изделий;

• создание и внедрение гибких производственных систем (ГПС) на основе современного оборудования, организационно-технологической предпосылкой формирования и внедрения которых является групповая организация и технология производства;

• создание ГПС требует (предполагает) перестройку принципов организации структуры производства и системы управления;

• сложность решения задачи автоматизации технологического процесса, что обусловлено нерегулярной повторяемостью выпуска одной и той же продукции через длительный отрезок времени или полной неповторяемости, малыми объемами выпуска и большим разнообразием наименований продукции предприятия;

• сложность управления машиностроительным производством из-за различных дестабилизирующих факторов (поломок оборудования, нарушения поставок материалов и комплектующих деталей, задержки в оплате отгруженной продукции, отсутствия по различным причинам работников на рабочих местах и т. д.).

Таким образом, машиностроительное производство характеризуется нестационарностью производственного процесса (технологического процесса), сложностью решения задач управления и внедрения ГПС.